CN206682058U - 一种用于深海作业的主动波浪补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于深海作业的主动波浪补偿装置，包括液压缸(1)、控制器(2)、液压系统(3)、氮气缓冲系统(4)、MRU运动传感器(5)和位置传感器(6)，其特征在于，液压缸(1)的活塞杆的自由端与吊放的探测设备或重物的平台连接，所述的液压缸(1)的缸体与海洋平台连接，所述的控制器(2)驱动液压泵(31)的驱动装置动作进行波浪补偿；驱动气压源(43)动作保持液压缸(1)的C腔内氮气压力恒定使液压缸(1)的活塞杆运行平稳。本实用新型的用于深海作业的主动波浪补偿装置具有液压主动补偿系统和氮气缓冲系统，负载高、补偿稳定、抗冲击，能够应用于吊放的探测设备或重物时的多种深海作业工况。

Description

一种用于深海作业的主动波浪补偿装置

技术领域

本实用新型属于海洋工程技术领域，特别涉及一种用于深海作业的主动波浪补偿装置。

背景技术

目前深海作业装置需要波浪补偿装置满足深海领域油气开采、海底采矿、水下机器人吊放、海底工作站安装等的工作需求。现有技术中的波浪补偿方法有被动波浪补偿和主动波浪补偿。被动波浪补偿类似于采用减振器对冲击缓冲，主要靠机械结构实现波浪能量的耗散，应用于吊放的探测设备或重物时，需根据载重的变化来调节控制和机械参数，被动波浪补偿设备体积庞大、操作和维护困难。主动波浪补偿根据MRU运动传感器采集的数据来主动施加相应的反向运动，设备体积小、智能化并且操作简单。不过，目前主动波浪补偿装置目前技术瓶颈在于：主动波浪补偿装置补偿负载低，不能满足深海作业负载较大的要求；主动波浪补偿装置运动不稳定，补偿精度低，不能满足海底作业高精度对接等工况需求；主动波浪补偿装置抗冲击能力差，不能应用于多种深海作业工况。

实用新型内容

本实用新型的发明目的是提供是一种用于深海作业的主动波浪补偿装置，具有液压主动补偿系统和氮气缓冲系统，负载高、补偿稳定、抗冲击，能够应用于吊放的探测设备或重物时的多种深海作业工况。

本实用新型的具体技术方案是一种用于深海作业的主动波浪补偿装置，包括液压缸、控制器、液压系统、氮气缓冲系统、MRU运动传感器和位置传感器，其特征在于，

所述的液压缸具有A腔、B腔和C腔，所述的A腔为有杆腔，所述的B腔为无杆腔，液压缸的活塞位于无杆腔的侧面上具有缓冲柱塞，液压缸的缸体的缸底具有与缓冲柱塞配合的缓冲柱塞套，所述的缓冲柱塞位于缓冲柱塞套内形成C腔，液压缸的活塞杆的自由端与吊放的探测设备或重物的平台连接，所述的液压缸的缸体与海洋平台连接，

所述的液压系统包括液压泵、油箱、液压蓄能器和三位四通电磁换向阀，所述的液压缸的A腔和B腔分别通过管路与三位四通电磁换向阀的A口和B口连通，所述的液压泵的输出口和油箱分别通过管路与三位四通电磁换向阀的P口和T口连通，所述的液压蓄能器位于连通液压泵的输出口和三位四通电磁换向阀的P口之间的管路上，

所述的氮气缓冲系统包括氮气蓄能器、氮气瓶组和气压源，所述的氮气蓄能器、氮气瓶组和气压源分别通过管路连接在与液压缸的C腔连通的总气路上，

所述的位置传感器用于采集液压缸的活塞杆的位置信息，

所述的控制器用于采集位置传感器提供的液压缸活塞杆的位置信息和MRU运动传感器的检测信号；控制三位四通电磁换向阀换向、启闭，驱动液压泵的驱动装置动作进行波浪补偿；驱动气压源动作保持液压缸的C腔内氮气压力恒定使液压缸的活塞杆运行平稳。

更进一步地，所述的液压系统还包括二位二通电磁阀，所述的二位二通电磁阀通过管路连接在液压缸的A腔和B腔之间。

更进一步地，还包括安装在海洋平台上的浮动框架，浮动框架内设有垂直轨道，所述的吊放的探测设备或重物的平台通过滚轮在垂直轨道内上下移动。

本实用新型的有益效果是1)：主动波浪补偿装置采用液压补偿系统，负载高，能够满足深海作业负载较大的要求；2)具有氮气缓冲系统，使补偿装置运动稳定，补偿精度高，能满足海底作业高精度对接等工况需求；3)利用氮气缓冲系统和液压系统共同作用提高主动波浪补偿装置的抗冲击能力，能够应用于多种深海作业工况。

附图说明

图1为本实用新型的用于深海作业的主动波浪补偿装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步地说明。

如图1所示，本实用新型的一种用于深海作业的主动波浪补偿装置，一种用于深海作业的主动波浪补偿装置，包括液压缸1、控制器2、液压系统3、氮气缓冲系统4、MRU运动传感器5、位置传感器6和安装在海洋平台上的浮动框架。

所述的液压缸1具有A腔、B腔和C腔，所述的A腔为有杆腔，所述的B腔为无杆腔，液压缸1的活塞位于无杆腔的侧面上具有缓冲柱塞，液压缸1的缸体的缸底具有与缓冲柱塞配合的缓冲柱塞套，所述的缓冲柱塞位于缓冲柱塞套内形成C腔，液压缸1的活塞杆的自由端与吊放的探测设备或重物的平台连接，所述的液压缸1的缸体与海洋平台连接。浮动框架内设有垂直轨道，所述的吊放的探测设备或重物的平台通过滚轮在垂直轨道内上下移动。

所述的液压系统3包括液压泵31、油箱32、液压蓄能器33、三位四通电磁换向阀34和二位二通电磁阀35，所述的液压缸1的A腔和B腔分别通过管路与三位四通电磁换向阀34的A口和B口连通，所述的液压泵31的输出口和油箱32分别通过管路与三位四通电磁换向阀34的P口和T口连通，所述的液压蓄能器33位于连通液压泵31的输出口和三位四通电磁换向阀34的P口之间的管路上。所述的二位二通电磁阀35通过管路连接在液压缸1的A腔和B腔之间。

所述的氮气缓冲系统4包括氮气蓄能器41、氮气瓶组42和气压源43，所述的氮气蓄能器41、氮气瓶组42和气压源43分别通过管路连接在与液压缸1的C腔连通的总气路上。氮气缓冲系统4内充入低压氮气，起到缓冲液压泵31的活塞运动的作用，也可在液压系统3的液压泵31不工作，能够使活塞运动到指定位置。

所述的位置传感器6用于采集液压缸1的活塞杆的位置信息。

所述的控制器2用于采集位置传感器6提供的液压缸1活塞杆的位置信息和MRU运动传感器5的检测信号；控制三位四通电磁换向阀34换向、启闭，驱动液压泵31的驱动装置动作进行波浪补偿；驱动气压源43动作保持液压缸1的C腔内氮气压力恒定使液压缸1的活塞杆运行平稳。

本实用新型的主动波浪补偿装置在通常工况下不开启，而只是由现有技术的被动型补偿器承担波浪补偿功能，此时，二位二通电磁阀35开启，液压缸1的A腔和B腔连通。主动波浪补偿装置主要针对以下工作内容才启动主动波浪补偿器工作：海底工作站模块海底着陆、海底ROV工作、海底采矿工况、BOP(带隔水管)模块海底着陆；钻孔作业中稳定位置工况(包括滑动套管作业、采油树定位设置、扩孔、混凝土固管)。此时，二位二通电磁阀35关闭，三位四通电磁换向阀34开启，此过程中，位置传感器6实时监测活塞杆位移，控制器根据MRU运动传感器5的测量信号控制液压缸1的A腔和B腔的进油进行在竖直方向相对吊放平台或海洋平台运动进行补偿运动，同时施加补偿力克服摩擦力及整体系统中的其他损失，可以消除波浪带来的升沉运动。

Claims (3)

1.一种用于深海作业的主动波浪补偿装置，包括液压缸(1)、控制器(2)、液压系统(3)、氮气缓冲系统(4)、MRU运动传感器(5)和位置传感器(6)，其特征在于，

所述的液压缸(1)具有A腔、B腔和C腔，所述的A腔为有杆腔，所述的B腔为无杆腔，液压缸(1)的活塞位于无杆腔的侧面上具有缓冲柱塞，液压缸(1)的缸体的缸底具有与缓冲柱塞配合的缓冲柱塞套，所述的缓冲柱塞位于缓冲柱塞套内形成C腔，液压缸(1)的活塞杆的自由端与吊放的探测设备或重物的平台连接，所述的液压缸(1)的缸体与海洋平台连接，

所述的液压系统(3)包括液压泵(31)、油箱(32)、液压蓄能器(33)和三位四通电磁换向阀(34)，所述的液压缸(1)的A腔和B腔分别通过管路与三位四通电磁换向阀(34)的A口和B口连通，所述的液压泵(31)的输出口和油箱(32)分别通过管路与三位四通电磁换向阀(34)的P口和T口连通，所述的液压蓄能器(33)位于连通液压泵(31)的输出口和三位四通电磁换向阀(34)的P口之间的管路上，

所述的氮气缓冲系统(4)包括氮气蓄能器(41)、氮气瓶组(42)和气压源(43)，所述的氮气蓄能器(41)、氮气瓶组(42)和气压源(43)分别通过管路连接在与液压缸(1)的C腔连通的总气路上，

所述的位置传感器(6)用于采集液压缸(1)的活塞杆的位置信息，

所述的控制器(2)用于采集位置传感器(6)提供的液压缸(1)活塞杆的位置信息和MRU运动传感器(5)的检测信号；控制三位四通电磁换向阀(34)换向、启闭，驱动液压泵(31)的驱动装置动作进行波浪补偿；驱动气压源(43)动作保持液压缸(1)的C腔内氮气压力恒定使液压缸(1)的活塞杆运行平稳。

2.根据权利要求1所述的一种用于深海作业的主动波浪补偿装置，其特征在于，所述的液压系统(3)还包括二位二通电磁阀(35)，所述的二位二通电磁阀(35)通过管路连接在液压缸(1)的A腔和B腔之间。

3.根据权利要求2所述的一种用于深海作业的主动波浪补偿装置，其特征在于，还包括安装在海洋平台上的浮动框架，浮动框架内设有垂直轨道，所述的吊放的探测设备或重物的平台通过滚轮在垂直轨道内上下移动。