深水动力定位原油输送装置的液压变压器控制器及绞车系统

文档序号:608629 发布日期:2021-05-07 浏览:27次 >En<

阅读说明:本技术 深水动力定位原油输送装置的液压变压器控制器及绞车系统 (Hydraulic transformer controller and winch system of deep water dynamic positioning crude oil conveying device ) 是由 邱少华 肖体兵 陈德林 吴承恩 张春林 张海峰 朱益锋 于 2020-12-31 设计创作,主要内容包括:本发明涉及深水动力定位原油输送装置的液压变压器控制器,包括:L1环节计算模块,用于根据主控制器、初级马达以及次级马达输入的数据计算初级马达的排量V-1;L2环节计算模块,用于根据所述L1环节计算模块输出的数据计算液压变压器的转速差Δn;L3环节计算模块,用于根据所述L2环节计算模块输出的数据计算液压变压器的转矩调节量ΔT;L4环节计算模块,用于根据所述L3环节计算模块输出的数据计算次级马达的排量V-2;控制模块,用于根据所述L4环节计算模块输出的数据对所述初级马达以及次级马达的排量进行控制。本发明能够实现传统型液压变压器的稳定控制,提高其抗干扰能力,为深水动力定位原油输送装置的绞车系统提供液压变压器的实现方式。(The invention relates to a hydraulic transformer controller of a deepwater dynamic positioning crude oil conveying device, which comprises: an L1 link calculation module for calculating the displacement V of the primary motor based on the data input from the primary controller, the primary motor and the secondary motor 1 (ii) a The L2 link calculation module is used for calculating the rotating speed difference delta n of the hydraulic transformer according to the data output by the L1 link calculation module; the L3 link calculation module is used for calculating the torque adjustment quantity delta T of the hydraulic transformer according to the data output by the L2 link calculation module; an L4 link calculation module for calculating the displacement V of the secondary motor according to the data output by the L3 link calculation module 2 (ii) a A control module for counting according to the L4 linkThe data output by the calculation module controls the displacement of the primary motor and the secondary motor. The invention can realize the stable control of the traditional hydraulic transformer, improve the anti-interference capability of the traditional hydraulic transformer and provide the implementation mode of the hydraulic transformer for the winch system of the deep-water dynamic positioning crude oil conveying device.)

深水动力定位原油输送装置的液压变压器控制器及绞车系统

技术领域

本发明涉及船舶领域,尤其涉及深水动力定位原油输送装置的液压变压器控制器及绞车系统。

背景技术

在国际原油价格低位徘徊、全球海洋石油公司大幅削减运营成本的背景下,为降低FPSO卸油成本的深水动力定位原油中转装置应运而生。全新概念的深水动力定位原油中转装置将对市场上传统的现有原油转运方式造成巨大挑战。

以前,穿梭油轮(Shuttle Tanker)是承担海上浮式生产储油卸油装置(FPSO)油料卸载任务的重要工具。相比于同吨位的常规油轮,穿梭油轮造价高,载重量仅在8-15万吨间,而常规油轮的载重量可达30-40万吨。因此,如何在大规模、远距离深海油气资源开发与运输中,充分发挥常规油轮数量多、造价低、载重大、运输成本低的优势,将现有原油轮不加改造就能从事深海油田的原油运输作业,是国际原油输送装备技术革命性方向和海上石油生产运输链实现安全高效生产、降低成本的客观需求。

绞车系统是深水动力定位原油输送装置所必须的系统,如何设计一个针对深水动力定位原油输送装置的绞车系统的液压变压器控制器是急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了至少解决现有技术的不足之一,提供深水动力定位原油输送装置的液压变压器控制器及绞车系统。

为了实现上述目的,本发明采用以下的技术方案:

具体的,提出深水动力定位原油输送装置的液压变压器控制器,包括:

L1环节计算模块,输入端连接深水动力定位原油输送装置的绞车上安装的主控制器、初级马达以及次级马达,用于根据主控制器、初级马达以及次级马达输入的数据计算初级马达的排量V1

L2环节计算模块,输入端连接所述L1环节计算模块的输出端,用于根据所述L1环节计算模块输出的数据计算液压变压器的转速差△n;

L3环节计算模块,输入端连接所述L2环节计算模块的输出端,用于根据所述L2环节计算模块输出的数据计算液压变压器的转矩调节量△T;

L4环节计算模块,输入端连接所述L3环节计算模块的输出端,用于根据所述L3环节计算模块输出的数据计算次级马达的排量V2

控制模块,输入端连接所述L4环节计算模块的输出端,输出端连接初级马达以及次级马达,用于根据所述L4环节计算模块输出的数据对所述初级马达以及次级马达的排量进行控制。

进一步,所述L1环节计算模块具体通过以下公式(5)计算初级马达的排量V1

其中V10为初级马达的初始排量,V1max为初级马达的最大调节排量,q1max—液压变压器的最大流量,kdp为差压-排量补偿系数。

进一步,所述L2环节计算模块具体通过以下公式(6)计算液压变压器的转速差△n,

其中n为液压变压器的转速;

进一步,所述L3环节计算模块具体通过以下公式(7)计算液压变压器转矩调节量△T,

其中△t为调节时间,可人为设置。

进一步,所述△t具体为0.03s。

进一步,所述L4环节计算模块具体通过以下公式(8)计算次级马达的排量V2

其中,在能量回收阶段时,式(8)分子中间的符号取-;处于能量释放阶段时,则取+。

本发明还提出绞车系统,应用了上述权利要求1-5中任一项所述的基于流量控制的液压变压器控制器,包括直驱泵源、驱动马达、液压变压器、蓄能器、滑轮组以及滚筒,

所述直驱泵源包括伺服电机以及液压泵,

所述液压变压器是由两个输出轴刚性连接的变量马达,具体为初级马达以及次级马达构成的传统型液压变压器,

所述驱动马达的输出轴通过齿轮与滚筒端面轮毂的内齿轮啮合,

所述液压变压器控制器通过信号线连接所述液压变压器并控制所述液压变压器工作。

本发明的有益效果为:

本发明提出深水动力定位原油输送装置的液压变压器控制器及绞车系统,先根据期望流量q1确定初级马达的排量V1,然后通过调节次级马达的排量V2来对液压变压器的转速进行闭环控制,进而能够实现传统型液压变压器的稳定控制,提高其抗干扰能力,能够适应深水动力定位原油输送装置,为深水动力定位原油输送装置的液压变压器的稳定运行提供保障。

附图说明

通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明,本公开的上述以及其他特征将更加明显,本公开附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图,在附图中:

图1所示为本发明提出的深水动力定位原油输送装置的液压变压器结构框图;

图2所示为本发明提出的深水动力定位原油输送装置的液压变压器控制器的原理框图;

图3所示为本发明提出的深水动力定位原油输送装置的绞车系统的原理图;

图4所示为深水动力定位原油输送装置在应用了本发明的液压变压器控制器之后的示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述,以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。

液压变压器具有初级马达排量V1和次级马达排量V2两个可调变量,并且这两个变量之间存在力矩耦合。由于液压变压器的流量实际上是初级马达的流量,因此本文采用如下设计思路:先根据期望流量q1确定初级马达的排量V1,然后通过调节次级马达的排量V2来对液压变压器的转速进行闭环控制,其实质也是基于流量控制。其原理框图如图2所示。

基于此原理,参照图1,实施例1,本发明提出深水动力定位原油输送装置的液压变压器控制器,包括:

L1环节计算模块,输入端连接深水动力定位原油输送装置的绞车上安装的主控制器、初级马达以及次级马达,用于根据主控制器、初级马达以及次级马达输入的数据计算初级马达的排量V1

L2环节计算模块,输入端连接所述L1环节计算模块的输出端,用于根据所述L1环节计算模块输出的数据计算液压变压器的转速差△n;

L3环节计算模块,输入端连接所述L2环节计算模块的输出端,用于根据所述L2环节计算模块输出的数据计算液压变压器的转矩调节量△T;

L4环节计算模块,输入端连接所述L3环节计算模块的输出端,用于根据所述L3环节计算模块输出的数据计算次级马达的排量V2

控制模块,输入端连接所述L4环节计算模块的输出端,输出端连接初级马达以及次级马达,用于根据所述L4环节计算模块输出的数据对所述初级马达以及次级马达的排量进行控制。

作为本发明的优选实施方式,所述L1环节计算模块具体通过以下公式(5)计算初级马达的排量V1

其中V10为初级马达的初始排量,V1max为初级马达的最大调节排量,q1max—液压变压器的最大流量,kdp为差压-排量补偿系数。

作为本发明的优选实施方式,所述L2环节计算模块具体通过以下公式(6)计算液压变压器的转速差△n,

其中n为液压变压器的转速;

作为本发明的优选实施方式,所述L3环节计算模块具体通过以下公式(7)计算液压变压器转矩调节量△T,

其中△t为调节时间,可人为设置。优选的,所述△t具体为0.03s。

作为本发明的优选实施方式,所述L4环节计算模块具体通过以下公式(8)计算次级马达的排量V2

其中,在能量回收阶段时,式(8)分子中间的符号取-;处于能量释放阶段时,则取+。

参照图3,本发明还提出绞车系统,应用了上述权利要求1-5中任一项所述的基于流量控制的液压变压器控制器,包括直驱泵源、驱动马达、液压变压器、蓄能器、滑轮组以及滚筒,

所述直驱泵源包括伺服电机以及液压泵,

所述液压变压器是由两个输出轴刚性连接的变量马达,具体为初级马达以及次级马达构成的传统型液压变压器,

所述驱动马达的输出轴通过齿轮与滚筒端面轮毂的内齿轮啮合,

所述液压变压器控制器通过信号线连接所述液压变压器并控制所述液压变压器工作。

其中初级马达的机械效率ηm1以及次级马达的机械效率ηm2可以直接读取,而V10为初级马达的初始排量,V1max为初级马达的最大调节排量,q1max—液压变压器的最大流量这也是在选定了元器件之后能够直接得到的,kdp为差压-排量补偿系数通过实验论证人为设定,初级马达的容积效率ηv1也是能够根据初级马达型号直接确定的,△t为调节时间能够根据液压变压器工作情况确定。

该系统主要由直驱泵源(含伺服电机1和液压泵2)、驱动马达3、液压变压器4、蓄能器5、滑轮组6、滚筒7等组成。

液压变压器是由两个输出轴刚性连接的变量马达(初级马达和次级马达)构成的传统型液压变压器;回收效率高,反应速度快。驱动马达的输出轴通过齿轮与滚筒端面轮毂的内齿轮啮合。

参照图4,100为深水动力定位原油输送装置的液压变压器控制器,安装在机舱的电控区,通过信号线与绞车系统的相关零部件连接,能够实现绞车系统的稳定控制,200为绞车系统。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的,作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例中的方案的目的。

另外,在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中,也可以是各个模块单独物理存在,也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。

所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程,也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储的介质中,该计算机程序在被处理器执行时,可实现上述各个方法实施例的步骤。其中,所述计算机程序包括计算机程序代码,所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括:能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是,所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减,例如在某些司法管辖区,根据立法和专利实践,计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述,但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例,而是应当将其视作是通过参考所附权利要求考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释,从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外,上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述,其目的是为了提供有用的描述,而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。

以上所述,只是本发明的较佳实施例而已,本发明并不局限于上述实施方式,只要其以相同的手段达到本发明的技术效果,都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

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