CN114427551B - 一种基于蓄能器的锚绞机液压系统能量回收系统 - Google Patents

一种基于蓄能器的锚绞机液压系统能量回收系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于蓄能器的锚绞机液压系统能量回收系统，包括主供油单元、控制单元、二次调节单元、制动供油单元、锚链能量回收单元、制动抱死能量回收单元。主供油单元为抛锚和收锚提供动力，二次调节单元用来实现二次元件泵工况和马达工况的切换，制动供油单元为制动时提供动力，锚链能量回收单元、制动抱死能量回收单元用来储存能量，通过位移传感器来控制蓄能器接入系统的顺序和数量。本发明可根据不同工况，实现能量的回收与再利用；可根据锚链的下降高度或制动器活塞杆运动的位移决定回收和释放能量时接入系统液压蓄能器的个数和顺序，使得系统可以达到一个较好的能量回收效率，提高系统的能量利用效率。

Description

一种基于蓄能器的锚绞机液压系统能量回收系统
技术领域
本发明涉及液压传动技术领域，具体为一种基于蓄能器的锚绞机液压系统能量回收系统。
背景技术
随着科技的进步和发展，人类对能源的需求日益增加。在开发新能源时会伴随着各种环境问题，为了解决能源问题的关键在于节能，工业实际中对多余能量的回收再利用是解决能源问题的主要手段。锚绞机作为广泛应用在船舶上的一种机械设备，其系统存在着能量损失过多且无法正常回收利用的缺点。现阶段锚绞机的能量流失后没有元件进行能量回收再利用，造成很大的能源浪费。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，提出了一种基于蓄能器的锚绞机液压系统能量回收系统，该系统根据不同工况，可以实现能量的回收与再利用；根据锚链的下降的高度或制动器活塞杆运动的位移决定二位二通换向阀的接通或断开，从而控制回收和释放能量时接入系统液压蓄能器的个数和顺序，使得系统可以达到一个较好的能量回收效率，提高系统的能量利用效率。
为实现上述效果，本发明采用的技术方案为：
一种基于蓄能器的锚绞机液压系统能量回收系统，包括主供油单元，所述主供油单元包括第一发动机、恒压主变量泵、第一液控单向阀、三位四通换向阀、第一溢流阀、油箱，所述三位四通换向阀的P口与恒压主变量泵的出油口连接、T口与油箱连接，所述第一液控单向阀的进油口与三位四通换向阀的A口连接，还包括锚链能量回收单元、制动抱死能量回收单元、二次调节单元、控制单元；
所述锚链能量回收单元的进出油口与第一液控单向阀的出油口连接；
所述二次调节单元包括二次元件、变量控制缸、第三发动机、定量泵、第三溢流阀、电液伺服阀、油箱，所述二次元件的进油口与第一液控单向阀的出油口连接，二次元件的出油口与三位四通换向阀的B口连接，所述电液伺服阀的P口与定量泵的出油口连接，电液伺服阀的T口与油箱连接；所述变量控制缸的进出油口分别与电液伺服阀的A口和B口连接，所述变量控制缸的活塞杆端与二次元件的工况切换开关连接；
所述制动供油单元包括第二发动机、第二液控单向阀、制动器、恒压副变量泵、第二溢流阀、二位三通换向阀、单向节流阀、二位二通换向阀和油箱，所述二位三通换向阀的P口与恒压副变量泵的出油口连接，二位三通换向阀的T口与油箱连接，二位三通换向阀的A口与单向节流阀的进油口连接，单向节流阀的出油口与二位二通换向阀的P口连接，二位二通换向阀的A口与制动器的进出油口及第二液控单向阀出油口连接；
所述制动抱死能量回收单元的进出油口与第二液控单向阀的进油口连接；
所述控制单元包括主控制器、设置于变量控制缸的活塞杆上的第一位移传感器、设置于锚链滚筒轴上的电位器式位移传感器、设置于制动器的活塞杆上的第二位移传感器，所述第一位移传感器、第二位移传感器与主控制器的信号输入端电连接，所述三位四通换向阀、二位二通换向阀、二位三通换向阀、单向节流阀、电液伺服阀的控制端分别与主控制器的信号输出端电连接；所述第一液控单向阀、第二液控单向阀的远控口分别与主控制器的控制油口连接。
进一步的，所述锚链能量回收单元包括至少一组第一蓄能器单元，所述第一蓄能器单元包括第一蓄能器和第一二位二通换向阀，所述第一蓄能器的进出油口与第一二位二通换向阀的A口连接，所有第一二位二通换向阀的P口并联且与第一液控单向阀的出油口连接。
进一步的，所述第一蓄能器单元的数量为四个，且每个第一蓄能器单元中的第一二位二通换向阀的规格相同，每个第一蓄能器的初始体积V0相同、预充气压力p0不相同。
进一步的，所述第一蓄能器为囊式充气蓄能器。
进一步的，所述制动抱死能量回收单元包括至少一组第二蓄能器单元，所述第二蓄能器单元包括第二蓄能器和第二二位二通换向阀，所述第二蓄能器的进出油口与第二二位二通换向阀的A口连接，所有第二二位二通换向阀的P口并联且与第二液控单向阀的进油口连接。
进一步的，所述第二蓄能器单元的数量为两个，且每个第二蓄能器单元中的第二二位二通换向阀的规格相同，每个第二蓄能器的初始体积V0不相同、预充气压力p0相同。
进一步的，所述电液伺服阀为三位四通电液换向阀。
进一步的，所述恒压主变量泵通过联轴器与第一发动机同轴连接，所述第一溢流阀的进油口与恒压主变量泵的出油口连接，第一溢流阀的出油口与油箱连接。
进一步的，所述恒压副变量泵通过联轴器与第二发动机同轴连接，所述第二溢流阀的进油口与恒压副变量泵的进油口连接，第二溢流阀的出油口与油箱连接。
进一步的，所述定量泵通过联轴器与第三发动机同轴连接，所述第三溢流阀的进油口与定量泵的进油口连接，第三溢流阀的出油口与油箱连接。
与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：
本发明能够在锚绞机抛锚和制动抱死状态时，实现能量的回收和再利用，采用蓄能器作为储能和释放能量的装置，可以减少系统的压力冲击，减少系统的发热量，还可以减小发动机功率，起到节能效果；通过控制二位二通换向阀接通情况，来选择不同蓄能器的数量，以适应不同工作状态，系统可以达到一个较好的能量回收效率，提高系统的能量利用效率；本发明可用于锚绞机等工程机械和其他类似液压设备中，应用场合广泛，通用性好。
附图说明
图1为本发明的能量回收系统的液压原理图；
图2为锚绞机应用本发明实现解除抱死状态的油路示意图；
图3为锚绞机应用本发明实现抛锚过程的油路示意图；
图4为锚绞机应用本发明实现锁死状态的油路示意图
图5为锚绞机应用本发明实现收锚过程的油路示意图；
图6为锚绞机应用本发明实现抱死状态的油路示意图。
其中：1油箱、2恒压主变量泵、3.1第一发动机、3.2第三发动机、3.3第二发动机、4第一溢流阀、5三位四通换向阀、6、主控制器、7第一液控单向阀、8.1一级第一二位二通换向阀、8.2二级第一二位二通换向阀、8.3三级第一二位二通换向阀、8.4四级第一二位二通换向阀、9.1一级第一蓄能器、9.2二级第一蓄能器、9.3三级第一蓄能器、9.4四级第一蓄能器、10.1一级第二二位二通换向阀、10.2二级第二二位二通换向阀、11.1一级第二蓄能器、11.2二级第二蓄能器、12第二液控单向阀、13制动器、14二次元件、18变量控制缸、19第一位移传感器、20电液伺服阀、21定量泵、22第三溢流阀、23恒压副变量泵、24第二溢流阀、25二位三通换向阀、26单向节流阀、27二位二通换向阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1，一种基于蓄能器的锚绞机液压系统能量回收系统，包括主供油单元，所述主供油单元包括第一发动机3.1、恒压主变量泵2、第一液控单向阀7、三位四通换向阀5、第一溢流阀4、油箱1。第一发动机3.1的动力输出端通过联轴器与恒压主变量泵2的动力输入轴同轴连接，为恒压主变量泵2提供动力，使得第一发动机3.1可驱动恒压主变量泵2以额定功率转动，从而可为系统提供稳定的输出液压。本实施例中，该系统用在船舶机械中，由于所需供油压力较高，因而恒压主变量泵2的工作动力较大，第一发动机3.1采用柴油机。三位四通换向阀5的P口与恒压主变量泵2的出油口连接、T口与油箱1连接，第一液控单向阀7的进油口与三位四通换向阀5的A口连接，第一溢流阀4的进油口与恒压主变量泵2的出油口连接，第一溢流阀4的出油口与油箱1连接。第一溢流阀4作为安全阀，起到调定系统最高压力的作用，设置其开启压力稍大于系统的最高正常工作压力，避免系统压力过高而影响液压系统的正常运行。
该能量回收系统还包括锚链能量回收单元。锚链能量回收单元的进出油口与第一液控单向阀的出油口连接。具体的，锚链能量回收单元包括四组第一蓄能器单元，每组第一蓄能器单元包括一个第一蓄能器和一个第一二位二通换向阀。为便于描述，将四个第一蓄能器分别定义为一级第一蓄能器9.1、二级第一蓄能器9.2、三级第一蓄能器9.3和四级第一蓄能器9.4，四个第一二位二通换向阀分别定义为一级第一二位二通换向阀8.1、二级第一二位二通换向阀8.2、三级第一二位二通换向阀8.3和四级第一二位二通换向阀8.4。一级第一蓄能器9.1的进出油口与一级第一二位二通换向阀8.1的A口连接，二级第一蓄能器9.2的进出油口与二级第一二位二通换向阀8.2的A口连接，三级第一蓄能器9.3的进出油口与三级第一二位二通换向阀8.3的A口连接，四级第一蓄能器9.4的进出油口与四级第一二位二通换向阀8.4的A口连接，四个第一二位二通换向阀的P口并联且与第一液控单向阀7的出油口连接。
第一二位二通换向阀的作用是当作开关阀，来控制油液进出对应的第一蓄能器，因此四个第一二位二通换向阀采用规格相同的电磁换向阀。每个第一蓄能器的初始体积V0相同、预充气压力p0不相同。当锚绞机收锚时，选择预存气压力p0不相同，初始体积V0相同的四个第一蓄能器，根据锚链下降的高度，通过控制四个第一二位二通换向阀的通断，来选择接入的第一蓄能器的数量和顺序。
优选的，四个第一蓄能器为规格相同的囊式充气蓄能器，气囊式蓄能器中皮囊具有惯性小，反应灵敏等优点。
该能量回收系统还包括二次调节单元。二次调节单元包括二次元件14、变量控制缸18、第三发动机3.2、定量泵21、第三溢流阀22、电液伺服阀20、油箱1。第三发动机3.2的动力输出端通过联轴器与定量泵21的动力输入轴同轴连接，为定量泵21提供动力，使得第三发动机3.2可驱动定量泵21以额定功率转动，从而可为变量控制缸18提供稳定的输出液压。第三溢流阀22的进油口与定量泵21的进油口连接，第三溢流阀22的出油口与油箱1连接，同样作为安全阀，起到调定二次调节单元的最高压力的作用，设置其开启压力稍大于二次调节单元的的最高正常工作压力，避免二次调节单元的压力过高而影响液压系统的正常运行。
所述二次元件指能够调节斜盘倾角和转向的旋转型执行元件，可通过对斜盘倾角和转向的调节实现泵工况和马达工况的切换，具体型号可根据功能需要选择。二次元件14的进油口与第一液控单向阀7的出油口连接，二次元件14的出油口与三位四通换向阀5的B口连接。电液伺服阀20为三位四通电液换向阀，电液伺服阀20的P口与定量泵21的出油口连接，电液伺服阀20的T口与油箱1连接；变量控制缸18的进出油口分别与电液伺服阀20的A口和B口连接，变量控制缸18的活塞杆端与二次元件14的工况切换开关连接。通过电液伺服阀20控制变量控制缸18的两腔油液比例，从而推动活塞杆运动，进而改变二次元件14的斜盘倾角，从而实现二次元件14的马达工况和泵工况的转换，以满足不同的使用需求。二次元件14泵工况的实现为能量的回收与利用创造了条件。
该能量回收系统还包括制动供油单元。制动供油单元包括第二发动机3.3、第二液控单向阀12、制动器13、恒压副变量泵23、第二溢流阀24、二位三通换向阀25、单向节流阀26、二位二通换向阀27和油箱1。第二发动机3.3的动力输出端通过联轴器与恒压副变量泵23的动力输入轴同轴连接，为恒压副变量泵23提供动力，使得第二发动机3.3可驱动恒压副变量泵23以额定功率转动，从而可为制动供油单元提供稳定的输出液压。第二溢流阀24的进油口与恒压副变量泵23的进油口连接，第二溢流阀24的出油口与油箱1连接，同样作为安全阀，起到调定制动供油单元的最高压力的作用，设置其开启压力稍大于制动供油单元的的最高正常工作压力，避免制动供油单元的压力过高而影响液压系统的正常运行。
二位三通换向阀25的P口与恒压副变量泵23的出油口连接，二位三通换向阀25的T口与1连接，二位三通换向阀25的A口与单向节流阀26的进油口连接，二位三通换向阀25在油路中起到控制油路通断及泄油的作用。单向节流阀26的出油口与二位二通换向阀27的P口连接，单向节流阀26起即时抱闸和延时松闸的作用。二位二通换向阀27的A口与制动器13的进出油口及第二液控单向阀12出油口连接，二位二通换向阀27在油路中起到开关阀作用，用来控制制动抱死能量的回收。制动器13回油时，第二液控单向阀12的远控口K口打开、二位二通换向阀27处于断开状态，则制动器13有杆腔的油液经过第二液控单向阀12进入制动抱死能量回收单元中完成能量的回收。
该能量回收系统还包括制动抱死能量回收单元，制动抱死能量回收单元的进出油口与第二液控单向阀的进油口连接。具体的，制动抱死能量回收单元包括两组第二蓄能器单元，每组第二蓄能器单元包括一个第二蓄能器和一个第二二位二通换向阀。为便于便于描述，将两个第一蓄能器分别定义为一级第二蓄能器11.1和二级第二蓄能器11.2，两个第二二位二通换向阀分别定义为一级第二二位二通换向阀10.1和二级第二二位二通换向阀10.2。一级第二蓄能器11.1的进出油口与一级第二二位二通换向阀10.1的A口连接，二级第二蓄能器11.2的进出油口与二级第二二位二通换向阀10.2的A口连接，两个第二二位二通换向阀的P口并联且与第二液控单向阀12的进油口连接。
同样的，第二二位二通换向阀的作用是当作开关阀，来控制油液进出对应的第二蓄能器，因此四个第二二位二通换向阀采用规格相同的电磁换向阀。每个第二蓄能器的预充气压力p0相同、初始体积V0不相同。根据制动器13活塞杆的位移量，来选择接入的第二蓄能器数量和顺序。
该能量回收系统还包括控制单元。控制单元包括主控制器6、设置于变量控制缸18的活塞杆上的第一位移传感器19、设置于锚链17滚筒轴上的电位器式位移传感器16、设置于制动器13的活塞杆上的第二位移传感器15，第一位移传感器9、第二位移传感器15与主控制器6的信号输入端电连接，三位四通换向阀5、各个第一二位二通换向阀、各个第二二位二通换向阀、二位三通换向阀25、单向节流阀26、电液伺服阀20的控制端分别与主控制器6的信号输出端电连接；第一液控单向阀7、第二液控单向阀12的远控口分别与主控制器6的控制油口连接。
在进行抛锚锚链能量回收时，选择初始体积V0相同，初始压力p0不同的四个第一蓄能器。设置电位器式位移传感器16中电刷转动的总圈数为N，则锚链17的位移会引起电位移传感器16移动端的电阻变化，阻值的变化量反映位移的量值。将总圈数N分成四段，随着电刷转动的圈数越来越大，对应的锚链17下降的长度也在不断增加，产生的重力势能也不断增加。利用这一特点，可以控制锚链能量回收单元中第一蓄能器接入的数量和顺序。设定四个第一蓄能器的初始压力为四个等级：一级第一蓄能器9.1的初始压力最小、二级第一蓄能器9.2的初始压力中等、三级第一蓄能器9.3的初始压力较大、四级第一蓄能器9.4的初始压力最大。电位器式位移传感器16将测量的信号传递给主控制器6，主控制器6将信号进行处理后传递给锚链能量回收单元中的各个第一二位二通换向阀，用以控制各个第一二位二通换向阀的接通或断开，进而可以精确的控制接入系统的第一蓄能器的数量和顺序。
根据电位器式位移传感器16的电刷转动的总圈数，将总圈数分成四段，在每一段内控制不同的第一二位二通换向阀处于接通状态，具体每个第一二位二通换向阀接通情况如下表所示，设总圈数为N，1表示第一二位二通换向阀接通，0表示第一二位二通换向阀断开。
表1锚链能量回收时第一二位二通换向阀的开关表
8.1 8.2 8.3 8.4
0 1 0 0 0
N/4 0 1 0 0
N/2 0 0 1 0
3N/4 0 0 0 1
当系统回收处于制动抱死状态时的能量时，此时需要接通制动抱死能量回收单元的两个第二蓄能器和两个第二二位二通换向阀。为了精确的控制第二二位二通换向阀的顺序接通，第二位移传感器15安装在制动器13的活塞杆上，用来检测制动器13中活塞杆运动的位移，制动器13中活塞杆运动的位移越大，则表示可回收的能量就越大。选择初始体积V0不相同，初始压力p0相同的两个第二蓄能器。根据制动器13活塞杆开始运动到抱死状态过程的位移量，来控制制动抱死能量回收单元中第二蓄能器接入的顺序和数量。设定两个第二蓄能器的初始体积为两个等级：一级第二蓄能器11.1的初始体积小、二级第二蓄能器11.2的初始体积大。第二位移传感器15将测量的信号传递给主控制器6，主控制器6将信号进行处理后传递给制动抱死能量回收单元的两个第二二位二通换向阀，用来控制其断开或接通，进而可以精确的控制接入系统的第二蓄能器顺序和数量。
根据制动器13活塞杆运动的位移，将总位移分成两段，当制动器13活塞杆运动到不同的位置时，不同的第二二位二通换向阀处于接通或断开状态，具体每个二位二通换向阀接通情况如下表所示，设总位移为L，1表示第二二位二通换向阀接通，0第二表示二位二通换向阀断开。
表2制动抱死能量回收时第二二位二通换向阀的接通表
10.1 10.2
0 1 0
L/2 0 1
以锚绞机为例，整个过程可以分成五个阶段，分别是抱死、抛锚、锁紧、收锚、抱死，具体工作过程如下：
锚绞机未工作时，锚绞机处于抱死状态，此时制动器13死死的抱着二次元件14，此时锚绞机处于静止状态。当锚绞机开始工作时，需要先解除抱死状态，即制动器13和二次元件14分开。此时由于制动抱死能量回收单元已经完成上一阶段制动时完成储存能量，主控制器6将信号传递给动动抱死能量回收单元中的第二二位二通换向阀，两个第二二位二通换向阀都处于接通状态下，两个第二蓄能器中的油液进入制动器13的有杆腔，当有杆腔的压力大于调定弹簧的弹力时，此时制动器13的活塞杆向上运动而与二次元件14分离；当有杆腔的压力小于调定弹簧的弹力时，此时二位三通换向阀25的P口与A口连通，且二位二通换向阀27处于接通状态，第二发动机3.3带动恒压副变量泵23工作，油液从恒压副变量泵23中供出，依次经过二位三通换向阀25、单向节流阀26和二位二通换向阀27进入制动器13的有杆腔，共同推动制动器13的活塞杆向上运动而与二次元件14分离；当制动器13与二次元件14分离后，制动器13的活塞杆上的第二位移传感器15将测得信号传递给主控制器6，主控制器6将处理后的信号，传递给二位三通换向阀25和二位二通换向阀27，使二位三通换向阀25切换至A口与T口连通和二位二通换向阀27切换至P口和A口断开，从而供油切断油路。
当锚绞机停泊时，锚绞机需要完成抛锚。锚绞机抛锚时，主控制器6将信号传递给电液伺服阀20，电液伺服阀20处于导通状态，第三发动机3.2驱动定量泵2工作，油液从定量泵21出油口供出，经过电液伺服阀20，进入变量控制缸18的左腔，通过两腔的压力差推动活塞杆移动，进而改变二次元件14的斜盘倾角，使二次元件14处于泵工况状态下。通过第一位移传感器19检测变量控制缸18活塞杆杆端的位移量，从而确认二次元件14已处于泵工作状态下，并将相应的检测信号传送至主控制器6。随着锚链17的下降，产生的重力势能不断增大。仅靠二次元件14的自吸功能无法完成二次元件14吸油过程，此时第一发动机3.1驱动恒压主变量泵2工作。主控制器6将信号传递给三位四通换向阀5，使三位四通换向阀5处于右位导通状态，油液从恒压主变量泵2供出，经过三位四通换向阀5，进入二次元件14的进油口。
主控制器6根据电位器式位移传感器16测得的数据来控制锚链能量回收单元的第一二位二通换向阀的接通或断开，使得油液进入第一蓄能器进行能量回收。当电位器式位移传感器16测得锚链17的滚筒开始转动时，电位器式位移传感器16将信号传递给主控制器6，主控制器6处理后将信号传递给一级第一二位二通换向阀8.1，一级第一二位二通换向阀8.1接通，从而以最小的回收效率实现回收能量，油液进入一级第一蓄能器9.1内进行储能；当电位器式位移传感器16测得锚链滚筒转动圈数到N/4时，电位器式位移传感器16将信号传递给主控制器6，主控制器6处理后将信号传递给一级第一二位二通换向阀8.1和二级第一二位二通换向阀8.2，使一级第一二位二通换向阀8.1断开、二级第一二位二通换向阀8.2接通，以避免一级第一蓄能器9.1和二级第一蓄能器9.2之间互相干扰，从而以中等的回收效率实现回收能量，油液则进入蓄能器9.2进行储能；当电位器式位移传感器16测得锚链17的滚筒转动圈数到N/2时，电位器式位移传感器16将信号传递给主控制器6，主控制器6处理后将信号传递给二级第一二位二通换向阀8.2、三级第一二位二通换向阀8.3，使二级第一二位二通换向阀8.2断开、三级第一二位二通换向阀8.3接通，以避免二级第一蓄能器9.2和三级第一蓄能器9.3之间互相干扰，从而以较大的回收效率实现回收能量，油液进入三级第一蓄能器9.3进行储能；当电位器式位移传感器16测得锚链滚筒转动圈数到3N/4时，电位器式位移传感器16将信号传递给主控制器6，主控制器6处理后将信号传递给三级第一二位二通换向阀8.3、四级第一二位二通换向阀8.4，使三级第一二位二通换向阀8.3断开、四级第一二位二通换向阀8.4接通，以避免三级第一蓄能器9.3和四级第一蓄能器9.4之间互相干扰，从而以最大的回收效率实现回收能量，油液进入四级第一蓄能器9.4进行储能。
当锚链17长时间固定时，需要对锚绞机锁死。主控制6将信号传递给三位四通换向阀5，使得三位四通换向阀5处于中位，主供油单元处于锁死状态。此时调节制动器13弹簧的调定压力，当调定的弹簧弹力大于制动器13有杆腔的压力时，制动器13向下运动，主控制器6将信号传递给第二液控单向阀12、一级第二二位二通换向阀10.1和二级二位二通换向阀27，使二位二通换向阀27处于断开、一级第二二位二通换向阀10.1处于导通状态，第二液控单向阀12远控K口进油，第二液控单向阀12打开，油液从制动器13中出来，进入一级第二蓄能器11.1中进行储能。当制动器13的活塞杆运动到一半位移时，主控制器6将信号传递给一级第二二位二通换向阀10.1二级第二和二位二通换向阀10.2，使一级第二二位二通换向阀10.1断开、二级第二二位二通换向阀10.2接通，以避免一级第二蓄能器11.1和二级第二蓄能器11.2之间互相干扰，从而以最大的回收效率实现回收能量，油液进入二级第二蓄能器11.2进行储能。当制动器13和二次元件14完全抱死时，第二蓄能器完成全部储能。
当锚绞机收锚时，需要先解除制动器13的抱死状态。此时由于制动抱死能量回收单元已经完成上一阶段制动时完成储存能量，主控制器6将信号传递给制动抱死能量回收单元的第二二位二通换向阀，两个第二二位二通换向阀都处于接通状态下，第二蓄能器中的油液经第二液控单向阀12进入制动器13的有杆腔，当制动器13的有杆腔压力大于调定弹簧的弹力时，此时制动器13的活塞杆向上运动；当制动器13的有杆腔压力小于调定弹簧的弹力时，二位二通换向阀27处于接通状态，此时第三发动机3.3驱动恒压副变量泵23工作，油液从恒压副变量泵23供出，经过单向节流阀26进入制动器13的有杆腔，共同推动制动器13的活塞杆向上运动；当制动器13与二次元件14分离后，制动器13的活塞杆上的第二位移传感器15将测得信号传递给主控制器6，主控制器6将处理后的信号，传递给二位三通换向阀25和二位二通换向阀27，使二位三通换向阀25切换至A口与T口连通和二位二通换向阀27切换至P口和A口断开，从而供油切断油路，解除抱死状态。
主控制器6将信号传递给电液伺服阀20，第三发动机3.2驱动定量泵21工作。油液从定量泵21供出，经过电液伺服阀20，进入变量控制缸18的右腔，通过两腔的压力差推动活塞杆反向移动，改变二次元件14的斜盘倾角，使二次元件14处于马达工况状态下。通过第一位移传感器19检测变量控制缸18活塞杆杆端的位移量，从而确认二次元件14已处于马达工作状态下，并将相应的检测信号传送至主控制器6。此时四个第一蓄能器从低压开始依次释放能量，若能够提升起锚链17，则能量释放完毕后，主控制器6将信号传递给四个第一二位二通换向阀(8.1、8.2、8.3、8.4)，使四个第一二位二通换向阀断开。若四个第一蓄能器能量无法提升起锚链17，则第一发动机3.1驱动恒压主变量泵2工作，主控制器6将信号传递给三位四通换向阀5，使三位四通换向阀5处于左位，油液从恒压主变量泵2供出，经过三位四通换向阀5和第一液控单向阀7，进入二次元件14马达工况下的进油口，共同提升锚链17，完成收锚过程。
当完成收锚后，锚绞机需要处于抱死状态，防止锚链由于自重下落，造成危险。主控制6将信号传递给三位四通换向阀5，使得三位四通换向阀5处于中位，主供油单元处于锁死状态。此时调节制动器13弹簧的调定压力，当调定的弹簧弹力大于制动器13有杆腔的压力时，制动器13的活塞杆向下运动，主控制器6将信号传递给第二液控单向阀12、一级第二二位二通换向阀10.1和二位二通换向阀27，使二位二通换向阀27处于断开、二位二通换向阀10.1处于导通的状态，第二液控单向阀12的远控口K口进油使第二液控单向阀12打开，则油液从制动器13出来，进入一级第二蓄能器11.1种进行储能。当制动器13的活塞杆运动到一半位移时，主控制器6将信号传递给一级第二二位二通换向阀10.1和二级第二二位二通换向阀10.2，使一级第二二位二通换向阀10.1断开、二级第二二位二通换向阀10.2接通，以避免一级第二蓄能器11.1和二级第二蓄能器11.2之间互相干扰，从而以最大的回收效率实现回收能量，油液进入二级第二蓄能器11.2进行储能。当制动器13和二次元件14完全抱死时，第二蓄能器完成全部储能。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于蓄能器的锚绞机液压系统能量回收系统，包括主供油单元，所述主供油单元包括第一发动机、恒压主变量泵、第一液控单向阀、三位四通换向阀、第一溢流阀、油箱，所述三位四通换向阀的P口与恒压主变量泵的出油口连接、T口与油箱连接，所述第一液控单向阀的进油口与三位四通换向阀的A口连接，其特征在于：还包括锚链能量回收单元、制动抱死能量回收单元、二次调节单元、控制单元；
所述锚链能量回收单元的进出油口与第一液控单向阀的出油口连接；
所述二次调节单元包括二次元件、变量控制缸、第三发动机、定量泵、第三溢流阀、电液伺服阀、油箱，所述二次元件的进油口与第一液控单向阀的出油口连接，二次元件的出油口与三位四通换向阀的B口连接，所述电液伺服阀的P口与定量泵的出油口连接，电液伺服阀的T口与油箱连接；所述变量控制缸的进出油口分别与电液伺服阀的A口和B口连接，所述变量控制缸的活塞杆端与二次元件的工况切换开关连接；
所述制动供油单元包括第二发动机、第二液控单向阀、制动器、恒压副变量泵、第二溢流阀、二位三通换向阀、单向节流阀、二位二通换向阀和油箱，所述二位三通换向阀的P口与恒压副变量泵的出油口连接，二位三通换向阀的T口与油箱连接，二位三通换向阀的A口与单向节流阀的进油口连接，单向节流阀的出油口与二位二通换向阀的P口连接，二位二通换向阀的A口与制动器的进出油口及第二液控单向阀出油口连接；
所述制动抱死能量回收单元的进出油口与第二液控单向阀的进油口连接；
所述控制单元包括主控制器、设置于变量控制缸的活塞杆上的第一位移传感器、设置于锚链滚筒轴上的电位器式位移传感器、设置于制动器的活塞杆上的第二位移传感器，所述第一位移传感器、第二位移传感器与主控制器的信号输入端电连接，所述三位四通换向阀、二位二通换向阀、二位三通换向阀、单向节流阀、电液伺服阀的控制端分别与主控制器的信号输出端电连接；所述第一液控单向阀、第二液控单向阀的远控口分别与主控制器的控制油口连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于蓄能器的锚绞机液压系统能量回收系统，其特征在于：所述锚链能量回收单元包括至少一组第一蓄能器单元，所述第一蓄能器单元包括第一蓄能器和第一二位二通换向阀，所述第一蓄能器的进出油口与第一二位二通换向阀的A口连接，所有第一二位二通换向阀的P口并联且与第一液控单向阀的出油口连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于蓄能器的锚绞机液压系统能量回收系统，其特征在于：所述第一蓄能器单元的数量为四个，且每个第一蓄能器单元中的第一二位二通换向阀的规格相同，每个第一蓄能器的初始体积V0相同、预充气压力p0不相同。
4.根据权利要求2或3所述的一种基于蓄能器的锚绞机液压系统能量回收系统，其特征在于：所述第一蓄能器为囊式充气蓄能器。
5.根据权利要求1所述的一种基于蓄能器的锚绞机液压系统能量回收系统，其特征在于：所述制动抱死能量回收单元包括至少一组第二蓄能器单元，所述第二蓄能器单元包括第二蓄能器和第二二位二通换向阀，所述第二蓄能器的进出油口与第二二位二通换向阀的A口连接，所有第二二位二通换向阀的P口并联且与第二液控单向阀的进油口连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于蓄能器的锚绞机液压系统能量回收系统，其特征在于：所述第二蓄能器单元的数量为两个，且每个第二蓄能器单元中的第二二位二通换向阀的规格相同，每个第二蓄能器的初始体积V0不相同、预充气压力p0相同。
7.根据权利要求1所述的一种基于蓄能器的锚绞机液压系统能量回收系统，其特征在于：所述电液伺服阀为三位四通电液换向阀。
8.根据权利要求1所述的一种基于蓄能器的锚绞机液压系统能量回收系统，其特征在于：所述恒压主变量泵通过联轴器与第一发动机同轴连接，所述第一溢流阀的进油口与恒压主变量泵的出油口连接，第一溢流阀的出油口与油箱连接。
9.根据权利要求1所述的一种基于蓄能器的锚绞机液压系统能量回收系统，其特征在于：所述恒压副变量泵通过联轴器与第二发动机同轴连接，所述第二溢流阀的进油口与恒压副变量泵的进油口连接，第二溢流阀的出油口与油箱连接。
10.根据权利要求1所述的一种基于蓄能器的锚绞机液压系统能量回收系统，其特征在于：所述定量泵通过联轴器与第三发动机同轴连接，所述第三溢流阀的进油口与定量泵的进油口连接，第三溢流阀的出油口与油箱连接。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101324243A (zh) * 2008-06-26 2008-12-17 山东交通学院 一种非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法
CN105804675A (zh) * 2016-06-01 2016-07-27 中国石油大学(华东) 海洋钻井补偿绞车的液压驱动系统
CA2955713A1 (en) * 2015-10-27 2017-04-27 China University Of Mining And Technology A multi-cylinder synchronous energy-saving and efficient hydraulic lift system and method thereof
CN112125194A (zh) * 2020-09-23 2020-12-25 中国石油大学(华东) 海洋钻井补偿绞车的节能驱动系统
CN113357234A (zh) * 2021-07-09 2021-09-07 合肥工业大学 一种基于数字控制的蓄能器组工程机械旋转装置能量回收系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101324243A (zh) * 2008-06-26 2008-12-17 山东交通学院 一种非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法
CA2955713A1 (en) * 2015-10-27 2017-04-27 China University Of Mining And Technology A multi-cylinder synchronous energy-saving and efficient hydraulic lift system and method thereof
CN105804675A (zh) * 2016-06-01 2016-07-27 中国石油大学(华东) 海洋钻井补偿绞车的液压驱动系统
CN112125194A (zh) * 2020-09-23 2020-12-25 中国石油大学(华东) 海洋钻井补偿绞车的节能驱动系统
CN113357234A (zh) * 2021-07-09 2021-09-07 合肥工业大学 一种基于数字控制的蓄能器组工程机械旋转装置能量回收系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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基于制动能量回收的液压挖掘机回转系统设计;奚鹰;周亚红;袁浪;李梦如;李安虎;;机电一体化(第02期);全文 *

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