被动式波浪补偿装置的制作方法

本发明涉及波浪补偿领域，尤其涉及一种被动式波浪补偿装置。

背景技术：

进行海洋钻井作业时，钻井船和大钩会在海浪的作用下产生周期性升沉运动，相应的，钻柱也会产生相应的升沉运动，从而引起钻压的变化，这可能导致钻头脱离井底，使得钻井作业暂停，甚至可能损坏钻头，造成巨大的经济损失。为此，现有技术多在钻井设备中增设被动式波浪补偿装置来解决上述问题。

被动式波浪补偿装置是一种依靠海浪的举升力和钻井船自身的重力来控制其液压油缸中的活塞杆的移动，从而压缩和释放其蓄能器中的气体来补偿大钩的升沉位移的被动式波浪补偿装置。通常，在被动式波浪补偿装置进行波浪补偿之前，需要先完成准备工作，即分别为装置中的蓄能器、高压工作气瓶和液压油缸充气和充油，以将蓄能器的活塞和液压油缸的活塞调整至合适的初始位置。

现有的被动式波浪补偿装置需由用户观察活塞的位置，根据活塞的当前位置，手动控制相关的阀门，从而实现活塞的初始位置的调整。然而，现有技术存在诸多不足，例如，在调整过程中，通常需要用户反复地调整阀门，调整过程繁琐，工作效率较低，并且，部分用户的观察能力及操作灵活性较低，这容易造成活塞位置偏差，影响装置的正常使用，更严重地，若用户操作不当，可能会引发危险事故。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种被动式波浪补偿装置，能够自动地将蓄能器和液压油缸中的活塞调整至合适的初始位置。

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种被动式波浪补偿装置，包括控制单元、补偿执行单元、传感器单元和供油控制单元；

所述控制单元具有第一供油控制端、第二供油控制端、第一排气控制端和数据采集端；

所述补偿执行单元包括第一蓄能器、第二蓄能器、高压工作气瓶、排气模块以及对称设置在大钩的两端的第一液压油缸和第二液压油缸；所述第一液压油缸包括第一无杆腔油口、第一活塞和用于连接所述大钩的第一活塞杆，所述第二液压油缸包括第二无杆腔油口、第二活塞和用于连接所述大钩的第二活塞杆；所述第一无杆腔油口通过所述第一蓄能器连接所述高压工作气瓶的气体进出口，所述第二无杆腔油口通过所述第二蓄能器连接所述高压工作气瓶的气体进出口；所述高压工作气瓶的排气口连接所述排气模块的进气口；所述排气模块的控制信号输入端连接所述控制单元的第一排气控制端；

所述传感器单元具有数据输出端，所述数据输出端连接所述控制单元的数据采集端；所述传感器单元包括设置在所述第一蓄能器的活塞上的第一位置传感器、设置在所述第二蓄能器的活塞上的第二位置传感器、设置在所述第一活塞上的第三位置传感器和设置在所述第二活塞上的第四位置传感器；

所述供油控制单元具有第一受控端、第二受控端、第一出油口、第二出油口和用于连接油泵的第一出油口的进油口，所述第一受控端连接所述控制单元的第一供油控制端，所述第二受控端连接所述控制单元的第二供油控制端，所述第一出油口连接所述第一无杆腔油口，所述第二出油口连接所述第二无杆腔油口。

优选地，所述排气模块包括工作气瓶电控阀和工作气瓶排气阀；

所述工作气瓶电控阀的进气口为所述排气模块的进气口，所述工作气瓶电控阀的出气口连接所述工作气瓶排气阀，所述工作气瓶电控阀的控制信号输入端为所述排气模块的控制信号输入端。

优选地，所述控制单元为PLC控制器。

优选地，所述补偿执行单元还包括第一安全隔离阀和第二安全隔离阀；所述控制单元还具有隔离控制端；

所述第一安全隔离阀设置在所述第一无杆腔油口和所述第一蓄能器之间，且所述第一安全隔离阀的控制信号输入端连接所述控制单元的隔离控制端；所述第二安全隔离阀设置在所述第二无杆腔油口和所述第二蓄能器之间，且所述第二安全隔离阀的控制信号输入端连接所述控制单元的隔离控制端。

优选地，所述被动式波浪补偿装置还包括充气控制单元；所述充气控制单元包括工作气体导通阀、工作气体调压阀以及用于连接空压机的出气口的总进气口；

所述总进气口依次通过所述工作气体导通阀和所述工作气体调压阀连接所述高压工作气瓶的气体进出口。

优选地，所述充气控制单元还包括第一控制气阀、第二控制气阀、控制气体调压阀、低压控制气瓶、第三控制气阀、第一电控阀和第一气动执行器；所述控制单元还具有充气控制端；所述第一气动执行器用于控制所述工作气体导通阀的开启和关闭；

所述总进气口依次通过所述工作气体导通阀和所述工作气体调压阀连接所述高压工作气瓶的气体进出口，具体为：

所述总进气口通过第一控制气阀连接所述工作气体导通阀的进气口，所述总进气口还通过所述第二控制气阀连接所述控制气体调压阀的进气口；所述控制气体调压阀的低压气体出口连接所述低压控制气瓶的气体进出口；所述低压控制气瓶的气体进出口还通过所述第三控制气阀连接所述第一电控阀的进气口；所述第一电控阀的出气口通过所述第一气动执行器连接所述工作气体导通阀，所述工作气体导通阀的出气口通过所述工作气体调压阀连接所述高压工作气瓶的气体进出口；所述第一电控阀的控制信号输入端连接所述控制单元的充气控制端。

优选地，所述充气控制单元还包括第四控制气阀、第二电控阀、第二气动执行器和工作排气阀；所述控制单元还包括第二排气控制端；

所述工作排气阀的进气口连接所述工作气体导通阀的进气口；所述低压控制气瓶的气体进出口还通过所述第四控制气阀连接所述第二电控阀的进气口，所述第二电控阀的出气口通过所述第二气动执行器连接所述工作排气阀的开关端口；所述第二电控阀的控制信号输入端连接所述控制单元的第二排气控制端。

优选地，所述供油控制单元还包括第一调压溢流阀、单向导通阀、第一过滤器、第二过滤器和第一电液换向阀；

所述第一调压溢流阀的进油口为所述供油控制单元的第一进油口，所述第一调压溢流阀的出油口通过所述单向导通阀连接所述第一过滤器的进油口，所述第一调压溢流阀的回油口连接所述第二过滤器的进油口；所述第二过滤器的出油口用于连接油箱；所述第一过滤器的出油口连接所述第一电液换向阀的进油口；所述第一电液换向阀的第一出油口为所述供油控制单元的第一出油口，所述第一电液换向阀的第二出油口为所述供油控制单元的第二出油口，所述第一电液换向阀的第一控制信号输入端为所述供油控制单元的第一受控端，所述第一电液换向阀的第二控制信号输入端为所述供油控制单元的第二受控端。

优选地，所述供油控制单元还包括用于连接油泵的第二出油口的第二进油口；所述供油控制单元还包括第二调压溢流阀；

所述第二调压溢流阀的进油口为所述供油控制单元的第二进油口，所述第二调压溢流阀的出油口连接所述第一过滤器的进油口，所述第二调压溢流阀的回油口连接所述第二过滤器的进油口。

优选地，所述供油控制单元还包括用于连接油泵的第二出油口的第二进油口；所述第一液压油缸还具有第一有杆腔油口，所述第二液压油缸还具有第二有杆腔油口；

所述控制单元还具有第三供油控制端、第四供油控制端；

所述供油控制单元还具有第三出油口、第四出油口、第三受控端、第四受控端；所述第三出油口连接所述第一有杆腔油口，所述第四出油口连接所述第二有杆腔油口，所述第三受控端连接所述控制单元的第三供油控制端，所述第四受控端连接所述控制单元的第四供油控制端；

所述供油控制单元包括第三调压溢流阀、第三过滤器、第四过滤器、第二电液换向阀和第三电液换向阀；所述第三调压溢流阀的进油口为所述供油控制单元的第一进油口，所述第三调压溢流阀的出油口连接所述第三过滤器的进油口，所述第三调压溢流阀的回油口连接所述第四过滤器的进油口；所述第四调压溢流阀的进油口为所述供油控制单元的第二进油口，所述第四调压溢流阀的出油口连接所述第三过滤器的进油口，所述第四调压溢流阀的回油口连接所述第四过滤器的进油口；所述第四过滤器的出油口用于连接油箱；所述第三过滤器的出油口连接所述第二电液换向阀的进油口和所述第三电液换向阀的进油口；所述第二电液换向阀的第一出油口为所述供油控制单元的第一出油口，所述第二电液换向阀的第二出油口为所述供油控制单元的第三出油口，所述第二电液换向阀的第一控制信号输入端为所述供油控制单元的第一受控端，所述第二电液换向阀的第二控制信号输入端为所述供油控制单元的第三受控端；所述第三电液换向阀的第一出油口为所述供油控制单元的第二出油口，所述第三电液换向阀的第二出油口为所述供油控制单元的第四出油口，所述第三电液换向阀的第一控制信号输入端为所述供油控制单元的第二受控端，所述第三电液换向阀的第二控制信号输入端为所述供油控制单元的第四受控端。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明提供的被动式波浪补偿装置，通过设置控制单元、补偿执行单元、传感器单元和供油控制单元；其中，传感器单元包括设置在蓄能器和液压油缸的活塞上的位置传感器；传感器单元的数据输出端连接控制单元的数据采集端，控制单元的第一供油控制端连接供油控制单元的第一受控端，控制单元的第二供油控制端连接供油控制单元的第二受控端，控制单元的第一排气控制端连接设置在高压工作气瓶的排气口处的排气模块的控制信号输入端；可见，在本发明中，由位置传感器实时采集蓄能器和液压油缸中的活塞的位置信息，控制单元根据采集到的位置信息控制排气模块和供油控制单元的工作，从而控制蓄能器和液压油缸中的液压油和工作气体的体积，能够自动地将蓄能器和液压油缸中的活塞调整至合适的初始位置，简化了调整过程，增加了调整的准确性，有效地提高了工作效率。

附图说明

图1是本发明提供的被动式波浪补偿装置的一个实施例的原理示意图。

图2是本发明提供的被动式波浪补偿装置的另一个实施例的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在实际应用中，钻井船上设置有钻井平台，波浪补偿装置安装于所述钻井平台的井架上，且所述波浪补偿装置通过大钩连接钻柱；另外，所述波浪补偿装置需要连接油泵、油箱以及空压机，其中，油泵用于为所述波浪补偿装置提供液压油，所述油箱用于盛放液压油，所述空压机用于为所述波浪补偿装置相应压强的气体。

请参阅图1，是本发明提供的被动式波浪补偿装置的一个实施例的原理示意图(连接有大钩、油泵、油箱和空压机)。

本发明实施例提供的被动式波浪补偿装置，包括控制单元10、补偿执行单元、传感器单元和供油控制单元40；

所述控制单元10具有第一供油控制端、第二供油控制端、第一排气控制端和数据采集端；

所述补偿执行单元包括第一蓄能器201、第二蓄能器202、高压工作气瓶203、排气模块204以及对称设置在大钩60的两端的第一液压油缸和第二液压油缸；所述第一液压油缸包括第一无杆腔油口2051、第一活塞2052和用于连接所述大钩60的第一活塞杆2053，所述第二液压油缸包括第二无杆腔油口2061、第二活塞2062和用于连接所述大钩60的第二活塞杆2063；所述第一无杆腔油口2051通过所述第一蓄能器201连接所述高压工作气瓶203的气体进出口，所述第二无杆腔油口2061通过所述第二蓄能器202连接所述高压工作气瓶203的气体进出口；所述高压工作气瓶203的排气口连接所述排气模块204的进气口；所述排气模块204的控制信号输入端连接所述控制单元10的第一排气控制端；

所述传感器单元具有数据输出端，所述数据输出端连接所述控制单元10的数据采集端；所述传感器单元包括设置在所述第一蓄能器201的活塞上的第一位置传感器301、设置在所述第二蓄能器202的活塞上的第二位置传感器302、设置在所述第一活塞2052上的第三位置传感器303和设置在所述第二活塞2062上的第四位置传感器304；

所述供油控制单元40具有第一受控端、第二受控端、第一出油口、第二出油口和用于连接油泵70的第一出油口的进油口，所述第一受控端连接所述控制单元10的第一供油控制端，所述第二受控端连接所述控制单元10的第二供油控制端，所述第一出油口连接所述第一无杆腔油口2051(在图1和图2中，用两个A标号表示该连接关系)，所述第二出油口连接所述第二无杆腔油口2061(在图1和图2中，用两个B标号表示该连接关系)。

需要说明的是，在实际应用中，所述第一液压油缸的缸体的底部和所述第二液压油缸的缸体的底部均安装于钻井平台的井架80上，所述第一液压油缸和所述第二液压油缸平行设置，且所述第一液压油缸和所述第二液压油缸对称设置在所述大钩60的两端，所述第一液压油缸的第一活塞杆2053连接所述大钩60的一端，所述第二液压油缸的第二活塞杆2063连接所述大钩60的另一端。可见，所述第一活塞杆2053和所述第二活塞杆2063发生相应运动时均可对所述大钩60施以相应的作用力，以带动所述大钩60产生相应的运动，从而补偿所述大钩60因海浪作用产生的升沉位移。

在本发明实施例中，所述补偿执行单元中，所述第一蓄能器201包括气体腔、液压油腔、活塞、气体进出口和流体进出口；所述第一液压油缸的第一无杆腔油口2051位于所述第一液压油缸的无杆腔的侧壁上；所述第一液压油缸的无杆腔和所述第一蓄能器201的液压油腔通过所述第一无杆腔油口2051、所述第一蓄能器201的流体进出口、以及两者之间的油管连通，所述第一蓄能器201的气体腔和所述高压工作气瓶203的气体腔通过所述第一蓄能器201的气体进出口、所述高压工作气瓶203的气体进出口、以及两者之间的气管连通。另外，所述第一蓄能器201的气体进出口处还设置有第一工作气阀209和第一排气阀210；所述第一工作气阀209用于控制所述第一蓄能器201和外部气体管路的连通和隔断；所述第一排气阀210用于在需要时将所述第一蓄能器201的气体腔内的气体排出，例如所述波浪补偿装置结束工作时，以避免所述第一蓄能器201中的高压气体引发危险事故。并且，所述第一蓄能器201的流体进出口和所述第一液压油缸的第一无杆腔油口2051的公共连接端处还设置有第一泄放阀211，用于在需要时将所述第一蓄能器201的液压油腔内的液压油和所述第一液压油缸的无杆腔内的液压油排出。相应地，所述第二蓄能器202包括气体腔、液压油腔、活塞、气体进出口和流体进出口；所述第二液压油缸的第二无杆腔油口2061位于所述第二液压油缸的无杆腔的侧壁上；所述第二液压油缸的无杆腔和所述第二蓄能器202的液压油腔通过所述第二无杆腔油口2061、所述第二蓄能器202的流体进出口、以及两者之间的油管连通，所述第二蓄能器202的气体腔和所述高压工作气瓶203的气体腔通过所述第二蓄能器202的气体进出口、所述高压工作气瓶203的气体进出口、以及两者之间的气管连通。另外，所述第二蓄能器202的气体进出口处还设置有第二工作气阀212和第二排气阀213；所述第二工作气阀212用于控制所述第二蓄能器202和外部气体管路的连通和隔断；所述第二排气阀213用于在需要时将所述第二蓄能器202的气体腔内的气体排出，例如所述波浪补偿装置结束工作时，以避免所述第二蓄能器202中的高压气体引发危险事故。并且，所述第二蓄能器202的流体进出口和所述第二液压油缸的第二无杆腔油口2061的公共连接端处还设置有第二泄放阀214，用于在需要时将所述第二蓄能器202的液压油腔内的液压油和所述第二液压油缸的无杆腔内的液压油排出。

在本发明实施例中，所述高压工作气瓶203的气体进出口处还设置有第三工作气阀215，用于控制所述高压工作气瓶203和外部器件之间的气体通路的连通和隔断。所述高压工作气瓶203的气体进出口处还设置有工作气体压力传感器305，用于采集所述补偿执行单元中工作气体的压力。

本发明实施例提供的被动式波浪补偿装置的工作原理如下：

由设置在所述第一蓄能器201的活塞上的第一位置传感器301、设置在所述第二蓄能器202的活塞上的第二位置传感器302、设置在所述第一活塞2052上的第三位置传感器303和设置在所述第二活塞2062上的第四位置传感器304分别采集相应活塞的位置信息，所述控制单元10读取所述位置信息，并根据所述位置信息控制所述供油控制单元40的第一出油口与进油口连通，或者其第二出油口与进油口连通，从而控制注入到所述第一蓄能器201和所述第一液压油缸中的液压油的油量，以及注入到所述第二蓄能器202和所述第二液压油缸中的液压油的油量，同时，根据所述位置信息控制设置在所述高压工作气瓶203的排气口处的排气模块204打开或关闭，从而控制所述高压工作气瓶203中的高压气体的体积，从而控制所述第一蓄能器201的气体腔内的高压气体的体积和所述第二蓄能器202的气体腔内的高压气体的体积，以将所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202、所述第一液压油缸和所述第二液压油缸中的活塞调整至合适的初始位置，即行程的中间位置。

本发明实施例提供的被动式波浪补偿装置，通过设置控制单元10、补偿执行单元、传感器单元和供油控制单元40；其中，传感器单元包括设置在蓄能器和液压油缸的活塞上的位置传感器；传感器单元的数据输出端连接控制单元10的数据采集端，控制单元10的第一供油控制端连接供油控制单元40的第一受控端，控制单元10的第二供油控制端连接供油控制单元40的第二受控端，控制单元10的第一排气控制端连接设置在高压工作气瓶203的排气口处的排气模块204的控制信号输入端；可见，在本发明中，由位置传感器实时采集蓄能器和液压油缸中的活塞的位置信息，控制单元10根据采集到的位置信息控制排气模块204和供油控制单元40的工作，从而控制蓄能器和液压油缸中的液压油和工作气体的体积，能够自动地将蓄能器和液压油缸中的活塞调整至合适的初始位置，调整过程无需用户使用肉眼观察活塞的实时位置，且无需用户手动控制，简化了调整过程，增加了调整的准确性，有效地提高了工作效率。

另外，需要说明的是，当钻井船在海浪作用下产生升沉运动时，本发明实施例提供的被动式波浪补偿装置将进行被动补偿，以补偿所述大钩60因海浪作用产生的升沉位移，下面将详述所述被动补偿的工作过程。

当所述钻井船在海浪作用下向上运动时，所述第一液压油缸的第一活塞杆2053、所述第二液压油缸的第二活塞杆2063以及所述大钩60均瞬时向上运动，由于所述大钩60向上运动，所述大钩60对其连接的钻柱向上的拉力增大，因而所述大钩60对所述第一活塞杆2053和所述第二活塞杆2063向下的压力增大，所述第一液压油缸中的第一活塞2052的上下两端将产生压力差，即失去平衡，从而所述第一液压油缸中的第一活塞2052向下运动，即所述第一活塞杆2053向下运动，同理，所述第二活塞杆2063也向下运动，从而带动所述大钩60向下运动，以补偿所述大钩60因海浪作用产生的向上的位移，并且，所述第一活塞杆2053和所述第二活塞杆2063向下运动时，所述第一液压油缸的无杆腔内的液压油和所述第二液压油缸的无杆腔内的液压油分别压入所述第一蓄能器201的液压油腔和所述第二蓄能器202的液压油腔，所述第一蓄能器201的活塞和所述第一蓄能器201的活塞均向上运动，所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202和所述高压工作气瓶203内的工作气体的体积压缩，压强增加，从而达到补偿后的油气压力平衡。

当所述钻井船在海浪作用下向下运动时，所述第一液压油缸的第一活塞杆2053、所述第二液压油缸的第二活塞杆2063以及所述大钩60均瞬时向下运动，由于所述大钩60向下运动，所述大钩60对其连接的钻柱向上的拉力减小，因而所述大钩60对所述第一活塞杆2053和所述第二活塞杆2063向下的压力减小，所述第一液压油缸中的第一活塞2052的上下两端将产生压力差，即失去平衡，所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202和所述高压工作气瓶203内的工作气体的压强减小，体积膨胀，所述第一蓄能器201的活塞向下运动，所述第一蓄能器201的液压油腔内的液压油被压入到所述第一被动液压油缸的无杆腔内，所述第一活塞杆2053向上运动，同理，所述第二活塞杆2063也向上运动，从而带动所述大钩60向上运动，以补偿所述大钩60因海浪作用产生的向下的位移，且达到补偿后的油气压力平衡。

在一种优选的实施方式中，所述排气模块204包括工作气瓶电控阀2041和工作气瓶排气阀2042；

所述工作气瓶电控阀2041的进气口为所述排气模块204的进气口，所述工作气瓶电控阀2041的出气口连接所述工作气瓶排气阀2042，所述工作气瓶电控阀2041的控制信号输入端为所述排气模块204的控制信号输入端。

在本实施方式中，所述排气模块204用于在需要时将所述高压工作气瓶203中的气体排出，例如，在进行波浪补偿之前，对所述高压工作气瓶203进行排气，以调整所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202、所述第一液压油缸和所述第二液压油缸的活塞的初始位置，再例如，在所述被动式波浪补偿装置结束工作时，将所述高压工作气瓶203的气体排出，以避免所述高压工作气瓶203中的高压气体引发危险事故。具体地，当需要将所述高压工作气瓶203中的气体排出时，所述控制单元10的第一排气控制端输出相应的控制信号至所述工作气瓶电控阀2041的控制信号输入端，所述工作气瓶电控阀2041控制所述工作气瓶排气阀2042打开，从而将所述高压工作气瓶203中的气体排出，反之。并且，本实施方式可以较为精准地控制高压工作气瓶203的排气。

在一种优选的实施方式中，所述控制单元10为PLC控制器。

在本实施方式中，所述PLC控制器用于解析所述传感器单元采集的数据以及生成相应的控制指令。可以理解的是，在其他可选的实施例中，所述控制单元10还可以包括微控制器和交换机；所述微控制器通过现场总线的方式连接所述交换机，所述交换机通过所述现场总线的方式连接所述PLC控制器，具体地，所述微控制器用于解析所述传感器单元采集的数据以及生成相应的控制指令，所述交换机用于实现所述数据及所述控制指令的转发，所述PLC控制器用于实现数据格式的转换，在物理形式上，由所述控制单元10中的PLC控制器与装置中的相应阀门以及相应传感器电连接。

在一种优选的实施方式中，所述补偿执行单元还包括第一安全隔离阀207和第二安全隔离阀208；所述控制单元10还具有隔离控制端；

所述第一安全隔离阀207设置在所述第一无杆腔油口2051和所述第一蓄能器201之间，且所述第一安全隔离阀207的控制信号输入端连接所述控制单元10的隔离控制端；所述第二安全隔离阀208设置在所述第二无杆腔油口2061和所述第二蓄能器202之间，且所述第二安全隔离阀208的控制信号输入端连接所述控制单元10的隔离控制端。

在本实施方式中，增设所述第一安全隔离阀207和所述第二安全隔离阀208，当所述第一活塞杆2053和所述第二活塞杆2063突然失去负载时，所述控制单元10的隔离控制端输出相应的控制信号至所述第一安全隔离阀207和所述第二安全隔离阀208，所述第一安全隔离阀207和所述第二安全隔离阀208关闭，隔断所述第一蓄能器201和所述第一液压油缸之间的油路，以及所述第二蓄能器202和所述第二液压油缸之间的油路，即所述第一蓄能器201无法再向所述第一液压油缸压入液压油，所述第二蓄能器202无法再向所述第二液压油缸压入液压油，可以有效地防止所述第一活塞杆2053从所述第一液压油缸中飞出，以及所述第二活塞杆2063从所述第二液压油缸中飞出，增强了所述被动式波浪补偿装置的安全性及可靠性。

在一种优选的实施方式中，所述被动式波浪补偿装置还包括充气控制单元50；所述充气控制单元50包括工作气体导通阀501、工作气体调压阀502以及用于连接空压机90的出气口的总进气口gas_in；

所述总进气口gas_in依次通过所述工作气体导通阀501和所述工作气体调压阀502连接所述高压工作气瓶203的气体进出口。

需要说明的是，在进行波浪补偿之前，需先为所述被动式波浪补偿装置中的第一蓄能器201、第二蓄能器202和高压工作气瓶203充气。

在本实施方式中，当需要充气时，由用户手动打开所述工作气体导通阀501，所述空压机90输出的高压气体经过所述工作气体调压阀502降压为满足预设压力阈值的高压气体后，充入所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202以及所述高压工作气瓶203中。

在一种优选的实施方式中，所述供油控制单元40还包括第一调压溢流阀401、单向导通阀402、第一过滤器403、第二过滤器404和第一电液换向阀405；

所述第一调压溢流阀401的进油口为所述供油控制单元40的第一进油口，所述第一调压溢流阀401的出油口通过所述单向导通阀402连接所述第一过滤器403的进油口，所述第一调压溢流阀401的回油口连接所述第二过滤器404的进油口；所述第二过滤器404的出油口用于连接油箱100；所述第一过滤器403的出油口连接所述第一电液换向阀405的进油口；所述第一电液换向阀405的第一出油口为所述供油控制单元40的第一出油口，所述第一电液换向阀405的第二出油口为所述供油控制单元40的第二出油口，所述第一电液换向阀405的第一控制信号输入端为所述供油控制单元40的第一受控端，所述第一电液换向阀405的第二控制信号输入端为所述供油控制单元40的第二受控端。

进一步地，所述供油控制单元40还包括用于连接油泵70的第二出油口的第二进油口；所述供油控制单元40还包括第二调压溢流阀406；

所述第二调压溢流阀406的进油口为所述供油控制单元40的第二进油口，所述第二调压溢流阀406的出油口连接所述第一过滤器403的进油口，所述第二调压溢流阀406的回油口连接所述第二过滤器404的进油口。

需要说明的是，在进行波浪补偿之前，需先为所述被动式波浪补偿装置中的第一蓄能器201、第二蓄能器202、第一液压油缸和第二液压油缸充油。

需要说明的是，所述油泵70的第二出油口为所述补偿执行单元的供油口，流量较大，用于为所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202、所述第一液压油缸和所述第二液压油缸提供工作用油，所述油泵70的第三出油口为所述补偿执行单元的补油口，流量较小，用于在所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202、所述第一液压油缸或所述第二液压油缸中的液压油有泄露或损耗时，为其补充液压油。

本实施方式中，所述第一液压油缸和所述第二液压油缸均选用单侧充油的液压油缸，即所述第一液压油缸上仅有一个油口，即第一无杆腔油口2051，所述第一无杆腔油口2051位于所述第一液压油缸的无杆腔的侧壁上，所述第二液压油缸的结构与所述第一液压油缸相同，此处不加赘述。

在本实施方式中，所述第一调压溢流阀401和所述第二调压溢流阀406用于限制油压，以防止供给所述补偿执行单元的液压油的油压过高；具体地，所述第一调压溢流阀401具有第一预设油压阈值，当所述第一调压溢流阀401的进油口流入的液压油的油压高于所述第一预设油压阈值时，所述第一调压溢流阀401的进油口和回油口连通，部分液压油通过所述第一调压溢流阀401的回油口以及所述第二过滤器404流回油箱100；同理，所述第二调压溢流阀406具有第二预设油压阈值，当所述第二调压溢流阀406的进油口流入的液压油的油压高于所述第二预设油压阈值时，所述第二调压溢流阀406的进油口和回油口连通，部分液压油通过所述第二调压溢流阀406的回油口以及所述第二过滤器404流回油箱100。所述第一过滤器403和所述第二过滤器404用于滤除所述液压油内的杂质颗粒。所述第一电液换向阀405为三位四通电液换向阀，所述第一电液换向阀405具有第一控制信号输入端、第二控制信号输入端、进油口、第一出油口和第二出油口，当所述第一控制信号输入端有相应的电信号输入时，所述第一出油口与所述进油口连通，所述第二出油口与所述进油口隔断，当所述第二控制信号输入端有相应的电信号输入时，所述第二出油口与所述进油口连通，所述第一出油口与所述进油口隔断。

下面详述所述第一供油控制单元40的工作原理：

在实际使用中，将所述第一调压溢流阀401的进油口连接油泵70的第二出油口，将所述第二调压溢流阀406的进油口连接油泵70的第三出油口，将所述油泵70的进油口和所述第二过滤器404的出油口用于连接油箱100。

当需要给所述第一蓄能器201和所述第一液压油缸充油时，所述控制单元10的第一供油控制端输出相应的控制信号至所述第一电液换向阀405的第一控制信号输入端，所述第一电液换向阀405的第一出油口和其进油口连通，所述油泵70的第二出油口流出的液压油通过所述第一调压溢流阀401、所述第一过滤器403以及所述第一电液换向阀405的进油口流向所述第一电液换向阀405的第一出油口，从而给所述第一蓄能器201和所述第一液压油缸充油；当需要给所述第二蓄能器202和所述第二液压油缸充油时，所述控制单元10的第二供油控制端输出相应的控制信号至所述第一电液换向阀405的第二控制信号输入端，所述第一电液换向阀405的第二出油口和其进油口连通，所述油泵70的第二出油口流出的液压油通过所述第一调压溢流阀401、所述第一过滤器403以及所述第一电液换向阀405的进油口流向所述第一电液换向阀405的第二出油口，从而给所述第二蓄能器202和所述第二液压油缸充油。在上述过程中，若所述油泵70的第二出油口流出的液压油的油压高于所述第一调压溢流阀401的第一预设油压阈值，则部分液压油通过所述第一调压溢流阀401的回油口和所述第二过滤器404流回油箱100。

另外，在工作过程中，若需要为所述第一蓄能器201和所述第一液压油缸补充液压油，则所述控制单元10的第一供油控制端输出相应的控制信号至所述第一电液换向阀405的第一控制信号输入端，所述第一电液换向阀405的第一出油口和其进油口连通，所述油泵70的第三出油口流出的液压油通过所述第二调压溢流阀406、所述第一过滤器403以及所述第一电液换向阀405的进油口流向所述第一电液换向阀405的第一出油口，从而给所述第一蓄能器201和所述第一液压油缸补充液压油；若需要为所述第二蓄能器202和所述第二液压油缸补充液压油，则所述控制单元10的第二供油控制端输出相应的控制信号至所述第一电液换向阀405的第二控制信号输入端，其他工作过程类似，此处不加赘述。在上述过程中，若所述油泵70的第三出油口流出的液压油的油压高于所述第二调压溢流阀406的第二预设油压阈值，则部分液压油通过所述第二调压溢流阀406的回油口和所述第二过滤器404流回油箱100。

在另一种优选的实施方式中，所述供油控制单元40还包括用于连接油泵70的第二出油口的第二进油口；所述第一液压油缸还具有第一有杆腔油口，所述第二液压油缸还具有第二有杆腔油口；

所述控制单元10还具有第三供油控制端、第四供油控制端；

所述供油控制单元40还具有第三出油口、第四出油口、第三受控端、第四受控端；所述第三出油口连接所述第一有杆腔油口，所述第四出油口连接所述第二有杆腔油口，所述第三受控端连接所述控制单元10的第三供油控制端，所述第四受控端连接所述控制单元10的第四供油控制端；

所述供油控制单元40包括第三调压溢流阀、第三过滤器、第四过滤器、第二电液换向阀和第三电液换向阀；所述第三调压溢流阀的进油口为所述供油控制单元40的第一进油口，所述第三调压溢流阀的出油口连接所述第三过滤器的进油口，所述第三调压溢流阀的回油口连接所述第四过滤器的进油口；所述第四调压溢流阀的进油口为所述供油控制单元40的第二进油口，所述第四调压溢流阀的出油口连接所述第三过滤器的进油口，所述第四调压溢流阀的回油口连接所述第四过滤器的进油口；所述第四过滤器的出油口用于连接油箱100；所述第三过滤器的出油口连接所述第二电液换向阀的进油口和所述第三电液换向阀的进油口；所述第二电液换向阀的第一出油口为所述供油控制单元40的第一出油口，所述第二电液换向阀的第二出油口为所述供油控制单元40的第三出油口，所述第二电液换向阀的第一控制信号输入端为所述供油控制单元40的第一受控端，所述第二电液换向阀的第二控制信号输入端为所述供油控制单元40的第三受控端；所述第三电液换向阀的第一出油口为所述供油控制单元40的第二出油口，所述第三电液换向阀的第二出油口为所述供油控制单元40的第四出油口，所述第三电液换向阀的第一控制信号输入端为所述供油控制单元40的第二受控端，所述第三电液换向阀的第二控制信号输入端为所述供油控制单元40的第四受控端。(未图示)

在本实施方式中，所述第一液压油缸和所述第二液压油缸均选用双侧充油的液压油缸，即所述第一液压油缸上具有两个油口——第一无杆腔油口2051和第一有杆腔油口，所述第一无杆腔油口2051位于所述第一液压油缸的无杆腔的侧壁上，所述第一有杆腔油口位于所述第一液压油缸的有杆腔的侧壁上，所述第二液压油缸的结构与所述第一液压油缸相同，此处不加赘述。

需要说明的是，在进行波浪补偿之前，需先为所述被动式波浪补偿装置中的第一蓄能器201、第二蓄能器202、第一液压油缸和第二液压油缸充油。

需要说明的是，所述油泵70的第二出油口为所述补偿单元的供油口，流量较大，用于为所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202、所述第一液压油缸和所述第二液压油缸提供工作用油，所述油泵70的第三出油口为所述补偿单元的补油口，流量较小，用于在所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202、所述第一液压油缸或所述第二液压油缸中的液压油有泄露或损耗时，为其补充液压油。

在本实施方式中，所述第三调压溢流阀和所述第四调压溢流阀用于限制油压，以防止供给所述补偿单元的液压油的油压过高；具体地，所述第三调压溢流阀具有第三预设油压阈值，当所述第三调压溢流阀的进油口流入的液压油的油压高于所述第三预设油压阈值时，所述第三调压溢流阀的进油口和回油口连通，部分液压油通过所述第三调压溢流阀的回油口以及所述第四过滤器流回油箱100；同理，所述第四调压溢流阀具有第四预设油压阈值，当所述第四调压溢流阀的进油口流入的液压油的油压高于所述第四预设油压阈值时，所述第四调压溢流阀的进油口和回油口连通，部分液压油通过所述第四调压溢流阀的回油口以及所述第四过滤器流回油箱100。所述第三过滤器和所述第四过滤器用于滤除所述液压油内的杂质颗粒。所述第二电液换向阀为三位四通电液换向阀，所述第二电液换向阀具有第一控制信号输入端、第二控制信号输入端、进油口、第一出油口和第二出油口，当所述第一控制信号输入端有相应的控制信号输入时，所述第一出油口与所述进油口连通，所述第二出油口与所述进油口隔断，当所述第二控制信号输入端有相应的控制信号输入时，所述第二出油口与所述进油口连通，所述第一出油口与所述进油口隔断，所述第二电液换向阀和所述第二电液换向阀的结构及工作原理均相同，此处不加赘述。

下面详述所述第二供油控制单元40的工作原理：

在实际使用中，将所述第三调压溢流阀的进油口连接油泵70的第二出油口，将所述第四调压溢流阀的进油口连接油泵70的第三出油口，将所述油泵70的进油口和所述第四过滤器的出油口用于连接油箱100。

当需要给所述第一液压油缸的无杆腔和所述第一蓄能器201充油，则所述控制单元10的第一供油控制端输出相应的控制信号至所述第二电液换向阀的第一控制信号输入端，所述第一电液换向阀405的第一出油口和其进油口连通，所述油泵70的第二出油口流出的液压油通过所述第三调压溢流阀、所述第三过滤器以及所述第二电液换向阀的进油口流向所述第二电液换向阀的第一出油口，从而给所述第一液压油缸的无杆腔和所述第一蓄能器201充油；当需要给所述第二蓄能器202和所述第二液压油缸的无杆腔充油时，所述控制单元10控制的第二供油控制端输出相应的控制信号至所述第三电液换向阀的第一控制信号输入端，其他工作过程类似，此处不加赘述。

当需要给所述第一液压油缸的有杆腔充油时，所述控制单元10的第三供油控制端输出相应的控制信号至所述第二电液换向阀的第二控制信号输入端，所述第二电液换向阀的第二出油口和其进油口连通，所述油泵70的第二出油口流出的液压油通过所述第三调压溢流阀、所述第三过滤器以及所述第二电液换向阀的进油口流向所述第二电液换向阀的第二出油口，从而给所述第一液压油缸的有杆腔充油；当需要给所述第二油缸的有杆腔充油时，所述控制单元10的第四供油控制端输出相应的控制信号至所述第三电液换向阀的第二控制信号输入端，其他工作过程类似，此处不加赘述。

另外，在工作过程中，若需要为所述第一蓄能器201和所述第一液压油缸的无杆腔补充液压油，则所述控制单元10的第一供油控制端输出相应的控制信号至所述第二电液换向阀的第一控制信号输入端，所述第二电液换向阀的第一出油口和其进油口连通，所述油泵70的第三出油口流出的液压油通过所述第三调压溢流阀、所述第三过滤器以及所述第二电液换向阀的进油口流向所述第二电液换向阀的第一出油口，从而给所述第一蓄能器201和所述第一液压油缸的无杆腔补充液压油；当需要为所述第二蓄能器202和所述第二液压油缸的无杆腔补充液压油时，所述控制单元10的第二供油控制端输出相应的控制信号至所述第三电液换向阀的第一控制信号输入端，其他工作过程类似，此处不加赘述。在此过程中，若所述油泵70的第三出油口流出的液压油的油压高于所述第三调压溢流阀的第三预设油压阈值，则部分液压油通过所述第三调压溢流阀的回油口和所述第四过滤器流回油箱100。

若需要为所述第一液压油缸的有杆腔补充液压油，则所述控制单元10的第三供油控制端输出相应的控制信号至所述第二电液换向阀的第二控制信号输入端，所述第二电液换向阀的第二出油口和其进油口连通，所述油泵70的第三出油口流出的液压油通过所述第三调压溢流阀、所述第三过滤器以及所述第二电液换向阀的进油口流向所述第二电液换向阀的第二出油口，从而给所述第一蓄能器201和所述第一液压油缸的无杆腔补充液压油；在此过程中，若所述油泵70的第三出油口流出的液压油的油压高于所述第三调压溢流阀的第三预设油压阈值，则部分液压油通过所述第三调压溢流阀的回油口和所述第四过滤器流回油箱100。当需要为所述第二液压油缸的有杆腔补充液压油，所述控制单元10的第四供油控制端输出相应的控制信号至所述第三电液换向阀的第二控制信号输入端，其他工作过程类似，此处不加赘述。

请参阅图2，是本发明提供的被动式波浪补偿装置的另一个实施例的原理示意图(连接有大钩、油泵、油箱和空压机)，本实施例提供的波浪补偿装置在上述实施例的基础上，对所述充气控制单元50作了进一步优化，具体如下：

进一步地，所述充气控制单元50还包括第一控制气阀503、第二控制气阀504、控制气体调压阀505、低压控制气瓶506、第三控制气阀507、第一电控阀508和第一气动执行器509；所述控制单元10还具有充气控制端；所述第一气动执行器509用于控制所述工作气体导通阀501的开启和关闭；

所述总进气口gas_in依次通过所述工作气体导通阀501和所述工作气体调压阀502连接所述高压工作气瓶203的气体进出口，具体为：

所述总进气口gas_in通过第一控制气阀503连接所述工作气体导通阀501的进气口，所述总进气口gas_in还通过所述第二控制气阀504连接所述控制气体调压阀505的进气口；所述控制气体调压阀505的低压气体出口连接所述低压控制气瓶506的气体进出口；所述低压控制气瓶506的气体进出口还通过所述第三控制气阀507连接所述第一电控阀508的进气口；所述第一电控阀508的出气口通过所述第一气动执行器509连接所述工作气体导通阀501，所述工作气体导通阀501的出气口通过所述工作气体调压阀502连接所述高压工作气瓶203的气体进出口；所述第一电控阀508的控制信号输入端连接所述控制单元10的充气控制端。

在上述实施例中，当需要充气时，需由用户手动打开所述工作气体导通阀501，然而，高压工作气体属于危险能源，若操作不慎，则可能引发危险事故，直接危害用户。

因此，本实施例中，在所述被动式波浪补偿装置中增设所述充气控制单元50。在实际应用中，在所述总进气口gas_in处接入空压机90，在为所述被动式波浪补偿装置充气之前(即为所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202以及所述高压工作气瓶203充气之前)，打开所述第二控制气阀504，所述空压机90输出的高压气体经过所述控制气体调压阀505降压为满足第一预设压力阈值的低压气体后，充入所述低压控制气瓶506中，以完成所述低压控制气瓶506的充气工作。当需要为所述被动式波浪补偿装置充气时，打开所述第一控制气阀503和所述第三控制气阀507，再由所述控制单元10的充气控制端输出相应的控制信号至所述第一电控阀508的控制信号输入端，所述第一电控阀508导通，所述低压控制气瓶506中的低压气体通过所述第一电控阀508到达所述第一气动执行器509，从而控制所述第一气动执行器509打开所述工作气体导通阀501，此后，所述空压机90输出的高压气体依次经过所述第一控制气阀503和所述工作气体导通阀501到达所述工作气体调压阀502，经过所述工作气体调压阀502降压为满足预设的压力阈值的高压气体后，充入所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202以及所述高压工作气瓶203中。本实施方式中，采用低压气体作为控制气体，以控制所述被动式波浪补偿装置的充气过程，有效地提高了波浪补偿装置的安全性和稳定性，并且，采用高压气体作为所述第一蓄能器201和所述第二蓄能器202的工作气体，有效地提高了工作气体的弹性势能，从而有效地提高了所述被动式波浪补偿装置的负荷承载能力。

更进一步地，所述充气控制单元50还包括第四控制气阀510、第二电控阀511、第二气动执行器512和工作排气阀513；所述控制单元10还包括第二排气控制端；

所述工作排气阀513的进气口连接所述工作气体导通阀501的进气口；所述低压控制气瓶506的气体进出口还通过所述第四控制气阀510连接所述第二电控阀511的进气口，所述第二电控阀511的出气口通过所述第二气动执行器512连接所述工作排气阀513的开关端口；所述第二电控阀511的控制信号输入端连接所述控制单元10的第二排气控制端。

需要说明的是，本实施方式在上一实施方式的基础上，在所述充气控制单元50中增设排气回路，为所述被动式波浪补偿装置排气。具体地，当所述被动式波浪补偿装置需要排气时，打开所述第四控制气阀510，再由所述控制单元10的第二排气控制端输出相应的控制信号至所述第二电控阀511的控制信号输入端，所述第二电控阀511导通，所述低压控制气瓶506中的低压气体通过所述第二电控阀511到达所述第二气动执行器512，从而控制所述第二气动执行器512打开所述工作排气阀513，此后，所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202以及所述高压工作气瓶203中的高压气体依次经过所述工作气体调压阀502、所述工作气体导通阀501和所述工作排气阀513排出。本实施方式采用低压气体作为控制气体，在需要时能够将所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202以及所述高压工作气瓶203内的高压工作气体排出，例如波浪补偿装置结束工作时，大大降低了发生危险事故的机率，提高了装置的安全性能。

本发明提供的被动式波浪补偿装置，通过设置控制单元、补偿执行单元、传感器单元和供油控制单元；其中，传感器单元包括设置在蓄能器和液压油缸的活塞上的位置传感器；传感器单元的数据输出端连接控制单元的数据采集端，控制单元的第一供油控制端连接供油控制单元的第一受控端，控制单元的第二供油控制端连接供油控制单元的第二受控端，控制单元的第一排气控制端连接设置在高压工作气瓶的排气口处的排气模块的控制信号输入端；可见，在本发明中，由位置传感器实时采集蓄能器和液压油缸中的活塞的位置信息，控制单元根据采集到的位置信息控制排气模块和供油控制单元的工作，从而控制蓄能器和液压油缸中的液压油和工作气体的体积，能够自动地将蓄能器和液压油缸中的活塞调整至合适的初始位置，简化了调整过程，增加了调整的准确性，有效地提高了工作效率。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。