[發明專利]一種柔性管抗拉鎧裝層加工中的恒張力控制關鍵裝置

有效

• 申請號: 202111190862.1
• 申請日: 2021-10-13
• 公開（公告）號: CN113896045B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 李永昱;劉春;盧青針;吳尚華;尹原超;陳金龍;閻軍;岳前進;李文博;英璽鵬
• 申請（專利權）人: 大連理工大學;大連理工大學寧波研究院
• 主分類號: B65H59/38
• 分類號: B65H59/38;B65H49/20
• 代理公司: 遼寧鴻文知識產權代理有限公司 21102
• 代理人: 苗青

本發明提供一種柔性管抗拉鎧裝層加工中的恒張力控制關鍵裝置，屬于海洋資源開發裝備的制造加工領域。包括驅動部分、滑動連接部分、放線筒。放線筒固定裝配在軸上，用于儲存和放出纏繞加工過程中所需要的鋼帶/鋼絲。驅動部分為整個張力控制關鍵裝置提供軸向旋轉和軸向移動?；瑒舆B接部分包括滑塊、連接桿、軸，滑塊通過連接桿與驅動部分的電機及減速器外殼連接。驅動部分的電機及減速器通過滑動連接部分安裝在絞籠導軌上。本發明從控制絞籠放線筒放線速度和位置的角度入手，對鋼帶/鋼絲的張力波動進行控制，對于提高在鎧裝層加工中的張力控制精度有著重要作用；本發明結構簡單，作用明顯，易加工制造。

技術領域

本發明屬于海洋資源開發裝備的制造加工領域，涉及一種柔性管抗拉鎧裝層加工中的恒張力控制關鍵裝置。

背景技術

柔性管是海洋資源開發的重要裝備，隨著海洋資源的開發逐漸面向深海，對柔性管道的力學性能尤其是抗拉性能有了更高的要求，其一般結構由內到外依次為：內骨架層、內護套、鎧裝層、防磨層、外護套。柔性管結構中主要就是由螺旋纏繞形式的抗拉鎧裝鋼絲或鋼帶(即鎧裝層)提供抗拉伸能力。

柔性管廣泛用于懸跨管線，深海平臺的立管以及邊際油田的開采中，是海洋資源開發的重要組成部分。柔性管是高技術含量、高附加值的海工產品，制造工藝復雜。我國柔性管大部分還是依靠從國外廠家高價進口，訂貨周期長，服務響應不理想，因此柔性管的制造加工技術是我國在海洋資源開發方面的“卡脖子”問題。目前，國產柔性管還處于起步階段，鎧裝層纏繞成型工藝、鎧裝加工裝備和相應的技術積累相對較少，雖然有國產柔性管，但是和國外生產的柔性管還是有很大差距。鎧裝層在柔性管中起著保護支撐作用，防止柔性管產生較大的軸向應變和出現管道斷裂的作用。

鎧裝加工中保持張力穩定的核心設備是恒張力控制裝置，只有穩定、精確的控制鋼帶/鋼絲的張力才能保證柔性管鎧裝層應力均勻分布，生產出抗拉伸性能好、使用壽命長的柔性管。但是柔性管鎧裝層纏繞加工時受眾多因素影響，鎧裝層纏繞加工中的恒張力控制裝置是一種多變量、時變性、強耦合的復雜控制裝置。在鎧裝層纏繞加工過程中，因為有多個參數量、外界干擾、纏繞半徑的的時變性、速度的強耦合關系等因素導致張力抖動問題，張力抖動問題影響著纏繞張力控制裝置的控制性能，影響產品加工質量。當前國內外在鎧裝層纏繞張力控裝置中對張力控制的高精度、高穩定性等高要求的發展潮流趨勢下，國內外很多專家學者對鎧裝層纏繞張力控制裝置的研究主要涉及張力控制裝置的結構、存在的問題和張力控制算法這三個方面。國內在這方面的研究較國外落后，普遍存在張力控制精度不高，鎧裝效果不理想，柔性管性能低和使用壽命短等問題，嚴重制約了我國面向深海的海洋資源開發。

發明內容

本發明的目的就是針對國內柔性管抗拉鎧裝層加工中的恒張力控制相關技術領域的空白，提供一種柔性管抗拉鎧裝層加工中的恒張力控制關鍵裝置。

受在籠內放線筒放線時放線角度(放線筒在放線時其軸向方向與放線的鋼絲或鋼帶所成的夾角(銳角或直角))變化時，鋼帶/鋼絲的張力也在隨之變化，再對籠內放線筒放線時放線角度對鋼帶/鋼絲的張力影響的機理進行深入研究，提出一種柔性管抗拉鎧裝層加工中的恒張力控制關鍵裝置。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種柔性管抗拉鎧裝層加工中的恒張力控制關鍵裝置，所述的恒張力控制關鍵裝置包括驅動部分1、滑動連接部分2、放線部分。

所述的放線部分包括放線筒3，沿其軸向設有用于穿過軸23的通孔，放線筒3固定裝配在軸23上，用于儲存和放出纏繞加工過程中所需要的鋼帶/鋼絲。

所述的驅動部分1為整個張力控制關鍵裝置提供軸向旋轉和軸向移動，包括電機及減速器A11、電機及減速器B12、液壓/蝸桿驅動裝置13。所述電機及減速器A11和電機及減速器B12位于放線筒3兩側，設于軸23的兩端，用于驅動放線筒3，使其繞軸向旋轉；所述液壓/蝸桿驅動裝置13安裝固定在絞籠內，液壓/蝸桿驅動裝置13的驅動桿與電機及減速器B12右端連接，用于驅動放線筒3沿軸向移動。