储缆绞车液压恒张力控制系统设计与仿真
  • 【DOI】

    10.7666/d.D01412735

  • 【摘要】

    绞车在海洋资源开发中扮演着重要的角色,它是保障其他装备运行的主要辅助设备。随着海洋探测深度的逐渐增加,对于深海绞车的要求也在不断的提高。本文以“光电复合缆收放系统”为背景提出了一种牵引系统和储缆系统分离式结构的深海绞车,主要通过牵引绞车绞盘的摩擦力来平衡缆绳上的张力,使之在牵引绞车出缆端的张力值减小到期望值。该结构解决了传统牵引与储缆为一体的单卷筒绞车带来的排缆乱序和缆绳摩擦的问题,同时也避免了由... 展开>>绞车在海洋资源开发中扮演着重要的角色,它是保障其他装备运行的主要辅助设备。随着海洋探测深度的逐渐增加,对于深海绞车的要求也在不断的提高。本文以“光电复合缆收放系统”为背景提出了一种牵引系统和储缆系统分离式结构的深海绞车,主要通过牵引绞车绞盘的摩擦力来平衡缆绳上的张力,使之在牵引绞车出缆端的张力值减小到期望值。该结构解决了传统牵引与储缆为一体的单卷筒绞车带来的排缆乱序和缆绳摩擦的问题,同时也避免了由于张力过大而引起的缆绳损伤问题。
      本文首先通过对缆绳上恒张力产生的原因进行分析,当牵引绞车和储缆绞车线速度一致的时候,缆绳上的张力值也就达到了恒定,确定了缆绳上恒张力大小与牵引绞车和储缆绞车的关系,其次对牵引绞车和储缆绞车结构进行设计分析,这些都为系统恒张力控制提供了理论依据。通过计算得出缆绳在牵引绞车绞盘上的包角,并对比分析得出储缆卷筒使用单折线绳槽最为适合多层多圈排列。
      绞车的驱动系统采用液压动力源,储缆绞车的主回路采用变量泵定量马达闭式系统设计模式,通过分析储缆绞车液压系统原理图得出液压控制系统数学模型,在对数学模型进行分析的过程中发现除了直接对缆绳上的张力控制以外,还可以通过控制液压马达两侧的压差来间接的控制缆绳张力。因此,将控制系统设计成张力直接控制和压力间接控制,分别分析影响缆绳张力的主要因素。通过分析得出缆绳上张力的稳定性与储缆卷筒半径和转动惯量有关,同时还发现由于液压泵的阻尼太小,导致系统抗干扰性下降,在液压系统的主回路中加入动压反馈装置,可以解决此问题。
      通过使用 AMESim对储缆绞车液压系统进行物理建模,张力控制和压力控制均采用工程上常用的PID控制器,利用建立的AMESim物理模型对两种闭环控制方式进行仿真分析。在仿真过程中通过改变储缆卷筒的工作半径和转动惯量来观察系统的抗干扰能力。仿真分析得出结论:两种控制方式都能够满足深海绞车的工作需求,随着储缆卷筒工作半径和转动惯量的增加控制系统的抗干扰能力逐渐减小,在换层时几乎不会对缆绳上的张力产生影响。 收起<<

  • 【作者】

    吕兆波 

  • 【学科专业】

    控制工程

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    哈尔滨工程大学

  • 【导师姓名】

    王经甫,黄其涛

  • 【学位年度】

    2017

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    深海绞车  恒张力控制  AMESim软件  模块化设计