[發明專利]一種電驅動主動升沉補償海洋絞車

有效

• 申請號: 201510028298.1
• 申請日: 2015-01-20
• 公開（公告）號: CN104555769B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 黃良沛;劉勇華;劉德順;劉厚才;張小平;趙延明
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: B66D1/00
• 分類號: B66D1/00;B66D1/12;B66D1/22;B66D1/38;B66D5/26;B66D1/50
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙)43108
• 代理人: 顏昌偉

技術領域

本發明涉及一種海洋絞車，特別涉及涉及一種電驅動主動升沉補償海洋絞車。

背景技術

海洋絞車主要指依托科學考察船、海洋資源勘探船、海洋工程輔助船，海底鋪管船等海洋工程船舶用于提升和下放重物的絞車。海洋絞車作業環境惡劣，工作載荷不穩定，安全可靠性要求高。海洋絞車必須具有適應波浪起伏的升沉補償功能、足夠大的滾筒尺寸和纏繩容量、能夠與滾筒協調動作的排纜機構以及安全可靠的剎車裝置。

海洋絞車結構主要有兩種類型，即單卷筒一體化絞車和牽引機構與儲纜機構各自分開、前后布置的分離式絞車收放系統。單卷筒一體化絞車適合安裝在海洋船舶的甲板上，具有負載小、系統簡單、結構緊湊、運輸與安裝方便、制造成本低等特點，能很好的完成投放和回收工作，但收放重物的重量直接作用在絞車卷筒和纜繩上，導致絞車卷筒上纜繩的張力、纜繩之間的摩擦和擠壓很大，會加劇鋼纜磨損，縮短使用壽命等不足。目前丹麥MacArtney公司、美國Dynacon公司、江蘇海泰船舶成套設備有限公司、上海勞雷儀器系統有限公司等都生產單卷筒一體化海洋絞車。分離式絞車收放系統主要由牽引絞車和儲纜絞車兩部分組成，牽引絞車布置在收放架的后面，排纜機構和儲纜機構依次順序布置在牽引絞車的后面。牽引絞車由結構相同、順序排列的兩個絞盤構成，每個絞盤上帶有6-8 個平行或以一定角度傾斜纜槽。絞車工作時，纜繩由負重端進入牽引絞車，依次在牽引絞車的兩個絞盤上纏繞多圈后（通常有6 -8個纜槽），兩個絞車盤同步驅動，由纜槽與纜繩之間的摩擦力完成提升或下放功能。由于纜繩在牽引絞車纏繞圈數較多，纜繩與繩槽摩擦力作用使牽引絞車后端（與儲纜絞車連接）的張力相對于前端（負載連接端）大大減少。并且由于儲纜絞車纜索承受的張力較小，還可以大大減少深海絞車多層排纜對臍帶纜的破壞。但這種分離式絞車的結構相對較復雜，尺寸較龐大，運輸和安裝所需空間較大，適合安裝在船艙內或船舶甲板空間比較富余的場合。目前挪威Odim公司和美國Dynacon公司都生產這種分離式絞車收放系統，其中挪威Odim公司主要生產電驅動絞車，而美國Dynacon公司主要生產液壓驅動絞車。

海洋絞車工作環境復雜惡劣，工作空間受限，維修安裝不便，而且海洋絞車吊裝對象一般都是價格高昂精密儀器設備。為了確保這些貴重設備的安全收放，提高海洋絞車的安全可靠性，通常采用多臺變頻器、多臺電機對絞車卷筒進行拖動，這就涉及到多臺變頻器、多臺電機拖動同一負載的同步協調控制問題以及主傳動系統功率冗余配置問題。多電機同步控制技術是采取有效的控制措施，研究多臺變頻器、多臺電動機的同步協調控制技術，實現多臺電機的同步拖動，即轉矩、功率分配均勻，達到整個調速范圍內平滑無脈動，低速運行平穩，提高多電機傳動系統的動態性能與穩態性能，協調各個電機間的正常運作，確保海洋絞車安全可靠地運行。主傳動系統功率冗余配置一方面海洋絞車驅動電機配備足夠大的功率，保證海洋絞車正常收放以及升沉補償功能；另一方面配置的功率要分散，即根據要求的總功率，由多臺電動機平均分配。如丹麥MacArtney新型海洋絞車的電機冗余配備6臺，在復雜惡劣的海洋工作環境下，如果其中1-3臺電機出現故障，剩余的電機正常工作仍然能保證海洋絞車安全可靠運行，確保貴重設備的安全回收。

升沉補償系統可分為被動式升沉補償系統和主動式升沉補償系統，被動式升沉補償系統通常以氣體彈簧、液壓系統等形式實現被動補償，基本不消耗能量，但補償精度較低，且需要較大的蓄能器體積。主動式升沉補償系統通常是設置致動器以主動補償升沉運動帶來的影響，其主要特點是補償精度高，抗干擾能力強，但需消耗較多能量。在文獻中已經描述的許多主動升沉補償系統，通常由液壓或氣壓系統驅動。液壓或氣壓主動升沉補償主要特點是主動升沉補償系統采用液壓或氣壓控制系統驅動絞車。然而，該類海洋絞車系統結構相對復雜，且存在液壓或氣壓中工作流體泄漏的風險。

國外已經開展了電驅動海洋絞車的研究，并有相關產品面世，其主要原理是在傳統海洋絞車的基礎上將電機驅動升沉運動中的負載。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種結構簡單、使用壽命長、工作穩定可靠并且能夠實現主動升沉補償的電驅動主動升沉補償海洋絞車。