CN117309363B - 一种基于水基工作介质的全海深液压模拟试验系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于水基工作介质的全海深液压模拟试验系统及方法,该系统包括动力介质压力补偿器用于提供工作循环所需水基工作介质及实现压力补偿功能;电机泵组与动力介质压力补偿器连通,用于建立系统工作压力及输送水基工作介质;控制阀箱包括介质输入口、第一工作口、第二工作口、回油口和补偿口,介质输入口与电机泵组的泵出口连通,回油口与动力介质压力补偿器连通,以及将水基工作介质从第一工作口或第二工作口输出;液压执行器与第一工作口和第二工作口连通,接收从第一工作口或第二工作口输入的水基工作介质并执行对应动作;静态压力补偿器与电机泵组的补偿口、控制阀箱的补偿口连通,用于对电机泵组、控制阀箱进行压力补偿。
Description
技术领域
本发明涉及深海潜器技术领域,尤其涉及一种基于水基工作介质的全海深液压模拟试验系统及方法。
背景技术
为深入认识海洋,解决生命起源、地球演化、气候变化等重大科学问题,掌握深海进入、深海探测、深海开发方面关键技术十分必要。极限海洋环境条件下的科学考察及海底资源开发,都需要水下作业装备和技术支持。电液控制系统作为对海洋科考及资源开发装备的“血液”,其工作性能一直被广泛关注。
全海深电液控制系统基于传统陆基电液控制理论,但超过6000米海深环境下海洋环境复杂,液压油作为液压系统的能量传递介质,其粘度随着压力的增加呈指数增长,导致深海液压系统中各传动环节的损失显著增加,严重影响深海作业设备的工作效率、负载驱动能力和精确控制。因此,开发适应全海深“高压低温”环境条件的液压控制系统,是保障水下作业装备可靠工作的重要措施。
考虑到对系统基本功能和海洋环境保护方面的需求,常规的介质不能简单的应用于水下电液控制系统,尤其是在大深度工况下。电液控制系统使用在陆地条件下低粘度液压油,能够满足万米的性能要求,但浅海处泄漏量大,对执行元件驱动力不足;使用在陆地条件下粘度较高的液压油,浅海处的性能良好,但万米海深的粘度过高,系统压力损失过大,执行元件动作缓慢。此外,随着海洋探索开发向大潜深发展,各系统元件及驱动控制器结构参数随潜深明显变化,对系统的控制性能提出挑战,因此,开发万米全海深范围内特性一致、性能稳定、响应迅速的电液控制系统具有实际意义和理论价值。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的是提供一种基于水基工作介质的全海深液压模拟试验系统及方法,至少用于解决其中一个技术问题。
根据本发明的第一个方面,提供了基于水基工作介质的全海深液压模拟试验系统,包括水下部分,水下部分包括动力介质压力补偿器、电机泵组、控制阀箱、液压执行器和静态压力补偿器;
动力介质压力补偿器用于提供工作循环所需水基工作介质及实现压力补偿功能,动力介质压力补偿器的工作容腔的油口向下放置;
电机泵组与动力介质压力补偿器连通,用于建立系统工作压力及输送水基工作介质;
控制阀箱包括介质输入口、第一工作口、第二工作口、回油口和补偿口,介质输入口与电机泵组的泵出口连通,回油口与动力介质压力补偿器连通,以及将水基工作介质从第一工作口或第二工作口输出;
液压执行器与第一工作口和第二工作口连通,接收从第一工作口或第二工作口输入的水基工作介质并执行对应动作;
静态压力补偿器与电机泵组的补偿口、控制阀箱的补偿口连通,用于提供油基工作介质,对电机泵组、控制阀箱进行压力补偿,静态压力补偿器的工作容腔的油口向上放置。
本发明的基于水基工作介质的全海深液压模拟试验系统,通过采用的水基工作介质的粘-温-压力特性稳定,对于减小深海工作过程中的压力损失及提高其全海洋深度下的稳定性及响应一致性具有重要指导意义;工作回路和补偿回路分别由水基工作介质和油基工作介质作为传动介质,既考虑了系统的工作性能,又考虑到电子元器件的工作性能,对全海深电液控制系统的研究提供新的思路;系统的泄漏情况可以通过观测直接得到,观察动力介质压力补偿器的液体成分来判断是否有液压油进入水基工作介质回路;同样可以观察静态压力补偿器中的液体成分来判断是否有水及水基工作介质进入油路;可以使混入工作回路的油液能够处在工作容腔上层浮于水基工作介质之上,不会进入工作回路,影响试验系统工作性能;混入补偿回路的水、水基工作介质能够处在工作容腔下层沉于补偿油液之下,不会进入补偿回路,影响试验系统电子元器件的工作性能。
在一些实施方式中,控制阀箱包括单向阀、换向阀、主阀、第一液控单向阀和第二液控单向阀;
单向阀的进油口与介质输入口连通;
换向阀的进油口与单向阀的出油口连通;
主阀的高压油口与换向阀的出油口连通,主阀的低压油口与控制阀箱的回油口连通;
第一液控单向阀的进油口与主阀的第一工作油口连通,第一液控单向阀的控制油口与主阀的高压油口连通,第一液控单向阀的出油口与液压执行器的第一工作口连通;
第二液控单向阀的进油口与主阀的第二工作油口连通,第二液控单向阀的控制油口与主阀的高压油口连通,第二液控单向阀的出油口与液压执行器的第二工作口连通。由此,通过单向阀使水基工作介质单向流动至主阀,在阀门换向过程中不会造成反流引起震荡,通过主阀控制水基工作介质的流向,以及液控单向阀防止液压执行器中的水基工作介质反向流动,造成主阀的异常开启。
在一些实施方式中,控制阀箱还包括第一溢流阀和第二溢流阀;
第一溢流阀的进油口与液压执行器的第一工作口连通,第一溢流阀的出油口与控制阀箱的回油口连通;
第二溢流阀的进油口与液压执行器的第二工作口连通,第二溢流阀的出油口与控制阀箱的回油口连通。由此,溢流阀的开启压力为系统最大工作压力,当液压执行器中压力过大时,能够及时卸压,保障系统安全。
在一些实施方式中,还包括控制部分,控制部分包括电气控制箱和工控机;
电气控制箱与换向阀和主阀电连接,用于在接收到指令时控制换向阀和主阀执行动作;
工控机与电气控制箱电连接,用于向电气控制箱发送指令。由此,可以通过电气控制箱和工控机来完成系统的控制。
在一些实施方式中,水下部分还包括温度传感器、水分传感器、第一压力传感器和第二压力传感器;
温度传感器与电气控制箱电连接,用于将采集的水基工作介质的温度信号发送至电气控制箱;
水分传感器与电气控制箱电连接,用于将采集的水基工作介质的含水量信号发送至电气控制箱;
第一压力传感器与电气控制箱电连接,用于将采集的第一工作口的第一压力信号发送至电气控制箱;
第二压力传感器与电气控制箱电连接,用于将采集的第二工作口的第二压力信号发送至电气控制箱;
电气控制箱用于将温度信号、含水量信号、第一压力信号、第二压力信号中的至少一种发送至工控机。由此,通过温度传感器、水分传感器、第一压力传感器和第二压力传感器可以时刻监控系统性能。
在一些实施方式中,液压执行器包括回转液压执行器和直动液压执行器;
回转液压执行器与第一工作口和第二工作口连通;
直动液压执行器与第一工作口和第二工作口连通。由此,通过回转液压执行器和直动液压执行器提供动力。
在一些实施方式中,水下部分还包括角度传感器和位移传感器;
角度传感器与电气控制箱电连接,用于将采集的回转液压执行器的角速度信号发送至电气控制箱;
位移传感器与电气控制箱电连接,用于将采集的直动液压执行器的位移信号发送至电气控制箱;
电气控制箱用于将角速度信号、位移信号中的至少一种发送至工控机;
静态压力补偿器还用于对角度传感器、位移传感器进行压力补偿。由此,通过角度传感器和位移传感器可以时刻监控系统性能,以及通过静态压力补偿器对角度传感器和位移传感器提供稳定安全的压力环境。
在一些实施方式中,水下部分还包括过滤器,过滤器连通于电机泵组与控制阀箱之间。由此,通过过滤器进行过滤。
在一些实施方式中,控制阀箱还包括排气口,排气口用于在所述静态压力补偿对控制阀箱进行压力补偿时进行排气。由此,通过排气口进行排气。
根据本发明的第二个方面,提供一种基于水基工作介质的全海深液压模拟试验方法,通过上述的基于水基工作介质的全海深液压模拟试验系统实现,包括:
进行常压陆地试验时,静态压力补偿器暂不充油,动力介质压力补偿器充入水基工作介质;和
进行常压水池试验时,静态压力补偿器充入油液,并使电机泵组、控制阀箱处于油液充盈状态,将水下部分浸入水池,静态压力补偿器的上腔充满补偿油液、下弹簧腔充满水分,动力介质压力补偿器的下腔充满水基工作介质、上弹簧腔被水分充满;和
进行全海深工况试验时,将水下部分浸入满水的密封压力舱中,静态压力补偿器的上腔充满补偿油液、下弹簧腔充满水分,动力介质压力补偿器的下腔充满水基工作介质、上弹簧腔被水分充满,调节密封压力舱内部压力,通过弹簧腔中的水压使静态压力补偿器、动力介质压力补偿器的弹簧压缩。
与现有技术相比,本发明的基于水基工作介质的全海深液压模拟试验系统及方法,采用的水基工作介质的粘-温-压力特性稳定,对于减小深海工作过程中的压力损失及提高其全海洋深度下的稳定性及响应一致性具有重要指导意义;工作回路和补偿回路分别由水基工作介质和油基工作介质作为传动介质,既考虑了系统的工作性能,又考虑到电子元器件的工作性能,对全海深电液控制系统的研究提供新的思路;动力介质压力补偿器、静态压力补偿器的放置充分考虑不同工作介质的密度,根据实际情况进行安装姿态调整,能够尽量避免杂质液体对系统的影响;系统的泄漏情况可以通过观测直接得到,观察动力介质压力补偿器的液体成分来判断是否有液压油进入水基工作介质回路;同样可以观察静态压力补偿器中的液体成分来判断是否有水及水基工作介质进入油路;可以使混入工作回路的油液能够处在工作容腔上层浮于水基工作介质之上,不会进入工作回路,影响试验系统工作性能;混入补偿回路的水、水基工作介质能够处在工作容腔下层沉于补偿油液之下,不会进入补偿回路,影响试验系统电子元器件的工作性能;本系统是一套可用于0-11000米全海深高压条件下的试验装置,可在全海深高压条件下稳定工作,为全海深液压工程装备的进一步研究提供了技术支持和设备保障。
附图说明
图1为本发明一实施方式的基于水基工作介质的全海深液压模拟试验系统的结构示意图;
图2为本发明一实施方式的基于水基工作介质的全海深液压模拟试验系统的控制阀箱的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
本发明实施方式提供一种基于水基工作介质的全海深液压模拟试验系统,如图1和图2所示,该系统包括可以放置在水下的水下部分10和控制部分20;其中,水下部分10包括动力介质压力补偿器11、电机泵组12、控制阀箱14、液压执行器15和静态压力补偿器16;控制部分20包括电气控制箱21和工控机22。
如图1所示,动力介质压力补偿器11的内部可以充入水基工作介质(即水基介质),动力介质压力补偿器11用于提供工作循环所需水基工作介质及实现压力补偿功能,即向工作回路中输送水基工作介质,由于水基工作介质的密度大于1000kg/m³,动力介质压力补偿器11的工作容腔的油口向下放置,其可以使混入工作回路的油液能够处在工作容腔上层浮于水基工作介质之上,不会进入工作回路,影响试验系统工作性能。
需要说明的是,电机泵组12、过滤器13、控制阀箱14、液压执行器15共同构成了工作回路,以下将对工作回路进行描述。
电机泵组12的泵进口与动力介质压力补偿器11连通,电机泵组12用于建立系统工作压力及输送水基工作介质,具体的,电机泵组12包括电机121和液压泵122,电机121与液压泵122靠主轴连接组成电机泵组12,电机121转动时带动液压泵122转动,从动力介质压力补偿器11中吸入水基工作介质,并输送水基工作介质。
水下部分10还包括过滤器13,过滤器13的进油口与电机泵组12的泵出口连通,过滤器13对输送过来的水基工作介质进行过滤处理。
如图2所示,控制阀箱14包括介质输入口P、第一工作口A、第二工作口B、回油口T、补偿口C、排气口Q和水密件接口S,介质输入口P与过滤器13的出油口连通,此外,本系统还可以不设置过滤器13,即介质输入口P还可以直接与电机泵组12的泵出口连通,回油口T与动力介质压力补偿器11连通,以及将水基工作介质从第一工作口A或第二工作口B输出至液压执行器15,其中,液压执行器15包括第一工作口和第二工作口,液压执行器15的第一工作口与控制阀箱14的第一工作口A连通,液压执行器15的第二工作口与控制阀箱14的第二工作口B连通。
进一步的,控制阀箱14包括单向阀141、换向阀142、主阀143、第一液控单向阀144和第二液控单向阀145;单向阀141的进油口与介质输入口P连通,实现高压水基工作介质的输入;换向阀142的进油口与单向阀141的出油口连通;主阀143可以是三位四通主阀,主阀143的高压油口与换向阀142的出油口连通,主阀143的低压油口与控制阀箱14的回油口T连通;第一液控单向阀144的进油口与主阀143的第一工作油口连通,第一液控单向阀144的控制油口与主阀143的高压油口连通,第一液控单向阀144的出油口与第一工作口A连通(也即跟液压执行器15的第一工作口连通);第二液控单向阀145的进油口与主阀143的第二工作油口连通,第二液控单向阀145的控制油口与主阀143的高压油口连通,第二液控单向阀145的出油口与第二工作口B连通(也即跟液压执行器15的第二工作口连通)。通过单向阀141使水基工作介质单向流动至主阀143,在阀门换向过程中不会造成反流引起震荡,通过主阀143控制水基工作介质的流向,以及第一液控单向阀144和第二液控单向阀145防止液压执行器15中的水基工作介质反向流动,造成主阀143的异常开启。
更进一步的,控制阀箱14还包括第一溢流阀146和第二溢流阀147;第一溢流阀146的进油口与液压执行器15的第一工作口连通,第一溢流阀146的出油口与控制阀箱14的回油口T连通;第二溢流阀147的进油口与液压执行器15的第二工作口连通,第二溢流阀147的出油口与控制阀箱14的回油口T连通。第一溢流阀146和第二溢流阀147的开启压力为系统最大工作压力,当液压执行器15中压力过大时,能够及时卸压,保障系统安全。
如图1所示,液压执行器15与第一工作口A和第二工作口B连通,接收从第一工作口A或第二工作口B输入的水基工作介质并执行对应动作;具体的,液压执行器15包括回转液压执行器151和直动液压执行器152;回转液压执行器151的第一工作口与控制阀箱14的第一工作口A连通,回转液压执行器151的第二工作口和控制阀箱14的第二工作口B连通;直动液压执行器152的第一工作口与控制阀箱14的第一工作口A连通,直动液压执行器152的第二工作口和控制阀箱14的第二工作口B连通,即通过第一工作口A来向回转液压执行器151和直动液压执行器152的A腔输送水基工作介质,以及通过第二工作口B来向回转液压执行器151和直动液压执行器152的B腔输送水基工作介质,使回转液压执行器151和直动液压执行器152执行对应的操作。
静态压力补偿器16与电机泵组12的补偿口、控制阀箱14的补偿口C连通,用于对电机泵组12、控制阀箱14进行压力补偿,即向补偿回路中输送油基工作介质(即补偿油液或液压油),以便提供稳定安全的压力环境,由于油基工作介质的密度小于1000kg/m³,静态压力补偿器16的工作容腔的油口向上放置,其可以使混入补偿回路的水、水基工作介质能够处在工作容腔下层沉于补偿油液之下,不会进入补偿回路,影响试验系统电子元器件的工作性能。
需要说明的是,在静态压力补偿对控制阀箱进行压力补偿时,通过排气口Q来排出控制阀箱14内部的空气。
工控机22与电气控制箱21电连接,用于向电气控制箱21发送指令(数字量信号);电气控制箱21与换向阀142和主阀143电连接,用于在接收到指令时控制换向阀142和主阀143执行动作来完成对系统的控制,具体的,在水基工作介质经过单向阀141进入换向阀142的油路中,电气控制箱21向换向阀142发送电信号C1,当换向阀142接收到电信号C1到达开启位置时,高压水基工作介质经由换向阀142进入主阀143,电气控制箱21向主阀143发送电信号C2,主阀143开口方向及开度的大小由控制口电信号C2的输入值决定,电信号C2为正值时,主阀143处于左位开启状态,此时介质输入口P进入的高压水基工作介质经过主阀143流到第二工作口B,进入液压执行器15的B腔,电信号C2数值越大,主阀143开口量越大,流经第二工作口B的工作介质流量越大,液压执行器15动作越快;电信号C2为负值时,主阀143处于右位开启状态,此时介质输入口P进入的高压水基工作介质经过主阀143流到第一工作口A,进入液压执行器15的A腔,电信号C2数值越大,主阀143开口量越大,流经第一工作口A的工作介质流量越大,液压执行器15动作越快。
进一步的,水下部分10还包括温度传感器31、水分传感器32、第一压力传感器33和第二压力传感器34;温度传感器31设置在单向阀141和换向阀142之间,温度传感器31与电气控制箱21电连接,用于将采集的水基工作介质的温度信号发送至电气控制箱21;水分传感器32设置在换向阀142和主阀143之间,水分传感器32与电气控制箱21电连接,用于将采集的水基工作介质的含水量信号发送至电气控制箱21,监控水基工作介质的含水量以便及时补充水基工作介质;第一压力传感器33设置在第一工作口A,第一压力传感器33与电气控制箱21电连接,用于将采集的第一工作口A的第一压力信号发送至电气控制箱21;第二压力传感器34设置在第二工作口B,第二压力传感器34与电气控制箱21电连接,用于将采集的第二工作口B的第二压力信号发送至电气控制箱21;电气控制箱21用于将温度信号、含水量信号、第一压力信号、第二压力信号中的至少一种发送至工控机22。工控机22通过接收的温度传感器、水分传感器、第一压力传感器和第二压力传感器可以时刻监控系统性能及记录测试数据。
进一步的,水下部分10还包括角度传感器35和位移传感器36,用于检测回转液压执行器151和直动液压执行器152的动作状态;具体的,角度传感器35设置在回转液压执行器151上,角度传感器35与电气控制箱21电连接,用于将采集的回转液压执行器151的角速度信号发送至电气控制箱21;位移传感器36设置在直动液压执行器152上,位移传感器36与电气控制箱21电连接,用于将采集的直动液压执行器152的位移信号发送至电气控制箱21;电气控制箱21用于将角速度信号、位移信号中的至少一种发送至工控机22。工控机22通过接收的角速度信号、位移信号可以时刻监控系统性能及记录测试数据。
需要说明的是,静态压力补偿器16还用于对角度传感器35、位移传感器36进行压力补偿,通过静态压力补偿器16对角度传感器35和位移传感器36提供稳定安全的压力环境,静态压力补偿器16与电机泵组12、控制阀箱14、角度传感器35、位移传感器36共同构成了补偿回路,对于所有传感器和换向阀142、主阀143的线路都经过水密件接口S与电气控制箱21相连接。
本系统采用的水基工作介质的粘-温-压力特性稳定,对于减小深海工作过程中的压力损失及提高其全海洋深度下的稳定性及响应一致性具有重要指导意义;工作回路和补偿回路分别由水基工作介质和油基工作介质作为传动介质,既考虑了系统的工作性能,又考虑到电子元器件的工作性能,对全海深电液控制系统的研究提供新的思路;动力介质压力补偿器11、静态压力补偿器16的放置充分考虑不同工作介质的密度,根据实际情况进行安装姿态调整,能够尽量避免杂质液体对系统的影响;系统的泄漏情况可以通过观测直接得到,观察动力介质压力补偿器11的液体成分来判断是否有液压油进入水基工作介质回路;同样可以观察静态压力补偿器16中的液体成分来判断是否有水及水基工作介质进入油路;通过对系统的压力、温度、水分、执行元件运动状态进行实时监测和控制,能够第一时间感知到系统的异常进行维护,同时对数据进行详实记录,极大地加快了试验的进程,可以为后续试验提供指导;本系统是一套可用于0-11000米全海深高压条件下的试验装置,可在全海深高压条件下稳定工作,为全海深液压工程装备的进一步研究提供了技术支持和设备保障。
本发明实施方式提供一种基于水基工作介质的全海深液压模拟试验方法,包括:
按照上述系统的原理图将试验装置安装完毕。
进行常压陆地试验时,静态压力补偿器16暂不充油,补偿回路管道处于空置状态,动力介质压力补偿器11充入水基工作介质,工作回路各管路处于充满状态,通过调节液压泵122的斜盘摆角改变排量及调节系统压力,开启电源使电机121、电气控制箱21和工控机22通电即可进行陆地实验。
进行常压水池试验时,将静态压力补偿器16充入油液,并使补偿回路各管道、控制阀箱14的箱体、电机121的腔体处于油液充盈状态,将全海深液压模拟试验系统除工控机22、电气控制箱21外的水下部分10浸入水池,静态压力补偿器16的上腔充满补偿油液,下弹簧腔充满水分,动力介质压力补偿器11的下腔充满水基工作介质,上弹簧腔被水分充满,开启电源使电机121、电气控制箱21和工控机22通电即可进行水池实验。
进行全海深工况试验时,将全海深液压模拟试验系统除工控机22、电气控制箱21外的水下部分10浸入满水的密封压力舱中,静态压力补偿器16的上腔充满补偿油液,下弹簧腔充满水分,动力介质压力补偿器11的下腔充满水基工作介质,上弹簧腔被水分充满,调节密封压力舱内部压力,通过弹簧腔中的水压使静态压力补偿器16、动力介质压力补偿器11的弹簧压缩,调节系统工作回路和补偿回路压力,模拟全海深工况下海洋环境,开启电源使电机121、电气控制箱21和工控机22通电即可进行压力舱全海深工况试验。
采用本方法可以使上述的系统进行陆地模拟实验及全海深工况压力罐初期实验,以获得不同环境压力状态下负载压力、系统响应等初期数据,用于指导后续试验工作。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于水基工作介质的全海深液压模拟试验系统,包括水下部分,其特征在于,所述水下部分包括:
动力介质压力补偿器,用于提供工作循环所需水基工作介质及实现压力补偿功能,所述动力介质压力补偿器的工作容腔的油口向下放置;
电机泵组,与所述动力介质压力补偿器连通,用于建立系统工作压力及输送所述水基工作介质;
控制阀箱,包括介质输入口、第一工作口、第二工作口、回油口和补偿口,所述介质输入口与所述电机泵组的泵出口连通,所述回油口与所述动力介质压力补偿器连通,以及将所述水基工作介质从所述第一工作口或所述第二工作口输出;所述控制阀箱包括单向阀、换向阀和主阀,所述单向阀的进油口与所述介质输入口连通;所述换向阀的进油口与所述单向阀的出油口连通;所述主阀的高压油口与所述换向阀的出油口连通,所述主阀的低压油口与所述控制阀箱的回油口连通;
液压执行器,与所述第一工作口和所述第二工作口连通,接收从所述第一工作口或所述第二工作口输入的所述水基工作介质并执行对应动作;
静态压力补偿器,与所述电机泵组的补偿口、所述控制阀箱的补偿口连通,用于提供油基工作介质,对所述电机泵组、所述控制阀箱进行压力补偿,所述静态压力补偿器的工作容腔的油口向上放置;
还包括控制部分,所述控制部分包括:
电气控制箱,所述电气控制箱与所述换向阀和所述主阀电连接,用于在接收到指令时控制所述换向阀和所述主阀执行动作;
工控机,所述工控机与所述电气控制箱电连接,用于向所述电气控制箱发送指令;
所述水下部分还包括:
温度传感器,所述温度传感器与所述电气控制箱电连接,用于将采集的所述水基工作介质的温度信号发送至所述电气控制箱;
水分传感器,所述水分传感器与所述电气控制箱电连接,用于将采集的所述水基工作介质的含水量信号发送至所述电气控制箱;
第一压力传感器,所述第一压力传感器与所述电气控制箱电连接,用于将采集的所述第一工作口的第一压力信号发送至所述电气控制箱;
第二压力传感器,所述第二压力传感器与所述电气控制箱电连接,用于将采集的所述第二工作口的第二压力信号发送至所述电气控制箱;
所述电气控制箱用于将温度信号、含水量信号、第一压力信号、第二压力信号中的至少一种发送至所述工控机;
进行常压陆地试验时,所述静态压力补偿器暂不充油,所述动力介质压力补偿器充入所述水基工作介质;和
进行常压水池试验时,所述静态压力补偿器充入油液,并使所述电机泵组、所述控制阀箱处于油液充盈状态,将所述水下部分浸入水池,所述静态压力补偿器的上腔充满补偿油液、下弹簧腔充满水分,所述动力介质压力补偿器的下腔充满所述水基工作介质、上弹簧腔被水分充满;和
进行全海深工况试验时,将所述水下部分浸入满水的密封压力舱中,所述静态压力补偿器的上腔充满补偿油液、下弹簧腔充满水分,所述动力介质压力补偿器的下腔充满所述水基工作介质、上弹簧腔被水分充满,调节所述密封压力舱内部压力,通过弹簧腔中的水压使所述静态压力补偿器、所述动力介质压力补偿器的弹簧压缩。
2.根据权利要求1所述的基于水基工作介质的全海深液压模拟试验系统,其特征在于,所述控制阀箱包括:
第一液控单向阀,所述第一液控单向阀的进油口与所述主阀的第一工作油口连通,所述第一液控单向阀的控制油口与所述主阀的高压油口连通,所述第一液控单向阀的出油口与所述液压执行器的第一工作口连通;
第二液控单向阀,所述第二液控单向阀的进油口与所述主阀的第二工作油口连通,所述第二液控单向阀的控制油口与所述主阀的高压油口连通,所述第二液控单向阀的出油口与所述液压执行器的第二工作口连通。
3.根据权利要求2所述的基于水基工作介质的全海深液压模拟试验系统,其特征在于,所述控制阀箱还包括:
第一溢流阀,所述第一溢流阀的进油口与所述液压执行器的第一工作口连通,所述第一溢流阀的出油口与所述控制阀箱的回油口连通;
第二溢流阀,所述第二溢流阀的进油口与所述液压执行器的第二工作口连通,所述第二溢流阀的出油口与所述控制阀箱的回油口连通。
4.根据权利要求1所述的基于水基工作介质的全海深液压模拟试验系统,其特征在于,所述液压执行器包括:
回转液压执行器,所述回转液压执行器与所述第一工作口和所述第二工作口连通;
直动液压执行器,所述直动液压执行器与所述第一工作口和所述第二工作口连通。
5.根据权利要求4所述的基于水基工作介质的全海深液压模拟试验系统,其特征在于,所述水下部分还包括:
角度传感器,所述角度传感器与所述电气控制箱电连接,用于将采集的所述回转液压执行器的角速度信号发送至所述电气控制箱;
位移传感器,所述位移传感器与所述电气控制箱电连接,用于将采集的所述直动液压执行器的位移信号发送至所述电气控制箱;
所述电气控制箱用于将角速度信号、位移信号中的至少一种发送至所述工控机;
所述静态压力补偿器还用于对所述角度传感器、所述位移传感器进行压力补偿。
6.根据权利要求1-5任一项所述的基于水基工作介质的全海深液压模拟试验系统,其特征在于,所述水下部分还包括过滤器,所述过滤器连通于所述电机泵组与所述控制阀箱之间。
7.根据权利要求1-5任一项所述的基于水基工作介质的全海深液压模拟试验系统,其特征在于,所述控制阀箱还包括排气口,所述排气口用于在所述静态压力补偿对所述控制阀箱进行压力补偿时进行排气。
8.一种基于水基工作介质的全海深液压模拟试验方法,用于如权利要求1-7任一项所述的基于水基工作介质的全海深液压模拟试验系统,其特征在于,包括:
进行常压陆地试验时,所述静态压力补偿器暂不充油,所述动力介质压力补偿器充入所述水基工作介质;和
进行常压水池试验时,所述静态压力补偿器充入油液,并使所述电机泵组、所述控制阀箱处于油液充盈状态,将所述水下部分浸入水池,所述静态压力补偿器的上腔充满补偿油液、下弹簧腔充满水分,所述动力介质压力补偿器的下腔充满所述水基工作介质、上弹簧腔被水分充满;和
进行全海深工况试验时,将所述水下部分浸入满水的密封压力舱中,所述静态压力补偿器的上腔充满补偿油液、下弹簧腔充满水分,所述动力介质压力补偿器的下腔充满所述水基工作介质、上弹簧腔被水分充满,调节所述密封压力舱内部压力,通过弹簧腔中的水压使所述静态压力补偿器、所述动力介质压力补偿器的弹簧压缩。
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102425587A (zh) * | 2011-12-08 | 2012-04-25 | 中国海洋石油总公司 | 水下生产设施液压控制系统物理仿真试验系统 |
CN105443503A (zh) * | 2015-12-13 | 2016-03-30 | 北京工业大学 | 深海高背压环境下海水液压马达的性能测试装置及试验方法 |
CN205538153U (zh) * | 2016-03-04 | 2016-08-31 | 青岛海山海洋装备有限公司 | 一种用于海水压力模拟的液压试验台 |
CN109630504A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-04-16 | 太原理工大学 | 一种带压力补偿的进出油口独立控制系统 |
CN112412901A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-02-26 | 中国科学院深海科学与工程研究所 | 一种水下伺服油缸液压系统及其工作方法 |
CN112648244A (zh) * | 2021-02-19 | 2021-04-13 | 太原理工大学 | 泵阀协同多执行器电液系统及其控制方法 |
CN216199511U (zh) * | 2021-10-26 | 2022-04-05 | 三一重机有限公司 | 液压泵的系统压力模拟系统、匹配检测系统及工程机械 |
CN114414382A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-04-29 | 烟台杰瑞石油装备技术有限公司 | 模拟深海耐压测试系统以及方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20180319634A1 (en) * | 2014-10-30 | 2018-11-08 | Xuzhou Heavy Machinery Co., Ltd. | Crane hydraulic system and controlling method of the system |
-
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102425587A (zh) * | 2011-12-08 | 2012-04-25 | 中国海洋石油总公司 | 水下生产设施液压控制系统物理仿真试验系统 |
CN105443503A (zh) * | 2015-12-13 | 2016-03-30 | 北京工业大学 | 深海高背压环境下海水液压马达的性能测试装置及试验方法 |
CN205538153U (zh) * | 2016-03-04 | 2016-08-31 | 青岛海山海洋装备有限公司 | 一种用于海水压力模拟的液压试验台 |
CN109630504A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-04-16 | 太原理工大学 | 一种带压力补偿的进出油口独立控制系统 |
CN112412901A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-02-26 | 中国科学院深海科学与工程研究所 | 一种水下伺服油缸液压系统及其工作方法 |
CN112648244A (zh) * | 2021-02-19 | 2021-04-13 | 太原理工大学 | 泵阀协同多执行器电液系统及其控制方法 |
CN216199511U (zh) * | 2021-10-26 | 2022-04-05 | 三一重机有限公司 | 液压泵的系统压力模拟系统、匹配检测系统及工程机械 |
CN114414382A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-04-29 | 烟台杰瑞石油装备技术有限公司 | 模拟深海耐压测试系统以及方法 |
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