NO331866B1 - Anordning og fremgangsmate for a gjenvinne hydraulisk energi - Google Patents

Anordning og fremgangsmate for a gjenvinne hydraulisk energi Download PDF

Info

Publication number
NO331866B1
NO331866B1 NO20100738A NO20100738A NO331866B1 NO 331866 B1 NO331866 B1 NO 331866B1 NO 20100738 A NO20100738 A NO 20100738A NO 20100738 A NO20100738 A NO 20100738A NO 331866 B1 NO331866 B1 NO 331866B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
hydraulic
actuator
hydraulic machine
accumulator
machine
Prior art date
Application number
NO20100738A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20100738A1 (no
Inventor
David Bengt Johan Ankargren
Jochen Pohl
Original Assignee
Nat Oilwell Varco Norway As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nat Oilwell Varco Norway As filed Critical Nat Oilwell Varco Norway As
Priority to NO20100738A priority Critical patent/NO331866B1/no
Priority to KR1020127032636A priority patent/KR101874130B1/ko
Priority to US13/698,952 priority patent/US9382927B2/en
Priority to CA2799104A priority patent/CA2799104C/en
Priority to BR112012029331-1A priority patent/BR112012029331B1/pt
Priority to CN201180025020.9A priority patent/CN102939465B/zh
Priority to PCT/NO2011/000154 priority patent/WO2011145947A1/en
Publication of NO20100738A1 publication Critical patent/NO20100738A1/no
Publication of NO331866B1 publication Critical patent/NO331866B1/no

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/14—Energy-recuperation means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/02—Devices for facilitating retrieval of floating objects, e.g. for recovering crafts from water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B1/00—Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
    • F15B1/02—Installations or systems with accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20546—Type of pump variable capacity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20569—Type of pump capable of working as pump and motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/21—Systems with pressure sources other than pumps, e.g. with a pyrotechnical charge
    • F15B2211/212—Systems with pressure sources other than pumps, e.g. with a pyrotechnical charge the pressure sources being accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/265—Control of multiple pressure sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/625—Accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6336—Electronic controllers using input signals representing a state of the output member, e.g. position, speed or acceleration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/76—Control of force or torque of the output member
    • F15B2211/761—Control of a negative load, i.e. of a load generating hydraulic energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/88—Control measures for saving energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Description

ANORDNING OG FREMGANGSMÅTE FOR Å GJENVINNE HYDRAULISK ENERGI
Det er tilveiebrakt en anordning for gjenvinning av hydraulisk energi. Nærmere be-stemt tilveiebringes det en anordning for gjenvinning av hydraulisk energi, typisk fra en aktuator, for eksempel en heiseenhet, hvor et første drivverk tilhørende en første hydraulikkmaskin og et andre drivverk tilhørende en andre hydraulikkmaskin er mekanisk forbundet, og hvor den første hydraulikkmaskin er i hydraulisk forbindelse med en aktuator. Oppfinnelsen innbefatter også en fremgangsmåte for drift av anordningen.
Hydrauliske heisesystemer er inkludert i en rekke utstyr som for eksempel offshore-og landbaserte borerigger, vinsjer og annet utstyr. Heisesystemene betraktes som ryggraden i en rigg når det gjelder håndtering av en boreenhet i tillegg til å styre en boreprosess som sådan.
Flere av disse anvendelser utviser en syklisk belastningsprofil hvor en last gjentatte ganger løftes og senkes. I det minste i noen av kjent teknikks heisesystemer avgis potensiell energi som varme under senkning av lasten.
Slike systemer kjennetegnes ved en stor variasjon innen operasjonsområdet (envelo-pe) når det gjelder kroklast og løftehastighet tillike med varighet av en enkelt operasjon. Heisesystemet er således dimensjonert for å innfri maksimum kraft som kreves i en gitt operasjon. Derfor består hydraulikkraftenheten for et typisk heisesystem av flere hydraulikkmaskiner.
Det er kjent å gjenvinne i det minste noe potensiell energi ved benyttelse av en hyd-raulikktransformator. US 3627451 beskriver en hydraulikkoverføringsenhet for overfø-ring av hydraulikkraft ved samme trykk og i begge retninger mellom to separate og isolerte hydraulikkstyresystemer.
US 7249457 omhandler et hydraulikksystem som gjenvinner gravitasjonslastenergi ved å åpne en gjenvinningsstyreventil med et styretrykk som leveres av en hydrau likkpumpe for å drive en gjenvinningshydraulikkmotor med en fluidkilde som blir trykksatt ved hjelp av tyngdekraft fra lasten. Gjenvinningshydraulikkmotoren driver en drivmotors mekaniske drift som driver pumpen som leverer til lasten, og andre pumper som leverer til andre laster.
EP2113672 beskriver et fluidsystem hvor en pumpe sammen med en pumpemotor er koplet til en drivmotor. Pumpen er hydraulisk koplet til en forbruksgjenstand mens pumpemotoren er koplet til en akkumulator. I perioder med lavt forbruk lades akkumulatoren mens den i perioder med stort forbruk via pumpemotoren tilfører effekt til pumpen.
US 2001/0035011 beskriver en hydraulisk transformator hvor en første pumpemotor er hydraulisk koplet til en forbruksgjenstand og en andre pumpemotor er koplet til en akkumulator. Energi fra lasten når den senkes overføres til akkumulatoren, mens den lagrede energi i akkumulatoren anvendes til å løfte lasten.
Formålet med oppfinnelsen er å overvinne eller redusere i det minste én av kjent teknikks ulemper.
Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved trekkene som fremlegges i beskrivelsen nedenfor og i de etterfølgende patentkrav.
Det er tilveiebrakt en anordning for gjenvinning av hydraulisk energi fra en aktuator, typisk en heiseenhet hvor et første drivverk i en første hydraulikkmaskin og et andre drivverk i en andre hydraulikkmaskin er mekanisk forbundet, og hvor den første hydraulikkmaskin er i hydraulisk forbindelse med en aktuator, og hvor den andre hydraulikkmaskin er i hydraulisk forbindelse med en akkumulator, idet anordningen kjennetegnes ved en første ventil som er i hydraulisk forbindelse med den andre hydraulikkmaskin, aktuatoren og akkumulatoren, og hvor den første ventil kan opereres mellom en første stilling hvor den andre hydraulikkmaskin er forbundet med akkumulatoren, og en andre stilling hvor den andre hydraulikkmaskin er forbundet med aktuatoren.
I det minste den første eller den andre hydraulikkmaskin er her typisk en maskin som er konstruert for å operere som en pumpe og motor med variabelt fortrengningsvo-lum, for eksempel en pumpe/motor av oversentertype. Med betegnelsen "fortrengning" er ment fortrengning per omdreining av pumpen/motoren.
Aktuatoren kan ha form av en hydraulisk sylinder, en hydraulisk pumpe/motor eller hvilket som helst annet egnet hydraulisk utstyr som er i stand til å løfte en last direkte eller via et maskinelement som for eksempel et gir, et tau eller en skive.
Akkumulatoren kan være en gass-/væsketype akkumulator hvor en gass, typisk nitro-gen, komprimeres ved at hydraulikkfluid strømmer inn i en lukket flaske. Akkumulatoren kan også være av en annen vanlig kjent art, for eksempel en hydraulisk sylinder som virker mot en fjær. Da akkumulatortrykket er oppladingsavhengig, brukes akkumulatortrykket for å indikere akkumulatorens reelle ladning.
Ved å regulere den andre hydraulikkmaskins fortrengning, er det mulig å lade akkumulatoren med et høyere trykk enn trykket som driver den første hydraulikkmaskin under senkning av lasten.
De første og andre hydraulikkmaskiners drivverk kan være forbundet med en elektrisk motor. Selv om motoren betegnes som "elektrisk motor", hovedsakelig for å skille denne motor fra maskiner som virker som hydrauliske motorer, kan motoren ha form av en kraftkilde slik som én eller flere av en elektrisk motor, en forbrenningsmotor eller en hydraulisk motor som drives av en separat hydraulikkrets.
Den elektriske motor som er forbundet med de to hydrauliske maskiner, tjener flere formål. Forbindelsen mellom to hydrauliske fortrengningsmaskiners aksler kalles innen teknikken en hydraulisk transformator. Styring av hydrauliske transformatorer er kjent for å oppvise vanskeligheter, spesielt på grunn av ikke-lineariteter i en styresløyfe og maskinenes forholdsvis lave treghet sammenliknet med systemenes trykknivå. Her bidrar den elektriske motor med massetreghet som letter styringsproblemet. Den elektriske motor brukes imidlertid også til å tilføre tilleggskraft som avgis til den hy-dromekaniske konverteringsprosess.
Ved å operere den første ventil til den andre stilling kan anordningen opereres på en i og for seg kjent måte uten gjenvinning.
Anordningen kan videre innbefatte en andre ventil som er i hydraulisk forbindelse med akkumulatoren og aktuatoren, og hvor den andre ventil kan opereres mellom en åpen og en lukket stilling.
Ved å åpne den andre ventil kan trykksatt hydraulikkfluid fra akkumulatoren strømme direkte mellom akkumulatoren og aktuatoren, for eksempel for forsterkervirkning under vanlig drift.
Anordningen kan innbefatte en styring som mottar informasjon om i det minste lastens relative posisjon og hydraulikktrykket i akkumulatoren, og basert på denne informasjon og inndata fra et vanlig styresystem, kan styre de første og andre hydraulikkmaskiners fortrengning tillike med kraften fra den elektriske motor. Styringen kan være en del av kontrollsystemet som kan motta informasjon om den ønskede lastposisjon fra for eksempel en operatør eller et hiv-kompensasjonssystem.
Anordningen kan opereres ved hjelp av en fremgangsmåte for gjenvinning av hydraulisk energi fra en aktuator under dellastforhold hvor mer enn én hydraulikkpumpe er konstruert for å levere hydraulikkfluid til aktuatoren, og hvor fremgangsmåten omfat-ter: - å forbinde minst to pumper mekanisk for momentoverføring dem imellom, hvorved én pumpe blir en første hydraulikkmaskin og en annen pumpe blir en andre hydraulikkmaskin; - å anordne en første ventil i et aktuatorrør mellom aktuatoren og den andre hydraulikkmaskin; - å aktivere den første ventil for å omlede hydraulikkfluid fra den andre hydraulikkmaskin bort fra aktuatoren når aktuatoren leverer hydraulikkfluid til den første hydraulikkmaskin.
Fremgangsmåten for å gjenvinne hydraulisk energi er egnet for bruk på en hydraulisk anordning som kan innbefatte at en første hydraulikkmaskins første drivverk og en andre hydraulikkmaskins andre drivverk er mekanisk koplet og videre koplet til en elektrisk motor, og hvor den første hydraulikkmaskin er i hydraulisk forbindelse med en aktuator, og hvor fremgangsmåten kan innbefatte: - å forbinde den andre hydraulikkmaskin hydraulisk med en akkumulator; - å forbinde en styring som er konstruert for å styre fortrengningen i den første hydraulikkmaskin, den andre hydraulikkmaskin og motorkraften til nevnte maskiner og motor; - å levere lastposisjonsverdier, aktuatortrykkverdier og akkumulatortrykkverdier til styringen; og - å kalkulere fortrengningen i den første hydraulikkmaskin, den andre hydraulikkmaskin og motorkraften basert på verdiene for lastposisjon, aktuatortrykk og akkumulatortrykk til styringen.
En styring for dette formål kan konstrueres ved hjelp av én av flere fremgangsmåter som er kjent for fagfolk innen reguleringsteknikk. En hovedstyring med åpen sløyfe kan skrives som følger:
hvor Dm;h0Ved0g Dm;gjenangir henholdsvis maksimum fortrengning for hovedmaskin og maskinen som er ment for energigjenvinning, e angir de to maskiners fortrengnings-forhold og im;hovedog im;g]enantallet maskiner for de to separate formål. Parameteren ip angir antallet hydraulikksylindere og Ap deres areal, variablene PLast og PAkkangir henholdsvis lasten og akkumulatortrykket. Variabelen vnødvangir den nødvendige stem-pelhastighet, og ne! den elektriske maskins akselhastighet.
Fremgangsmåten kan videre innbefatte:
- å definere eller identifisere syklustype;
- å legge inn en kontrollsløyfe:
- å estimere gjenvinningspotensial; - å rekonfigurere de første og andre hydraulikkmaskiner og elektrisk motorkraft; - å overvåke og styre akkumulatorladningen;
- å avslutte syklus.
Trinnet i et flytskjema som utføres av styringen under drift kan således innbefatte et første trinn hvor syklustypen defineres eller identifiseres og et andre trinn hvor gjenvinningspotensialet estimeres. I et tredje trinn rekonfigureres de hydrauliske maskiner og den elektriske motor i henhold til funnene i det andre trinn. Et fjerde trinn innbefatter overvåking og styring av akkumulatorens ladning. Akkumulatorens ladningstilstand som den defineres i fjerde trinn kan kreve ny estimering av gjenvinningspotensialet i det andre trinn. Syklusen er ferdig i et femte trinn som inntrer når lasten har nådd en ønsket posisjon.
Endring av driftsdetaljer kan være nødvendig avhengig av lokale forhold. Operasjonen vil innbefatte estimering av tilgjengelig energi for gjenvinning og styring av den andre hydraulikkmaskin for å gjenvinne en hoveddel av tilgjengelig energi til akkumulatoren tillike med estimering av tilgjengelig energi i akkumulatoren for bruk og styring av den andre hydraulikkmaskin for å utnytte hoveddelen.
Ingen av kjent teknikks dokumenter omhandler et energiforvaltningssystem for syklis-ke lastprofiler for å estimere et heisesystems energigjenvinningspotensial hvor energi lagres i en akkumulator.
Anordningen i henhold til oppfinnelsen er velegnet for nødoperasjoner hvis den elektriske motor skulle svikte eller for å tilveiebringe hydraulisk kraft til andre systemer.
Det er en stor fordel med den foreslåtte anordning at bare mindre endring fra kjente anordninger er nødvendig, og at ingen større tilleggskomponenter trenges.
Det antas at anordningen og fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen best passer til driftsforhold vesentlig under maksimumsbelastningen til anordningen. Under disse forhold kan de eksisterende komponenter benyttes på en annerledes måte slik at energigjenvinning kan gjøres mulig. På denne måte kan gjenvunnet energi fra en syn-kende last anvendes for etterfølgende løfting slik at installert effekt for hele systemet kan reduseres.
Nedenfor forklares et eksempel på en foretrukket anordning og fremgangsmåte ved henvisning til de vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 viser en prinsippskisse av et fartøy som har en kran som drives av en hydraulisk anordning i henhold til kjent teknikk; Fig. 2 viser det samme som i fig. 1, men med en hydraulisk anordning i henhold til den foreliggende oppfinnelse; Fig. 3 viser et diagram av hovedhydraulikkretsen og hovedstyrekretsen for anordningen; Fig. 4 anskueliggjør bruken av gjenvunnet hydraulisk energi fra akkumulatoren for løfting av en last; Fig. 5 anskueliggjør gjenvinningen av potensiell energi til hydraulisk energi for lagring i en akkumulator; og Fig. 6 viser et flytskjema over trinnene som innbefattes i fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen.
På tegningene angir henvisningstallet 1 et fartøy som innbefatter en kran 2. En last 4 henger fra kranen 2 og løftes av en aktuator 6.
I henhold til kjent teknikk som vist i fig. 1, er aktuatoren 6 forbundet med en hydraulisk anordning 8 ved hjelp av et rør 10. Anordningen 8 innbefatter minst to variable hydrauliske pumper 12 som drives av sine egne elektriske motorer 14.
Når lasten 4 løftes, leveres all energi av én eller flere elektriske motorer 14. Når lasten 4 senkes, avgis den potensielle energi som varme.
I fig. 2 er fartøyet utstyrt med en hydraulisk anordning 16 for gjenvinning av potensiell energi fra lasten 4.
Den hydrauliske anordning 16 som er vist mer detaljert i fig. 3, innbefatter en første hydraulikkmaskin 18 og en andre hydraulikkmaskin 20, som begge er konstruert for å operere som variable pumper/motorer.
Den første hydraulikkmaskin 18 har et første drivverk 22 i form av en aksel som er forbundet med en elektrisk motor 24. Den elektriske motor 24 er forbundet med den andre hydraulikkmaskin 20 via et andre drivverk 26 som også er i form av en aksel. De første og andre drivverk 22, 26 er således mekanisk forbundet gjennom den elektriske motor 24.
Begge hydraulikkmaskiner 18, 20 kommuniserer med et reservoar 28 for hydraulikkfluid.
Den første hydraulikkmaskin 18 er forbundet med plussiden på en aktuator 6 via et aktuatorrør 30. Aktuatoren 6, i form av en hydraulisk sylinder, bærer en last 4. Når den første hydraulikkmaskin 18 leverer hydraulisk fluid via aktuatorrøret 30 til aktuatoren 6, løftes lasten 4.
Den andre hydraulikkmaskin 20 er forbundet med en akkumulator 34 via et akkumula-torrør 36. En første ventil 38 er koplet til akkumulatorrøret 36 og til aktuatorrøret 30. Når den aktiveres, omdirigerer den første ventil 38 den andre hydraulikkmaskins 20 hydrauliske forbindelse fra akkumulatoren 34 og til aktuatoren 6 da det kan være nødvendig å tilføre hydraulikkfluid til aktuatoren 6 fra begge hydraulikkmaskiner 18, 20 når akkumulatoren arbeider nær sin maksimale last og hastighet.
En andre ventil 40, se fig. 3, er koplet inn mellom aktuatorrøret 30 og akkumulatorrø-ret 36. Når den aktiveres, tillater den andre ventil 40 strømning av hydraulikkfluid mellom akkumulatoren 34 og aktuatoren 6.
En styring 42 mottar, via følerkabler 44, informasjon om den relative lastposisjon fra en posisjonsføler 46, akkumulatortrykk fra en første trykkføler 48 og akkumulatortrykk fra en andre trykkføler 50.
Styringen 42 er konstruert for å styre de første og andre hydraulikkmaskiner 18, 20 og den elektriske motor 24 via styrekabler 52.
Fig. 6 viser et flytskjema som indikerer trinn som utføres av styringen 42 under drift. I trinn 60 defineres eller identifiseres typen av syklus. I trinn 62 estimeres gjenvinningspotensialet. Hydraulikkmaskinene 18, 20 og den elektriske motor 24 rekonfigureres i samsvar med dette i trinn 64. Et trinn 66 innbefatter overvåking og styring av akkumulatorens 34 ladning. Akkumulatorens 34 ladning som definert i trinn 66 kan kreve en ny estimering av gjenvinningspotensialet i trinn 62. Syklusen ferdigstilles i trinn 68 når lasten 4 har nådd en ønsket posisjon.
Trinnene 60 til 68 som vist i fig. 6 kan gjennomføres ved å bruke softwarekode lagret i et medium som er lesbart av et datamaskinsystem som ikke er vist, men inkludert i styringen 42.
Noe forenklet innbefatter syklusene i trinn 60 løfting, senking og å holde lasten stasjonær. Den reelle syklustype kan identifiseres ved et inngangssignal til styringen 42 eller ved en virkelig bevegelse av lasten 4.
Når den reelle syklus, som definert i trinn 60, settes til å være løfting av lasten 4, styres fortrengningen av den første hydraulikkmaskin 18 av den ønskede løftehastighet. En pil i fig. 4 indikerer energistrømmen.
I trinn 62 estimeres det mulige tilskudd fra energi som er lagret i akkumulatoren 34 basert på informasjon om akkumulatorens 34 ladning. Ved å benytte denne informasjon og den ønskede effekt i den første hydraulikkmaskin 18, justeres fortrengningen i den andre hydraulikkmaskin 20 som virker som en hydraulikkmotor, i trinn 64. Om nødvendig styres den elektriske motor 24 i trinn 64 til å levere nødvendig kraft.
I trinn 66 overvåkes informasjonen om akkumulatorens 34 ladning. Informasjon re-turneres til trinn 62. Tilbakemeldingen fra trinn 66 til trinn 62 innebærer at en styre-sløyfe inkludert trinnene 62, 64 og 66 vil kjøre inntil trinn 68 nås,
Syklusen avsluttes i trinn 68 når lasten har nådd en ønsket posisjon.
Når den virkelige syklus, som definert eller identifisert i trinn 60, er satt til å være senkning av lasten 4, styres fortrengningen i den første hydraulikkmaskin 18, som virker som en motor, av den krevde senkningshastighet. En pil i fig. 5 indikerer ener-gistrømmen.
I trinn 62 estimeres gjenvinningspotensialet basert på den tilgjengelige kraft fra den første hydraulikkmaskin 18 sammen med den tilgjengelige energilagringskapasitet i akkumulatoren 34. I trinn 64 innstilles fortrengningen i den andre hydraulikkmaskin 20, som virker som en hydraulikkpumpe. I det usannsynlige tilfelle at det ikke er nok lagringskapasitet tilgjengelig i akkumulatoren 34, kan overflødig energi føres bort som varme i en nødventil som ikke er vist.
Som uttrykt tidligere overvåkes informasjonen om akkumulatorens 34 ladning i trinn 66. Informasjon sendes tilbake til trinn 62. Syklusen avsluttes i trinn 68 når lasten har nådd en ønsket posisjon.
Hvis syklusen, som den er definert eller identifisert i trinn 60, er satt til å holde lasten 4 stasjonær, så reguleres den første hydraulikkmaskins 18 fortrengning for å kompen-sere for lekkasjer mens kraft for denne operasjonen leveres fra akkumulatoren 34 via den andre hydraulikkmaskin 20 og/eller tilføres via den elektriske motor 24.

Claims (7)

1. Anordning (16) for gjenvinning av hydraulisk energi fra en aktuator (6) hvor en første hydraulikkmaskins (18) første drivverk (22) og en andre hydraulikkmaskins (20) andre drivverk (26) er mekanisk forbundet, og hvor den første hydraulikkmaskin (18) er i hydraulisk forbindelse med en aktuator (6) og hvor den andre hydraulikkmaskin (20) er i hydraulisk forbindelse med en akkumulator (34),karakterisert vedat en første ventil (38) er i hydraulisk forbindelse med den andre hydraulikkmaskin (20), aktuatoren (6) og akkumulatoren (34), og hvor den første ventil (38) kan opereres mellom en første stilling hvor den andre hydraulikkmaskin (20) er forbundet med akkumulatoren (34) og en andre stilling hvor den andre hydraulikkmaskin (20) er forbundet med aktuatoren (6).
2. Anordning i henhold til krav 1,karakterisert vedat drivver-kene (22, 26) er forbundet med en elektrisk motor (24).
3. Anordning i henhold til krav 1,karakterisert vedat en andre ventil (40) er i hydraulisk forbindelse med aktuatoren (6) og akkumulatoren (34) og hvor den andre ventil (40) kan opereres mellom en åpen og en lukket stilling.
4. Anordning i henhold til krav 2,karakterisert vedat en styring (42) som mottar informasjon om i det minste lastens (4) relative posisjon og hydraulikktrykket i akkumulatoren (34), styrer de første og andre hydraulikkmaskiners (18, 20) fortrengning og den elektriske motors (24) kraft.
5. Fremgangsmåte for å gjenvinne hydraulisk energi fra en aktuator (6) under dellastforhold hvor mer enn én hydraulikkpumpe (12) er konstruert for å levere hydraulikkfluid til aktuatoren (6),karakterisert vedat fremgangsmåten innbefatter: - å forbinde minst to pumper (12) mekanisk for momentoverføring dem imellom, hvorved én pumpe blir en første hydraulikkmaskin (18) og en annen pumpe (12) blir en andre hydraulikkmaskin (20); - å anordne en første ventil (38) i et aktuatorrør (30) mellom aktuatoren (6) og den andre hydraulikkmaskin (20); - å aktivere den første ventil (38) for å omlede hydraulikkfluid fra den andre hydraulikkmaskin (20) bort fra aktuatoren (6) når aktuatoren (6) leverer hydraulikkfluid til den første hydraulikkmaskin (18).
6. Fremgangsmåte i henhold til krav 5, hvor en første hydraulikkmaskins (18) førs-te drivverk (22) og en andre hydraulikkmaskins (20) andre drivverk (26) er mekanisk forbundet og forbundet med en elektrisk motor (24), og hvor den første hydraulikkmaskin (18) er i hydraulisk forbindelse med en aktuator (6),karakterisert vedat fremgangsmåten innbefatter: - å forbinde den andre hydraulikkmaskin (20) hydraulisk med en akkumulator (34); - å forbinde en styring (42) som er konstruert for å styre fortrengningen i den første hydraulikkmaskin (18), den andre hydraulikkmaskin (20) og den elektriske motors (24) kraft til nevnte maskiner og motor; - å levere verdier for lastens (4) posisjon, aktuator ens (6) trykk og akkumulatorens (34) trykk til styringen (42); og - å kalkulere fortrengningen i den første hydraulikkmaskin (18), den andre hydraulikkmaskin (20) og den elektriske motors (24) kraft basert på verdiene for lastens (4) posisjon, aktuatorens (6) trykk og akkumulatorens (34) trykk.
7. Fremgangsmåte i henhold til krav 6,karakterisert vedat fremgangsmåten videre innbefatter: - å identifisere syklustype; - å legge inn en kontrollsløyfe: - å estimere gjenvinningspotensial; - å rekonfigurere de første og andre hydraulikkmaskiner og elektrisk motorkraft; - å overvåke og styre akkumulatorladningen; - å avslutte syklus.
NO20100738A 2010-05-20 2010-05-20 Anordning og fremgangsmate for a gjenvinne hydraulisk energi NO331866B1 (no)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20100738A NO331866B1 (no) 2010-05-20 2010-05-20 Anordning og fremgangsmate for a gjenvinne hydraulisk energi
KR1020127032636A KR101874130B1 (ko) 2010-05-20 2011-05-18 유압에너지의 회수를 위한 장치 및 방법
US13/698,952 US9382927B2 (en) 2010-05-20 2011-05-18 Apparatus and method for recuperation of hydraulic energy
CA2799104A CA2799104C (en) 2010-05-20 2011-05-18 An apparatus and method for recuperation of hydraulic energy
BR112012029331-1A BR112012029331B1 (pt) 2010-05-20 2011-05-18 método para recuperação de energia hidráulica de um atuador durante condições de carga parciais e aparelho para recuperação de energia hidráulica de um atuador
CN201180025020.9A CN102939465B (zh) 2010-05-20 2011-05-18 用于回收液压能的装置和方法
PCT/NO2011/000154 WO2011145947A1 (en) 2010-05-20 2011-05-18 An apparatus and method for recuperation of hydraulic energy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20100738A NO331866B1 (no) 2010-05-20 2010-05-20 Anordning og fremgangsmate for a gjenvinne hydraulisk energi

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20100738A1 NO20100738A1 (no) 2011-11-21
NO331866B1 true NO331866B1 (no) 2012-04-23

Family

ID=44991877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20100738A NO331866B1 (no) 2010-05-20 2010-05-20 Anordning og fremgangsmate for a gjenvinne hydraulisk energi

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9382927B2 (no)
KR (1) KR101874130B1 (no)
CN (1) CN102939465B (no)
BR (1) BR112012029331B1 (no)
CA (1) CA2799104C (no)
NO (1) NO331866B1 (no)
WO (1) WO2011145947A1 (no)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202011105884U1 (de) * 2011-09-19 2012-12-20 Liebherr-Werk Nenzing Gmbh Hydrauliksystem für einen Kran
CN103958902B (zh) 2011-10-10 2017-06-09 阿格斯·彼特·罗伯森 蓄压器
US10570930B2 (en) 2011-10-10 2020-02-25 Angus Peter Robson Accumulator
DE102012004265B4 (de) * 2012-03-02 2018-02-22 Hydac International Gmbh Vorrichtung zur Ansteuerung mindestens eines hydraulischen Hauptverbrauchers und mindestens eines hydraulischen Nebenverbrauchers und Baustahlbearbeitungsmaschine mit einer solchen Vorrichtung
US9279236B2 (en) * 2012-06-04 2016-03-08 Caterpillar Inc. Electro-hydraulic system for recovering and reusing potential energy
US9290912B2 (en) 2012-10-31 2016-03-22 Caterpillar Inc. Energy recovery system having integrated boom/swing circuits
US9290911B2 (en) 2013-02-19 2016-03-22 Caterpillar Inc. Energy recovery system for hydraulic machine
RU2537434C1 (ru) * 2013-09-26 2015-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" Землеройно-транспортная машина с гидростатической трансмиссией
ITTO20130989A1 (it) 2013-12-04 2015-06-05 Re Mac Ut S R L Sistema di recupero di energia, e relativo metodo
EP2924231A1 (en) * 2014-03-28 2015-09-30 Siemens Aktiengesellschaft Pressure compensation system
DE102014218884B4 (de) * 2014-09-19 2020-12-10 Voith Patent Gmbh Hydraulischer Antrieb mit Eilhub und Lasthub
CN105508318B (zh) * 2015-02-28 2018-07-17 北京航空航天大学 一种基于马达斜盘补偿控制的恒速升压装置
NO20150676A1 (en) * 2015-05-27 2016-11-28 Kamil Wozniak Krzysztof Hydraulic system and a method for recuperating energy.
DE102016005477A1 (de) * 2016-05-03 2017-11-09 Hycom B.V. Ausgleichsvorrichtung zum Beibehalten von vorgebbaren Soll-Positionen einer handhabbaren Last
CN106337662B (zh) * 2016-09-13 2018-03-30 西南石油大学 一种用于天车升沉补偿的弹簧蓄能补偿装置
US11377814B2 (en) * 2017-11-08 2022-07-05 Volvo Construction Equipment Ab Energy recuperation system and method for construction equipment

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010035011A1 (en) * 1996-09-25 2001-11-01 Komatsu Ltd. Pressurized fluid recovery/reutilization system
US6460332B1 (en) * 1998-11-04 2002-10-08 Komatsu Ltd. Pressure oil energy recover/regenation apparatus
JP2004028212A (ja) * 2002-06-26 2004-01-29 Komatsu Ltd 圧油エネルギー同時回収装置
EP2113672A1 (en) * 2008-04-29 2009-11-04 Parker Hannifin AB Arrangement for operating a hydraulic device

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3627451A (en) 1970-04-01 1971-12-14 Abex Corp Hydraulic transformer
FR2324899A1 (fr) * 1974-01-14 1977-04-15 Poclain Sa Installation hydraulique permettant un stockage d'energie aux faibles puissances d'utilisation
CN1032552C (zh) * 1992-02-19 1996-08-14 北京市西城区新开通用试验厂 气压再生式稠油抽油机
JPH112212A (ja) * 1997-06-13 1999-01-06 Tokimec Inc 重量物の昇降駆動装置
US7249457B2 (en) 2005-02-18 2007-07-31 Timberjack Inc. Hydraulic gravitational load energy recuperation
US7234298B2 (en) * 2005-10-06 2007-06-26 Caterpillar Inc Hybrid hydraulic system and work machine using same
DE102005052108A1 (de) * 2005-11-02 2007-05-03 Hydac Technology Gmbh Hydraulikanlage
DE102006046127A1 (de) * 2006-09-28 2008-04-03 Robert Bosch Gmbh Energiespeichereinheit
CN100427771C (zh) * 2006-12-14 2008-10-22 浙江大学 一种液压配重可变的节能液压升降系统
CN100535454C (zh) * 2007-06-25 2009-09-02 哈尔滨工业大学 二次调节流量耦联液压蓄能器储能静液传动装置
US7827787B2 (en) * 2007-12-27 2010-11-09 Deere & Company Hydraulic system
JP5027705B2 (ja) * 2008-03-25 2012-09-19 株式会社小松製作所 作動油供給装置および建設機械

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010035011A1 (en) * 1996-09-25 2001-11-01 Komatsu Ltd. Pressurized fluid recovery/reutilization system
US6460332B1 (en) * 1998-11-04 2002-10-08 Komatsu Ltd. Pressure oil energy recover/regenation apparatus
JP2004028212A (ja) * 2002-06-26 2004-01-29 Komatsu Ltd 圧油エネルギー同時回収装置
EP2113672A1 (en) * 2008-04-29 2009-11-04 Parker Hannifin AB Arrangement for operating a hydraulic device

Also Published As

Publication number Publication date
CA2799104C (en) 2018-07-31
KR101874130B1 (ko) 2018-07-03
BR112012029331B1 (pt) 2020-12-29
NO20100738A1 (no) 2011-11-21
CA2799104A1 (en) 2011-11-24
CN102939465B (zh) 2015-11-25
BR112012029331A2 (pt) 2016-07-26
KR20130113943A (ko) 2013-10-16
WO2011145947A1 (en) 2011-11-24
CN102939465A (zh) 2013-02-20
US9382927B2 (en) 2016-07-05
US20130199168A1 (en) 2013-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO331866B1 (no) Anordning og fremgangsmate for a gjenvinne hydraulisk energi
AU2011257102B2 (en) Rock drilling rig and method for downhill drive
US9809957B2 (en) Energy recovery method and system
CN102985621B (zh) 用于重型设备的能量管理系统
US9267340B2 (en) Heave compensating system
US10359063B2 (en) Method and system for recovering and utilizing operating energy of crane, and crane
US20190077641A1 (en) Winch system
CN109764027B (zh) 具有能量回收功能的电液压作业车辆
WO2007139394A1 (en) A system for active heave compensation and use thereof
WO2006090709A1 (ja) バッテリ式産業車両の荷役回生システム
CN106837947B (zh) 一种用于回收器具中液压能的装置和相应器具
JP2009052339A (ja) ハイブリッド型作業機械の運転制御方法および同方法を用いた作業機械
CA3015758A1 (en) System and method for providing tension or heave compensation in an offshore drilling environment
WO2012126266A1 (zh) 用于作业机械的起重臂的升降系统和升降方法及作业机械
WO2010123378A1 (en) Recycling of energy
CN105438988A (zh) 起重机卷扬能量回收与再利用方法和系统、及起重机
KR102052570B1 (ko) 크레인용 에너지 회생장치 및 이의 제어방법
CN103671317B (zh) 基础桩施工用起重机及其液压系统
JP2012127478A (ja) 油圧アクチュエータの駆動装置
GB2571267A (en) Offshore energy management system
CN114261911B (zh) 混合动力系统、工程机械及混合动力系统的控制方法
CN118030667A (zh) 举升作业车辆的动能回收系统和举升作业车辆

Legal Events

Date Code Title Description
CHAD Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften)

Owner name: GRANT PRIDECO, US