电缆拖曳绞车系统控制装置的制作方法

本发明涉及船用机械技术领域，特别涉及一种电缆拖曳绞车系统控制装置。

背景技术：

电缆拖曳绞车系统是船舶上用于收放水下设备的装置。电缆拖曳绞车系统包括储缆绞车、排缆器、牵引绞车和防松装置。储缆绞车上缠绕有电缆，电缆通过排缆器之后绕过牵引绞车，防松装置包括三个导向滑轮，电缆依次绕过三个导向滑轮。其中一个滑轮连接有液压马达，滑轮的轮缘处还设有电缆夹，用于夹住电缆，使电缆能够保持拉直的状态。电缆拖曳绞车系统可以通过电缆与水下设备连接，并随着水下设备的下沉放出电缆，以保证水下设备的供电。

电缆拖曳绞车系统在工作时，储缆绞车、牵引绞车需要协同工作，才能保证正常的收缆和放缆。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种电缆拖曳绞车系统控制装置，能够使储缆绞车和牵引绞车协同工作。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种电缆拖曳绞车系统控制装置，包括：

储缆绞车控制模块，用于在所述电缆拖曳绞车系统进行放缆作业过程中，控制所述储缆绞车以预定张力被动放缆，在所述电缆拖曳绞车系统进行收缆作业过程中，控制所述储缆绞车以所述预定张力主动收缆，所述预定张力根据所述电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力确定；

牵引绞车控制模块，用于在所述电缆拖曳绞车系统进行放缆作业过程中，控制所述牵引绞车以不超过预定速度的速度主动放缆，在所述电缆拖曳绞车系统进行收缆作业过程中，控制所述牵引绞车以不超过所述预定速度的速度主动收缆，所述预定速度根据所述电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力确定。

可选地，当所述电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力不超过张力阈值时，所述预定张力为第一预设值；当所述电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力超过所述张力阈值时，所述预定张力与所述电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力正相关。

可选地，所述预定张力满足以下关系：

其中，f为所述预定张力，t为所述电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力，f与t的单位均为吨。

可选地，当所述电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力不超过张力阈值时，所述预定速度为第二预设值；当所述电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力超过所述张力阈值时，所述预定速度与所述电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力负相关。

可选地，所述预定速度满足以下关系：

其中，v为所述预定速度，t为所述电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力，v的单位为m/min，t的单位为吨。

可选地，所述储缆绞车控制模块还用于在所述电缆拖曳绞车系统进行拖曳作业过程中，当所述电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力超过预设负载张力时，控制所述储缆绞车以恒定张力被动放缆，所述预设负载张力为水下设备的重量与所述水下设备所受浮力的差值；

所述牵引绞车控制模块还用于在所述电缆拖曳绞车系统进行拖曳作业过程中，当所述电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力超过所述预设负载张力时，控制所述牵引绞车以恒定张力被动放缆。

可选地，所述储缆绞车控制模块还用于当所述电缆拖曳绞车系统所放出的电缆的总长度超过电缆长度阈值时，控制所述储缆绞车主动收缆，直至所述电缆拖曳绞车系统所放出的电缆的总长度为理论电缆长度，所述理论电缆长度为将所述水下设备下沉至目标深度时所述电缆拖曳绞车系统所需要放出的电缆的最小长度；

所述牵引绞车控制模块还用于当所述电缆拖曳绞车系统所放出的电缆的总长度超过所述电缆长度阈值时，控制所述牵引绞车主动收缆，直至所述电缆拖曳绞车系统所放出的电缆的总长度为理论电缆长度。

可选地，所述电缆长度阈值为理论电缆长度的101～103％。

可选地，还包括报警模块，用于当所述电缆拖曳绞车系统所放出的电缆的总长度超过所述电缆长度阈值时发出警报。

可选地，所述警报包括声音、闪光中的至少一种。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：通过设置储缆绞车控制模块和牵引绞车控制模块，储缆绞车控制模块在电缆拖曳绞车系统进行放缆作业过程中，控制储缆绞车以预定张力被动放缆，牵引绞车控制模块在电缆拖曳绞车系统进行放缆作业过程中，控制牵引绞车以不超过预定速度的速度主动放缆，储缆绞车控制模块在电缆拖曳绞车系统进行收缆作业过程中，控制储缆绞车以预定张力主动收缆，牵引绞车控制模块在电缆拖曳绞车系统进行收缆作业过程中，控制牵引绞车以不超过预定速度的速度主动收缆。由于预定张力和预定速度均根据电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力确定，使得储缆绞车和牵引绞车可以协同工作，确保电缆的正常放出和收回。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1是本发明实施例提供的一种电缆拖曳绞车系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种电缆拖曳绞车系统的局部液压系统图；

图3是本发明实施例提供的一种电缆拖曳绞车系统控制装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明实施例提供的一种电缆拖曳绞车系统的结构示意图。如图1所示，该电缆绞车系统包括储缆绞车20、排缆器30、导向滑轮40、摩擦绞车50和防松装置60，缠绕在储缆绞车20上的电缆依次通过排缆器30、导向滑轮40、摩擦绞车50和防松装置60后与水下设备连接。防松装置60包括三个滑轮，滑轮的转轴上可以设置销轴传感器，以检测从防松装置60延伸出的电缆上的张力。

图2是本发明实施例提供的一种电缆拖曳绞车系统的局部液压系统图。如图2所示，该液压系统包括流量控制比例阀21、张力电磁阀22、张力先导比例阀23和液压马达24。控制比例阀21的a油口与液压马达24的第一油口连通，液压马达24的第二油口与控制比例阀21的b油口连通，张力电磁阀22的第一油口与控制比例阀21的a油口连通，张力电磁阀22的第二油口与张力先导比例阀23的进油口和先导油口连通，张力先导比例阀23的出油口与控制比例阀21的b油口连通。流量控制比例阀21的p油口可以与泵站连通，流量控制比例阀21的t油口可以与油箱连通。流量控制比例阀21、张力电磁阀22、张力先导比例阀23均为电磁阀。储缆绞车20和牵引绞车50分别通过一个图2所示的液压系统驱动。

图3是本发明实施例提供的一种电缆拖曳绞车系统控制装置的结构框图。如图3所示，该电缆拖曳绞车系统控制装置10包括储缆绞车控制模块11和牵引绞车控制模块12。

储缆绞车控制模块11用于在电缆拖曳绞车系统进行放缆作业过程中，控制储缆绞车以预定张力被动放缆；在电缆拖曳绞车系统进行收缆作业过程中，控制储缆绞车以预定张力主动收缆。预定张力根据电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力确定。

牵引绞车控制模块12用于在电缆拖曳绞车系统进行放缆作业过程中，控制牵引绞车以不超过预定速度的速度主动放缆；在电缆拖曳绞车系统进行收缆作业过程中，控制牵引绞车以不超过预定速度的速度主动收缆。预定速度根据电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力确定。

其中，以预定张力被动放缆指的是在电缆的牵引下放缆，且进行牵引的电缆上的张力为预定张力。例如储缆绞车20以预定张力被动放缆指储缆绞车20在电缆的牵引下放缆，且位于储缆绞车20和排缆器30之间的电缆上的张力为预定张力。

以预定张力主动收缆指的是在动力系统(例如液压系统)的驱动下回收缆绳，且连接在绞车上的电缆的张力为预定张力。例如储缆绞车20以预定张力主动收缆指储缆绞车20在动力系统的驱动下转动从而回收缆绳，且位于储缆绞车20和排缆器30之间的电缆上的张力为预定张力。

绞车收缆的速度指的是绞车收缆时电缆的线速度，绞车放缆的速度指的是绞车放缆时电缆的线速度。

出绳端的张力为从防松装置60延伸出的电缆上的张力。

通过设置储缆绞车控制模块和牵引绞车控制模块，储缆绞车控制模块在电缆拖曳绞车系统进行放缆作业过程中，控制储缆绞车以预定张力被动放缆，牵引绞车控制模块在电缆拖曳绞车系统进行放缆作业过程中，控制牵引绞车以不超过预定速度的速度主动放缆，储缆绞车控制模块在电缆拖曳绞车系统进行收缆作业过程中，控制储缆绞车以预定张力主动收缆，牵引绞车控制模块在电缆拖曳绞车系统进行收缆作业过程中，控制牵引绞车以不超过预定速度的速度主动收缆，由于预定张力和预定速度均根据电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力确定。使得储缆绞车和牵引绞车可以协同工作，确保电缆的正常放出和收回。

储缆绞车20和牵引绞车50均可以通过图2所示结构的液压系统驱动。该电缆拖曳绞车系统控制装置10可以通过控制流量控制比例阀21、张力电磁阀22、张力先导比例阀23对储缆绞车20或牵引绞车50进行控制。

例如，对于储缆绞车20，电缆拖曳绞车系统控制装置10可以控制张力电磁阀22导通，调节张力先导比例阀23的导通压力为预定张力，流量控制比例阀21的p口截止，这样储缆绞车20就可以在电缆的牵引作用下被动放缆，且位于储缆绞车20和排缆器30之间的电缆上的张力为预定张力。控制张力电磁阀22导通，调节张力先导比例阀23的导通压力为预定张力，流量控制比例阀21导通，采用液压油驱动液压马达24转动，使储缆绞车20收缆，这样储缆绞车20就可以以预定张力主动收缆，通过流量控制比例阀21调节流量，可以改变储缆绞车20主动收缆的速度。

对于牵引绞车50，电缆拖曳绞车系统控制装置10可以控制张力电磁阀22截止，流量控制比例阀21导通，采用液压油驱动液压马达24转动，使牵引绞车50放缆，这样牵引绞车50就可以主动放缆。通过流量控制比例阀21改变液压马达24的转向，使牵引绞车50收缆，这样牵引绞车50就可以主动收缆。通过流量控制比例阀21调节流量，可以使牵引绞车50的收缆、放缆速度不超过预定速度。

可选地，可以通过电压信号控制张力电磁阀22，实现张力电磁阀22的导通和截止，例如可以是24v电压信号。可以通过电流信号调节张力先导比例阀23的导通压力，例如可以是4～20ma的电流信号，导通压力与电流信号的强度呈正比。可以通过电压信号控制流量控制比例阀21的开度以调节流量，例如可以是0～18v的电压信号，电压信号的强度与流量呈正比(可以以收缆时液压油的流向为负方向，以放缆时液压油的流向为正方向)。

可选地，当电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力不超过张力阈值时，预定张力可以为第一预设值；当电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力超过张力阈值时，预定张力可以与电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力正相关。电缆拖曳绞车系统在工作时，出绳端的张力有一个适宜的范围，例如2t～15t。当出绳端的张力位于该范围内时，电缆拖曳绞车系统可以较稳定的工作。当出绳端的张力不超过张力阈值时，以第一预设值作为预定张力，预定张力为固定值，控制简单，当出绳端的张力超过张力阈值时，随着出绳端张力的增大，预定张力也增大，可以确保电缆拖曳绞车系统在出绳端的张力较大时也能稳定工作。

示例性地，预定张力可以满足以下关系：

其中，f为预定张力，t为电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力，f与t的单位均为吨。即张力阈值为8吨，第一预设值为0.8吨。当出绳端的张力位于2～8吨时，由于张力较小，预定张力设置为0.8吨可以较好的满足工作。当出绳端的张力位于8～15吨时，随着出绳端的张力的增大而逐渐增大预定张力，可以确保电缆拖曳绞车系统的稳定工作。

可选地，当电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力不超过张力阈值时，预定速度可以为第二预设值。当电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力超过张力阈值时，预定速度可以与电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力负相关。由于出绳端的张力越大，说明电缆拖曳绞车系统的负载越大，在负载较低，不超过张力阈值时，负载的惯性小，牵引绞车50可以牵引负载以最大转速运行，且可以确保较好的安全性，这样能够提高工作效率。而在负载较高，超过张力阈值时，负载的惯性较大，如果牵引绞车50以最大转速进行收缆或放缆，可能会导致电缆拖曳绞车系统受损，且难以确保安全性。因此在电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力超过张力阈值时，预定速度随着电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力的增大而减小，确保电缆拖曳绞车系统正常工作，同时确保安全性。

示例性地，预定速度可以满足以下关系：

其中，v为预定速度，t为电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力，v的单位为m/min，t的单位为吨。这里第二预设值为60m/min。在出绳端的张力位于2～8吨时，由于张力较小，负载的惯性小，牵引绞车50以不超过60m/min的速度收缆或放缆，例如以50m/min、55m/min或60m/min的速度收缆或放缆，电缆拖曳绞车系统可以承受负载由于惯性产生的冲击。而在出绳端的张力位于8～15吨时，张力较大，负载的惯性大，随着出绳端的张力的增大而缩小预定速度，可以确保电缆拖曳绞车系统的稳定工作。例如当出绳端的张力为10t时，预定速度为52m/min，即牵引绞车以不超过52m/min的速度收缆或放缆。

可选地，储缆绞车控制模块11还可以用于在电缆拖曳绞车系统进行拖曳作业过程中，当电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力超过预设负载张力时，控制储缆绞车20以恒定张力被动放缆。牵引绞车控制模块12还可以用于在电缆拖曳绞车系统进行拖曳作业过程中，当电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力超过预设负载张力时，控制牵引绞车50以恒定张力被动放缆。其中，预设负载张力为水下设备的重量与水下设备所受浮力的差值。电缆拖曳绞车系统的工作过程包括放缆作业、拖曳作业和收缆作业。放缆作业即将连接在电缆上的水下设备下放到水中的作业过程，收缆作业即回收水下设备的作业过程，而拖曳作业即使水下设备保持在目标深度的作业过程。预设负载张力是在完全无风浪的情况下出绳端的张力，因此预设负载张力和水下设备的重量与水下设备所受浮力的差值相等。但通常较难出现完全无风浪的情况，水下设备在下放到目标深度后，受到风浪的影响，水下设备会上下浮动对电缆产生拉扯，从而导致电缆上的张力发生变化，当水下设备下沉时，出绳端的张力会增大，当水下设备上浮时，出绳端的张力会减小。通过在电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力超过预设负载张力时，控制储缆绞车20以恒定张力被动放缆，控制牵引绞车50以恒定张力被动放缆，可以避免电缆上的张力过大。

进一步地，储缆绞车控制模块11还可以用于当电缆拖曳绞车系统所放出的电缆的总长度超过电缆长度阈值时，控制储缆绞车20主动收缆，直至电缆拖曳绞车系统所放出的电缆的总长度为理论电缆长度。牵引绞车控制模块12还可以用于当电缆拖曳绞车系统所放出的电缆的总长度超过电缆长度阈值时，控制牵引绞车50主动收缆，直至电缆拖曳绞车系统所放出的电缆的总长度为理论电缆长度。其中，理论电缆长度为将水下设备下沉至目标深度时电缆拖曳绞车系统所需要放出的电缆的最小长度。在完全无风浪的情况下，将水下设备下沉至目标深度时电缆拖曳绞车系统所需要放出的电缆的长度最小。当有风浪时，电缆在水中难以保持完全竖直，因此实际所放出的电缆的长度通常会大于理论电缆长度。为了适应风浪，当电缆拖曳绞车系统的出绳端的张力超过预设负载张力时，储缆绞车20和牵引绞车50会放缆。但是为了确保水下设备在目标深度附件工作，电缆拖曳绞车系统所放出的电缆的总长度不能过长，当电缆拖曳绞车系统所放出的电缆的总长度超过电缆长度阈值时，控制牵引绞车50和储缆绞车20主动收缆，缩短放出的电缆的总长度，由牵引绞车50与储缆绞车20反复进行主动收缆和被动放缆，以使水下设备保持在目标深度附近。

示例性地，电缆长度阈值可以为理论电缆长度的101～103％，例如可以是102％。电缆长度阈值可以根据具体的作业要求进行设置，通常风浪较大时，电缆长度阈值可以设置的较大，反之风浪较小时，电缆长度阈值可以设置的较小。电缆长度阈值设置的过长或是过短，都会使水下设备偏离目标深度过远。

可选地，该控制装置还可以包括报警模块13，报警模块13可以用于当电缆拖曳绞车系统所放出的电缆的总长度超过电缆长度阈值时发出警报。这样可以及时告知工作人员电缆拖曳绞车系统的工作情况。

示例性地，警报可以包括声音、闪光中的至少一种。例如可以是提示音、闪光信号，或者也可以同时包括提示音和闪光信号。

在放缆作业、拖曳作业和收缆作业的过程中，防松装置60的滚轮可以沿电缆的出绳方向转动，以保持防松装置60和牵引绞车50之间的电缆绷直。排缆器30可以在储缆绞车20收缆和放缆的过程中调整电缆，使储缆绞车20可以更好的收缆和放缆。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。