波浪补偿装置的制作方法

本实用新型涉及波浪补偿领域，尤其涉及一种波浪补偿装置。

背景技术：

随着经济的发展，地球上的油气资源正在枯竭，油气的开采开始转向海洋，特别是向深海水域延伸。

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波浪补偿装置来解决上述问题。

然而，现有的波浪补偿装置的补偿精度较低，仅能适用于海况较好的浅海钻井作业，当进行深海钻井作业时，海况较为恶劣，钻井船和大钩的升沉幅度较大，仍可能出现钻井作业暂停或损坏钻头等问题；另外，深海钻井作业需要使用较长的钻柱，钻柱负载大，现有的波浪补偿装置将需要耗费大量的动力能源，使用成本高。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种波浪补偿装置，能够更好地适应海况恶劣且钻柱负载大的深海钻井作业。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种波浪补偿装置，包括控制单元、被动补偿单元、主动补偿单元和传感器单元；

所述控制单元具有数据采集端、第一供油控制端和第二供油控制端；

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；

所述被动补偿单元包括第一蓄能器、第二蓄能器、高压工作气瓶、以及对称设置在大钩的两端的第一被动液压油缸和第二被动液压油缸，且所述第一被动液压油缸和所述第二被动液压油缸平行设置；所述第一被动液压油缸具有第一被动无杆腔油口和用于连接所述大钩的一端的第一被动活塞杆，所述第二被动液压油缸具有第二被动无杆腔油口和用于连接所述大钩的另一端的第二被动活塞杆；所述第一被动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，所述第二被动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；

所述主动补偿单元包括倒置连接于所述大钩的主动液压油缸和用于控制油泵和所述主动液压油缸之间的供油通路的连通和隔断的主动供油控制模块；所述主动液压油缸具有主动有杆腔油口、主动无杆腔油口和用于连接所述大钩的主动活塞杆；所述主动供油控制模块具有第一受控端、第二受控端、第一出油口、第二出油口、以及用于连接所述油泵的第一出油口的进油口；所述主动有杆腔油口连接所述第一出油口，所述主动无杆腔油口连接所述第二出油口，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。

优选地，所述波浪补偿装置还包括充气控制单元；所述控制单元还具有充气控制端；

所述充气控制单元包括第一控制气阀、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、第一气动执行器、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；所述控制单元还具有第一排气控制端；所述第二气动执行器用于控制所述工作排气阀的开启和关闭；

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；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一排气控制端。

优选地，所述被动补偿单元还包括第一被动供油控制模块；

所述第一被动供油控制模块包括第一调压溢流阀、第二调压溢流阀、第一过滤器、第二过滤器和第一电液换向阀；所述控制单元还具有第三供油控制端和第四供油控制端；

所述第一调压溢流阀的进油口用于连接所述油泵的第二出油口，所述第一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；所述第二调压溢流阀的进油口用于连接油泵的第三出油口，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；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连接所述第一被动无杆腔油口，所述第一电液换向阀的第二出油口连接所述第二被动无杆腔油口，所述第一电液换向阀的第一控制信号输入端连接所述控制单元的第三供油控制端，所述第一电液换向阀的第二控制信号输入端连接所述控制单元的第四供油控制端。

优选地，所述第一被动液压油缸还具有第一被动有杆腔油口，所述第二被动液压油缸还具有第二被动有杆腔油口；

所述被动补偿单元还包括第二被动供油控制模块；所述第二被动供油控制模块包括第三调压溢流阀、第四调压溢流阀、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；所述控制单元还具有第五供油控制端、第六供油控制端、第七供油控制端和第八供油控制端；

所述第三调压溢流阀的进油口用于连接油泵的第二出油口，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用于连接油泵的第三出油口，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连接所述第一被动无杆腔油口，所述第二电液换向阀的第二出油口连接所述第一被动有杆腔油口，所述第二电液换向阀的第一控制信号输入端连接所述控制单元的第五供油控制端，所述第二电液换向阀的第二控制信号输入端连接所述控制单元的第六供油控制端；所述第三电液换向阀的第一出油口连接所述第二被动无杆腔油口，所述第三电液换向阀的第二出油口连接所述第二被动有杆腔油口，所述第三电液换向阀的第一控制信号输入端连接所述控制单元的第七供油控制端，所述第三电液换向阀的第二控制信号输入端连接所述控制单元的第八供油控制端。

优选地，所述被动补偿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被动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被动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，所述被动补偿单元还包括工作气瓶电控阀和工作气瓶排气阀；所述控制单元还具有第二排气控制端；

所述工作气瓶电控阀的进气口连接所述高压工作气瓶的排气口，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连接所述控制单元的第二排气控制端。

优选地，所述传感器单元包括用于采集所述第一蓄能器的活塞位置信息的第一位置传感器、用于采集所述第二蓄能器的活塞位置信息的第二位置传感器、用于采集所述第一被动液压油缸的活塞位置信息的第三位置传感器、用于采集所述第二被动液压油缸的活塞位置信息的第四位置传感器、用于采集所述主动液压油缸的活塞位置信息的第五位置传感器、用于采集钻井船的升沉位移的运动参考单元、用于采集所述大钩的升沉位移的大钩位移传感器、用于采集所述被动液压油缸的油压的被动油压传感器、用于采集所述主动液压油缸的油压的主动油压传感器、以及用于采集死绳端张力的张力传感器。

优选地，所述控制单元还具有第九供油控制端；所述主动控制模块还具有第三受控端，所述第三受控端连接所述控制单元的第九供油控制端；

所述主动供油控制模块还包括第五调压溢流阀、第五过滤器、第六过滤器、比例换向阀、电磁换向阀、第一逻辑芯、第二逻辑芯、第一单向导通阀和第二单向导通阀；

所述第五调压溢流阀的进油口连接所述主动供油控制模块的进油口，所述第五调压溢流阀的出油口连接所述第五过滤器的进油口，所述第五调压溢流阀的回油口连接所述第六过滤器的进油口；

所述第五过滤器的出油口连接所述比例换向阀的第一进油口和所述电磁换向阀的第一进油口，且所述第五过滤器的出油口还通过所述第一单向导通阀连接所述主动供油控制模块的第二出油口；

所述比例换向阀的第二进油口连接所述第六过滤器的进油口，所述比例换向阀的第一出油口连接所述主动供油控制模块的第一出油口，所述比例换向阀的第二出油口通过所述第二单向导通阀连接所述主动供油控制模块的第二出油口，所述比例换向阀的第一控制信号输入端连接所述主动供油模块的第一受控端，，所述比例换向阀的第二控制信号输入端连接所述主动供油模块的第二受控端；

所述电磁换向阀的第二进油口连接所述第六过滤器的进油口，所述电磁换向阀的出油口连接所述第一逻辑芯的控制油口和所述第二逻辑芯的控制油口，所述电磁换向阀的控制信号输入端连接所述主动供油模块的第三受控端；

所述第一逻辑芯的第一油口连接所述主动控制供油模块的第一出油口，所述第一逻辑芯的第二油口连接所述第六过滤器的进油口；

所述第二逻辑芯的第一油口连接所述主动供油控制模块的第二出油口，所述第二逻辑芯的第二油口连接所述第六过滤器的进油口；

所述第六过滤器的出油口用于连接油箱。

优选地，所述控制单元包括微控制器、交换机和PLC控制器；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。

实施本实用新型，具有如下有益效果：

本实用新型提供的波浪补偿装置，通过设置控制单元、被动补偿单元、主动补偿单元和传感器单元；传感器单元的数据输出端连接控制单元的数据采集端；被动补偿单元中的第一被动液压油缸和第二被动液压油缸对称设置在所述大钩的两端，第一被动液压油缸的第一被动活塞杆连接所述大钩的一端，第二被动液压油缸的第二被动活塞杆连接所述大钩的另一端；主动补偿单元包括倒置连接于大钩的主动液压油缸和主动供油控制模块；主动供油控制模块包括第一出油口、第二出油口、第一受控端、第二受控端和用于连接油泵的第一出油口的进油口，第一出油口连接主动液压油缸的主动有杆腔油口，第二出油口连接主动液压油缸的主动无杆腔油口，第一受控端连接控制单元的第一供油控制端，第二受控端连接控制单元的第二供油控制端。可见，本实用新型结合被动补偿和主动补偿，提高了补偿精度，减少了动力能源的投入，从而能够更好地适应海况恶劣且钻柱负载大的深海钻井作业。

附图说明

图1是本实用新型提供的波浪补偿装置的一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型提供的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

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

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提供相应压强的气体。

请参阅图1，是本实用新型提供的波浪补偿装置的一个实施例的结构示意图(连接有大钩和油泵)。

本实用新型实施例提供的波浪补偿装置，包括控制单元10、被动补偿单元20、主动补偿单元30和传感器单元40；

所述控制单元10具有数据采集端、第一供油控制端和第二供油控制端；

所述传感器单元40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；

所述被动补偿单元20包括第一蓄能器201、第二蓄能器202、高压工作气瓶203、以及对称设置在大钩60的两端的第一被动液压油缸204和第二被动液压油缸205，且所述第一被动液压油缸204和所述第二被动液压油缸205平行设置；所述第一被动液压油缸204具有第一被动无杆腔油口2041和用于连接所述大钩60的一端的第一被动活塞杆2042，所述第二被动液压油缸205具有第二被动无杆腔油口2051和用于连接所述大钩60的另一端的第二被动活塞杆2052；所述第一被动无杆腔油口2041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，所述第二被动无杆腔油口2051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；

所述主动补偿单元30包括倒置连接于所述大钩的主动液压油缸301和用于控制油泵70和所述主动液压油缸301之间的供油通路的连通和隔断的主动供油控制模块302；所述主动液压油缸301具有主动有杆腔油口3011、主动无杆腔油口3012和用于连接所述大钩60的主动活塞杆3013；所述主动供油控制模块302具有第一受控端、第二受控端、第一出油口、第二出油口、以及用于连接所述油泵70的第一出油口的进油口oil_in；所述主动有杆腔油口3011连接所述第一出油口，所述主动无杆腔油口3012连接所述第二出油口，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。

需要说明的是，在实际应用中，所述第一被动液压油缸204的缸体的底部和所述第二被动液压油缸205的缸体的底部均安装于钻井平台的井架80上，所述第一被动液压油缸204和所述第二被动液压油缸205平行设置，且所述第一被动液压油缸204和所述第二被动液压油缸205对称设置在所述大钩60的两端，所述第一被动液压油缸204的第一被动活塞杆2042连接所述大钩60的一端，所述第二被动液压油缸205的第二被动活塞杆2052连接所述大钩60的另一端；所述主动液压油缸301的缸体倒置安装于所述钻井平台的井架80上，且所述主动液压油缸301中的主动活塞杆3013连接所述大钩60，优选地，所述主动活塞杆3013连接所述大钩60的中部。可见，所述第一被动活塞杆2042、所述第二被动活塞杆2052以及所述主动活塞杆3013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。

在本实用新型实施例中，所述被动补偿单元20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；所述第一被动液压油缸204的第一被动无杆腔油口2041位于所述第一被动液压油缸204的无杆腔的侧壁上；所述第一被动液压油缸204的无杆腔和所述第一蓄能器201的液压油腔通过所述第一被动无杆腔油口2041、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211和第一排气阀212，所述第一工作气阀211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212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被动液压油缸204的第一被动无杆腔油口2041的公共连接端处还设置有第一泄放阀213，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被动液压油缸204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；所述第二被动液压油缸205的第二被动无杆腔油口2051位于所述第二被动液压油缸205的无杆腔的侧壁上；所述第二被动液压油缸205的无杆腔和所述第二蓄能器202的液压油腔通过所述第二被动无杆腔油口2051、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214和第二排气阀215，所述第二工作气阀214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215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被动液压油缸205的第二被动无杆腔油口2051的公共连接端处还设置有第二泄放阀216，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被动液压油缸205的无杆腔内的液压油排出。在本实用新型实施例中，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217，用于控制所述高压工作气瓶203和外部气体管路的连通和隔断。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，所述第一蓄能器201的气体进出口、所述第二蓄能器202的气体进出口、以及所述高压工作气瓶203的气体进出口均通过工作气体调压阀连接工作气体导通阀，所述工作气体导通阀还用于连接空压机，以获取高压工作气体。

在本实用新型实施例中，所述主动补偿单元30中，所述主动液压油缸301的主动有杆腔油口3011处还设置有第三泄放阀303，所述主动无杆腔油口3012处还设置有第四泄放阀304，分别用于在需要时将所述主动液压油缸301的有杆腔内的液压油和无杆腔内的液压油排出。

本实用新型实施例提供的波浪补偿装置的工作原理如下：

在进行波浪补偿之前，需先完成所述波浪补偿装置的准备工作，即为所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202和所述高压工作气瓶203充气，以及为所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202、第一被动液压油缸204、第二被动液压油缸205和主动液压油缸301充油，并使得所述第一蓄能器201的活塞、所述第二蓄能器202的活塞、所述第一被动液压油缸204的活塞、所述第二被动液压油缸205的活塞、以及所述主动液压油缸301的活塞均位于行程的中间位置，形成初始油气压力平衡。

当钻井船在海浪作用下产生升沉运动时，所述波浪补偿装置将进行被动补偿、主动预测补偿和主动二次补偿。其中，所述被动补偿和所述主动预测补偿可以同时发生，即在实际实施过程中，两者几乎同时发生，但需要说明的是，在实施过程中存在各种影响因素，因此，两者不是在任意时刻都同时发生。另外，所述主动二次补偿发生在所述主动预测补偿之后。下面将详述所述被动补偿、所述主动预测补偿和所述主动二次补偿的工作过程。

主动预测补偿：

所述传感器单元40中的运动参考单元(MRU，Motion Reference Unit)采集所述钻井船的当前升沉位移，所述控制单元10根据所述钻井船的当前升沉位移和预存的历史升沉数据获取所述钻井船的升沉趋势，即所述第一升沉趋势，以预测所述钻井船在下一时刻的运动情况，并根据所述升沉趋势控制所述主动供油控制模块302的工作，使得所述油泵70为所述主动液压油缸301的无杆腔充油或者有杆腔充油，以补偿所述大钩60将因海浪作用产生的升沉位移。

具体地，若根据所述升沉趋势获知所述钻井船在下一时刻将向上运动，则所述控制单元10控制所述主动供油模块连通所述油泵70和所述主动液压油缸301的无杆腔之间的供油通路，使得所述油泵70向所述主动液压油缸301的无杆腔注入液压油，从而使得所述主动液压油缸301的主动活塞杆3013向下运动，进而带动所述大钩60向下运动，以补偿所述大钩60将因海浪作用产生的向上的位移；若根据所述升沉趋势获知所述钻井船在下一时刻将向下运动，则所述控制单元10控制所述主动供油控制模块302连通所述油泵70和所述主动液压油缸301的有杆腔之间的供油通路，使得所述油泵70向所述主动液压油缸301的有杆腔注入液压油，从而使得所述主动液压油缸301的主动活塞杆3013向上运动，进而带动所述大钩60向上运动，以补偿所述大钩60将因海浪作用产生的向下的位移。

被动补偿：

当所述钻井船在海浪作用下向上运动时，所述第一被动液压油缸204的第一被动活塞杆2042、所述第二被动液压油缸205的第二被动活塞杆2052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对所述第一被动活塞杆2042和所述第二被动活塞杆2052向下的压力增大，所述第一被动液压油缸204中的活塞的上下两端将产生压力差，即失去平衡，从而所述第一被动液压油缸204中的活塞向下运动，即所述第一被动活塞杆2042向下运动，同理，所述第二被动活塞杆2052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，所述第一被动活塞杆2042和所述第二被动活塞杆2052向下运动时，所述第一被动液压油缸204的无杆腔内的液压油和所述第二被动液压油缸205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，从而达到被动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，所述第一被动液压油缸204的第一被动活塞杆2042、所述第二被动液压油缸205的第二被动活塞杆2052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对所述第一被动活塞杆2042和所述第二被动活塞杆2052向下的压力减小，所述第一被动液压油缸204中的活塞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204的无杆腔内，所述第一被动活塞杆2042向上运动，同理，所述第二被动活塞杆2052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，从而达到被动补偿后的油气压力平衡。

主动二次补偿：

当所述钻井船在海浪作用下向上运动时，经过所述被动补偿和所述主动预测补偿过程后，所述控制单元10获取所述传感器单元40采集的钻压和所述大钩60的当前上升位移，并根据所述钻压和所述大钩60的当前升沉位移控制所述主动供油模块连通所述油泵70和所述主动液压油缸301的无杆腔之间的供油通路，使得所述油泵70向所述主动液压油缸301的无杆腔注入液压油，从而使得所述主动液压油缸301的主动活塞杆3013向下运动，进而带动所述大钩60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。

当所述钻井船在海浪作用下向下运动时，经过所述被动补偿和所述主动预测补偿过程后，所述控制单元10获取所述传感器单元40采集的钻压和所述大钩60的当前下沉位移，并根据所述钻压和所述大钩60的当前升沉位移控制所述主动供油模块连通所述油泵70和所述主动液压油缸301的有杆腔之间的供油通路，使得所述油泵70向所述主动液压油缸301的有杆腔注入液压油，从而使得所述主动液压油缸301的主动活塞杆3013向上运动，进而带动所述大钩60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。

本实用新型实施例提供的波浪补偿装置，通过设置控制单元10、被动补偿单元20、主动补偿单元30和传感器单元40；被动补偿单元20中的第一被动液压油缸204和第二被动液压油缸205对称设置在所述大钩60的两端，第一被动液压油缸204的第一被动活塞杆2042连接所述大钩60的一端，第二被动液压油缸205的第二被动活塞杆2052连接所述大钩60的另一端；主动补偿单元30包括倒置连接于大钩60的主动液压油缸301和主动供油控制模块302；主动供油控制模块302包括第一出油口、第二出油口、第一受控端、第二受控端和用于连接油泵的第一出油口的进油口，第一出油口连接主动液压油缸301的主动有杆腔油口3011，第二出油口连接主动液压油缸301的主动无杆腔油口3012，第一受控端连接控制单元10的第一供油控制端，第二受控端连接控制单元10的第二供油控制端。可见，本实用新型结合被动补偿和主动补偿，提高了补偿精度，减少了动力能源的投入，从而能够更好地适应海况恶劣且钻柱负载大的深海钻井作业。

请一并参阅图1和图2，是本实用新型提供的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作了进一步优化，具体如下：

优选地，所述波浪补偿装置还包括充气控制单元50；所述控制单元10还具有充气控制端；

所述充气控制单元50包括第一控制气阀501、第二控制气阀502、控制气体调压阀503、低压控制气瓶504、第三控制气阀505、第一电控阀506、第一气动执行器507、工作气体导通阀508、工作气体调压阀509、以及用于连接空压机90的出气口的总进气口gas_in；所述第一气动执行器507用于控制所述工作气体导通阀508的开启和关闭；

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

需要说明的是，在进行波浪补偿之前，需先为所述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。在其他实施方式中，所述第一蓄能器201的气体进出口、所述第二蓄能器202的气体进出口、以及所述高压工作气瓶203的气体进出口可以通过工作气体调压阀连接工作气体导通阀的出气口，所述工作气体导通阀的进气口用于连接空压机的出气口，当需要充气时，由用户手动打开所述工作气体导通阀。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，本实用新型实施例中，在所述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502，所述空压机90输出的高压气体经过所述控制气体调压阀503降压为满足预设的压力阈值的低压气体后，充入所述低压控制气瓶504中，以完成所述低压控制气瓶504的充气工作。当需要为所述波浪补偿装置充气时，打开所述第一控制气阀501和所述第三控制气阀505，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506的控制信号输入端，所述第一电控阀506导通，所述低压控制气瓶504中的低压气体通过所述第一电控阀506到达所述第一气动执行器507，从而控制所述第一气动执行器507打开所述工作气体导通阀508，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501和所述工作气体导通阀508到达所述工作气体调压阀509，经过所述工作气体调压阀509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。本实施例中，采用低压气体作为控制气体，以控制所述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波浪补偿装置的负荷承载能力。

需要说明的是，所述低压控制气瓶504的排气口处还设置有第三排气阀514，用于在需要时将所述低压控制气瓶504中的气体排出。

优选地，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还具有第一排气控制端；所述第二气动执行器512用于控制所述工作排气阀513的开启和关闭；

所述工作排气阀513的进气口连接所述工作气体导通阀508的进气口；所述低压控制气瓶504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；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的第一排气控制端。

在本实用新型实施例中，所述充气控制单元50中还设置有排气回路，为所述波浪补偿装置排气。具体地，当所述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的第一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504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509、所述工作气体导通阀508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，例如所述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。

在一个可选的实施方式中，所述被动补偿单元20还包括第一被动供油控制模块；

所述第一被动供油控制模块包括第一调压溢流阀、第二调压溢流阀、第一过滤器、第二过滤器和第一电液换向阀；所述控制单元10还具有第三供油控制端和第四供油控制端；

所述第一调压溢流阀的进油口用于连接所述油泵70的第二出油口，所述第一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100；所述第二调压溢流阀的进油口用于连接油泵70的第三出油口，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；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连接所述第一被动无杆腔油口2041，所述第一电液换向阀的第二出油口连接所述第二被动无杆腔油口2051，所述第一电液换向阀的第一控制信号输入端连接所述控制单元10的第三供油控制端，所述第一电液换向阀的第二控制信号输入端连接所述控制单元10的第四供油控制端。(未图示)

需要说明的是，在进行波浪补偿之前，需先为所述波浪补偿装置中的第一蓄能器201、第二蓄能器202、第一被动液压油缸204和第二被动液压油缸205充油。

需要说明的是，所述油泵70的第二出油口为所述被动补偿单元20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、所述第一被动液压油缸204和所述第二被动液压油缸205提供液压油；所述油泵70的第三出油口为所述被动补偿单元20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、所述第一被动液压油缸204或所述第二被动液压油缸205中的液压油出现泄露或损耗时，为其补充液压油。

在本实施方式中，所述第一被动液压油缸204和所述第二被动液压油缸205均选用单侧充油的液压油缸，即，所述第一被动液压油缸204上仅仅有一个油口——第一被动无杆腔油口2041，所述第一被动无杆腔油口2041位于所述第一被动液压油缸204的无杆腔的侧壁上。另外，所述第二被动液压油缸205的结构与所述第一被动油缸相同，此处不加赘述。

在本实施方式中，所述第一调压溢流阀和所述第二调压溢流阀用于限制油压，以防止供给所述被动补偿单元20的液压油的油压过高；具体地，所述第一调压溢流阀具有第一预设油压阈值，当所述第一调压溢流阀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的回油口以及所述第二过滤器流回油箱100；同理，所述第二调压溢流阀具有第二预设油压阈值，当所述第二调压溢流阀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的回油口以及所述第二过滤器流回油箱100。所述第一过滤器和所述第二过滤器用于滤除所述液压油内的杂质颗粒。所述第一电液换向阀为三位四通电液换向阀，所述第一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。

下面详述所述第一被动供油控制模块的工作原理：

在实际使用中，将所述第一调压溢流阀的进油口连接油泵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的出油口连接油箱100。

当需要给所述第一蓄能器201和所述第一被动液压油缸204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一电液换向阀的第一控制信号输入端，所述第一电液换向阀的第一出油口和其进油口连通，所述油泵70的第二出油口流出的液压油通过所述第一调压溢流阀、所述第一过滤器以及所述第一电液换向阀的进油口流向所述第一电液换向阀的第一出油口，从而给所述第一蓄能器201和所述第一被动液压油缸204充油；当需要给所述第二蓄能器202和所述第二被动液压油缸205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一电液换向阀的第二控制信号输入端，所述第一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一调压溢流阀、所述第一过滤器以及所述第一电液换向阀的进油口流向所述第一电液换向阀的第二出油口，从而给所述第二蓄能器202和所述第二被动液压油缸205充油。在此过程中，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的回油口和所述第二过滤器流回油箱100。

另外，在工作过程中，若需要为所述第一蓄能器201和所述第一被动液压油缸204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一电液换向阀的第一控制信号输入端，所述第一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二调压溢流阀、所述第一过滤器以及所述第一电液换向阀的进油口流向所述第一电液换向阀的第一出油口，从而给所述第一蓄能器201和所述第一被动液压油缸204补充液压油；若需要为所述第二蓄能器202和所述第二被动液压油缸205补充液压油，则所述控制单元10的第四供油控制端输出相应的控制信号至所述第一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。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二调压溢流阀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的回油口和所述第二过滤器流回油箱100。

优选地，所述第一被动液压油缸204还具有第一被动有杆腔油口2043，所述第二被动液压油缸205还具有第二被动有杆腔油口2053；

所述被动补偿单元20还包括第二被动供油控制模块206；所述第二被动供油控制模块206包括第三调压溢流阀2061、第四调压溢流阀2062、第三过滤器2063、第四过滤器2064、第二电液换向阀2065和第三电液换向阀2066；所述控制单元10还具有第五供油控制端、第六供油控制端、第七供油控制端和第八供油控制端；

所述第三调压溢流阀2061的进油口用于连接油泵70的第二出油口，所述第三调压溢流阀2061的出油口连接所述第三过滤器2063的进油口，所述第三调压溢流阀2061的回油口连接所述第四过滤器2064的进油口；所述第四调压溢流阀2062的进油口用于连接油泵70的第三出油口，所述第四调压溢流阀2062的出油口连接所述第三过滤器2063的进油口，所述第四调压溢流阀2062的回油口连接所述第四过滤器2064的进油口；所述第四过滤器2064的出油口用于连接油箱100；所述第三过滤器2063的出油口连接所述第二电液换向阀2065的进油口和所述第三电液换向阀2066的进油口；所述第二电液换向阀2065的第一出油口连接所述第一被动无杆腔油口2041(在图2中，用两个D标号表示该连接关系)，所述第二电液换向阀2065的第二出油口连接所述第一被动有杆腔油口2043(在图2中，用两个C标号表示该连接关系)，所述第二电液换向阀2065的第一控制信号输入端连接所述控制单元10的第五供油控制端，所述第二电液换向阀2065的第二控制信号输入端连接所述控制单元10的第六供油控制端；所述第三电液换向阀2066的第一出油口连接所述第二被动无杆腔油口2051(在图2中，用两个F标号表示该连接关系)，所述第三电液换向阀2066的第二出油口连接所述第二被动有杆腔油口2053(在图2中，用两个E标号表示该连接关系)，所述第三电液换向阀2066的第一控制信号输入端连接所述控制单元10的第七供油控制端，所述第三电液换向阀2066的第二控制信号输入端连接所述控制单元10的第八供油控制端。

在本实用新型实施例中，所述第一被动液压油缸204和所述第二被动液压油缸205均选用双侧充油的液压油缸，即，所述第一被动液压油缸204上具有两个油口——第一被动无杆腔油口2041和第一被动有杆腔油口2043，所述第一被动无杆腔油口2041位于所述第一被动液压油缸204的无杆腔的侧壁上，所述第一被动有杆腔油口2043位于所述第一被动液压油缸204的有杆腔的侧壁上。另外，所述第二被动液压油缸205的结构与所述第一被动油缸相同，此处不加赘述。需要说明的是，相较于上述实施方式中选用的单侧充油的液压油缸，使用双侧充油的液压油缸增强了所述波浪补偿装置的工作稳定性。

需要说明的是，在进行波浪补偿之前，需先为所述波浪补偿装置中的第一蓄能器201、第二蓄能器202、第一被动液压油缸204和第二被动液压油缸205充油。

需要说明的是，所述油泵70的第二出油口为所述被动补偿单元20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、所述第一被动液压油缸204和所述第二被动液压油缸205提供工作用油，所述油泵70的第三出油口为所述被动补偿单元20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、所述第一被动液压油缸204或所述第二被动液压油缸205中的液压油出现泄露或损耗时，为其补充液压油。

在本实用新型实施例中，所述第三调压溢流阀2061和所述第四调压溢流阀2062用于限制油压，以防止供给所述被动补偿单元20的液压油的油压过高；具体地，所述第三调压溢流阀2061具有第三预设油压阈值，当所述第三调压溢流阀2061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2061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2061的回油口以及所述第四过滤器2064流回油箱100；同理，所述第四调压溢流阀2062具有第四预设油压阈值，当所述第四调压溢流阀2062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2062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2062的回油口以及所述第四过滤器2064流回油箱100。所述第三过滤器2063和所述第四过滤器2064用于滤除所述液压油内的杂质颗粒。所述第二电液换向阀2065为三位四通电液换向阀，所述第二电液换向阀2065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，所述第三电液换向阀2066和所述第二电液换向阀2065的结构及工作原理均相同，此处不加赘述。

需要说明的是，在所述第一被动液压油缸204的第一被动有杆腔油口2043处还设置有第五泄放阀218，在所述第二被动液压油缸205的第二被动有杆腔油口2053处还设置有第六泄放阀219，分别用于在需要时将所述第一被动液压油缸204的有杆腔内的液压油和所述第二被动液压油缸205的有杆腔内的液压油排出。

下面详述所述第二被动供油控制模块206的工作原理：

在实际使用中，将所述第三调压溢流阀2061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2062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2064的出油口用于连接油箱100。

当需要给所述第一被动液压油缸204的无杆腔和所述第一蓄能器201充油，则所述控制单元10的第五供油控制端输出相应的控制信号至所述第二电液换向阀2065的第一控制信号输入端，所述第一电液换向阀的第一出油口和其进油口连通，所述油泵70的第二出油口流出的液压油通过所述第三调压溢流阀2061、所述第三过滤器2063以及所述第二电液换向阀2065的进油口流向所述第二电液换向阀2065的第一出油口，从而给所述第一被动液压油缸204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和所述第二被动液压油缸205的无杆腔充油时，所述控制单元10的第七供油控制端输出相应的控制信号至所述第三电液换向阀2066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三调压溢流阀2061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2061的回油口和所述第四过滤器2064流回油箱100。

当需要给所述第一被动液压油缸204的有杆腔充油时，所述控制单元10的第六供油控制端输出相应的控制信号至所述第二电液换向阀2065的第二控制信号输入端，所述第二电液换向阀2065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2061、所述第三过滤器2063以及所述第二电液换向阀2065的进油口流向所述第二电液换向阀2065的第二出油口，从而给所述第一被动液压油缸204的有杆腔充油；当需要给所述第二被动油缸的有杆腔充油时，所述控制单元10的第八供油控制端输出相应的控制信号至所述第三电液换向阀2066额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的第二出油口流出的液压油的油压高于所述第三调压溢流阀2061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2061的回油口和所述第四过滤器2064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和所述第一被动液压油缸204的无杆腔补充液压油，则所述控制单元10的第五供油控制端输出相应的控制信号至所述第二电液换向阀2065的第一控制信号输入端，所述第二电液换向阀2065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2061、所述第三过滤器2063以及所述第二电液换向阀2065的进油口流向所述第二电液换向阀2065的第一出油口，从而给所述第一蓄能器201和所述第一被动液压油缸204的无杆腔补充液压油；当需要为所述第二蓄能器202和所述第二被动液压油缸205的无杆腔补充液压油时，所述控制单元10的第七供油控制端输出相应的控制信号至所述第三电液换向阀2066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四调压溢流阀2062的第四预设油压阈值，则部分液压油通过所述第四调压溢流阀2062的回油口和所述第四过滤器2064流回油箱100。

若需要为所述第一被动液压油缸204的有杆腔补充液压油，则所述控制单元10的第六供油控制端输出相应的控制信号至所述第二电液换向阀2065的第二控制信号输入端，所述第二电液换向阀2065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2061、所述第三过滤器2063以及所述第二电液换向阀2065的进油口流向所述第二电液换向阀2065的第二出油口，从而给所述第一蓄能器201和所述第一被动液压油缸204的无杆腔补充液压油；当需要为所述第二被动液压油缸205的有杆腔补充液压油，所述控制单元10的第八供油控制端输出相应的控制信号至所述第三电液换向阀2066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四调压溢流阀2062的第四预设油压阈值，则部分液压油通过所述第四调压溢流阀2062的回油口和所述第四过滤器2064流回油箱100。

优选地，所述被动补偿单元20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设置在所述第一被动无杆腔油口2041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设置在所述第二被动无杆腔油口2051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。

在本实用新型实施例中，增设所述第一安全隔离阀207和所述第二安全隔离阀208，当所述第一被动活塞杆2042和所述第二被动活塞杆2052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和所述第一被动液压油缸204之间的油路，以及所述第二蓄能器202和所述第二被动液压油缸205之间的油路，即所述第一蓄能器201无法再向所述第一被动液压油缸204压入液压油，所述第二蓄能器202无法再向所述第二被动液压油缸205压入液压油，能够有效地防止所述第一被动活塞杆2042从所述第一被动液压油缸204中飞出，以及所述第二被动活塞杆2052从所述第二被动液压油缸205中飞出，增强了所述波浪补偿装置的安全性及可靠性。

优选地，所述被动补偿单元20还包括工作气瓶电控阀209和工作气瓶排气阀210；所述控制单元10还具有第二排气控制端；

所述工作气瓶电控阀209的进气口连接所述高压工作气瓶203的排气口，所述工作气瓶电控阀209的出气口连接所述工作气瓶排气阀210，所述工作气瓶电控阀209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。

在本实用新型实施例中，所述工作气瓶电控阀209和工作气瓶排气阀210用于在需要时将所述高压工作气瓶203中的气体排出，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的第二排气控制端输出相应的控制信号至所述工作气瓶电控阀209的控制信号输入端，所述工作气瓶电控阀209控制所述工作气瓶排气阀210打开，从而将所述高压工作气瓶203中的气体排出。

需要说明的是，通过所述工作气瓶电控阀209和工作气瓶排气阀210和上述通过充气控制单元50中的排气回路均可排气，但它们的区别在于，通过所述工作气瓶电控阀209和所述工作气瓶排气阀210排气较为精准，而通过充气控制单元50中的排气回路排气较为粗略。

优选地，所述传感器单元40包括用于采集所述第一蓄能器201的活塞位置信息的第一位置传感器401、用于采集所述第二蓄能器202的活塞位置信息的第二位置传感器402、用于采集所述第一被动液压油缸204的活塞位置信息的第三位置传感器403、用于采集所述第二被动液压油缸205的活塞位置信息的第四位置传感器404、用于采集所述主动液压油缸301的活塞位置信息的第五位置传感器405、用于采集钻井船的升沉位移的运动参考单元(未图示)、用于采集所述大钩60的升沉位移的大钩位移传感器(未图示)、用于采集所述被动液压油缸的油压的被动油压传感器406、用于采集所述主动液压油缸301的油压的主动油压传感器407、用于采集所述被动补偿单元20中工作气体的压力的工作气体压力传感器408，以及用于采集死绳端张力的张力传感器(未图示)。

在本实用新型实施例中，所述第一位置传感器401设置在所述第一蓄能器201的活塞上；所述第二位置传感器402设置在所述第二蓄能器202的活塞上；所述第三位置传感器403设置在所述第一被动液压油缸204的活塞上；所述第四位置传感器404设置在所述第二被动液压油缸205的活塞上；所述第五位置传感器405设置在所述主动液压油缸301的活塞上；所述运动参考单元设置在所述钻井船的船体上，用于采集所述钻井船的升沉位移，即所述钻井船的相应位置相对于海底的绝对位移；所述大钩位移传感器设置在所述大钩60上，用于采集所述大钩60的升沉位移，即所述大钩60相对于所述钻井船的相应位置的绝对位移；所述被动油压传感器406用于采集被动液压油缸中的液压油的油压，其可以设置在所述第一被动液压油缸204或者所述第二被动液压油缸205的油口处(无杆腔油口和有杆腔油口均可)，图中仅仅示出了设置在所述第一被动液压油缸204的第一被动无杆腔油口2041处的情况；所述主动油压传感器407用于采集所述主动液压油缸301中的液压油的油压，其可以设置在所述主动液压油缸301的油口处(有杆腔油口或无杆腔油口均可)，图中仅仅示出了设置在所述第一主动无杆腔油口3012处的情况；所述工作气体压力传感器408用于采集所述被动补偿单元20中工作气体的压力，其可以设置在所述高压工作气瓶203的气体进出口处；所述张力传感器设置在所述死绳端处，用于采集所述死绳端的张力。上述各个传感器实时采集相应的数据，并反馈至所述控制单元10。

需要说明的是，所述控制单元10能够根据所述第一位置传感器401采集的数据自动且精确地将所述第一蓄能器201的活塞调整至行程的中间位置，类似的，能够分别根据所述第二位置传感器402、第三位置传感器403、第四位置传感器404、第五位置传感器405采集的数据自动且精确地将所述第二蓄能器202、所述第一被动液压油缸204、所述第二被动液压油缸205、所述主动液压油缸301的活塞调整至行程的中间位置，调整过程无需用户用肉眼观察，且无需用户手动调整，简化了调整过程，增加了调整的准确性，能更好的满足用户需求。

需要说明的是，所述控制单元10能够根据所述运动参考单元采集的所述钻井船的升沉位移获取所述钻井船的升沉速度，以及结合所述升沉位移和预存的历史升沉数据获取所述钻井船的升沉趋势，进而根据所述升沉位移、升沉速度以及所述升沉趋势生成主动预测补偿信号，以控制所述主动供油控制模块302的工作，使得所述油泵70为所述主动液压油缸301的无杆腔充油或者为所述主动液压油缸301的有杆腔充油，进而补偿所述大钩60将因海浪作用产生的升沉位移。

另外，所述控制单元10还能够根据所述大钩位移传感器采集的所述大钩60的升沉位移获取所述大钩60的升沉速度和所述大钩60的升沉趋势，并且，根据所述被动油压传感器406采集的被动液压油缸的油压、所述主动油压传感器407采集的所述主动液压油缸301的油压、以及所述张力传感器采集的死绳端张力获取钻压，以及根据所述大钩60的升沉趋势获取钻压变化趋势，进而根据所述大钩60的升沉位移、升沉速度和升沉趋势、所述钻压和所述钻压变化趋势生成主动二次补偿信号，以控制所述主动供油控制模块302的工作，使得所述油泵70为所述主动液压油缸301的无杆腔或者有杆腔充油，进而进一步补偿所述大钩60因海浪作用产生的升沉位移。

优选地，所述控制单元10还具有第九供油控制端；所述主动控制模块还具有第三受控端，所述第三受控端连接所述控制单元10的第九供油控制端；

所述主动供油控制模块302还包括第五调压溢流阀3021、第五过滤器3022、第六过滤器3023、比例换向阀3024、电磁换向阀3025、第一逻辑芯3026、第二逻辑芯3027、第一单向导通阀3028和第二单向导通阀3029；

所述第五调压溢流阀3021的进油口连接所述主动供油控制模块302的进油口，所述第五调压溢流阀3021的出油口连接所述第五过滤器3022的进油口，所述第五调压溢流阀3021的回油口连接所述第六过滤器3023的进油口；

所述第五过滤器3022的出油口连接所述比例换向阀3024的第一进油口和所述电磁换向阀3025的第一进油口，且所述第五过滤器3022的出油口还通过所述第一单向导通阀3028连接所述主动供油控制模块302的第二出油口；

所述比例换向阀3024的第二进油口连接所述第六过滤器3023的进油口，所述比例换向阀3024的第一出油口连接所述主动供油控制模块302的第一出油口，所述比例换向阀3024的第二出油口通过所述第二单向导通阀3029连接所述主动供油控制模块302的第二出油口，所述比例换向阀3024的第一控制信号输入端连接所述主动供油模块的第一受控端，所述比例换向阀3024的第二控制信号输入端连接所述主动供油模块的第二受控端；

所述电磁换向阀3025的第二进油口连接所述第六过滤器3023的进油口，所述电磁换向阀3025的出油口连接所述第一逻辑芯3026的控制油口和所述第二逻辑芯3027的控制油口，所述电磁换向阀3025的控制信号输入端连接所述主动供油模块的第三受控端；

所述第一逻辑芯3026的第一油口连接所述主动控制供油模块的第一出油口，所述第一逻辑芯3026的第二油口连接所述第六过滤器3023的进油口；

所述第二逻辑芯3027的第一油口连接所述主动供油控制模块302的第二出油口，所述第二逻辑芯3027的第二油口连接所述第六过滤器3023的进油口；

所述第六过滤器3023的出油口用于连接油箱100。

需要说明的是，在图2中，用两个A标号表示所述主动供油控制模块302的第一出油口和所述主动液压油缸301的主动有杆腔油口连接，用两个B标号表示所述主动供油控制模块302的第二出油口和所述主动液压油缸301的主动无杆腔油口连接。

需要说明的是，所述主动供油控制模块302用于控制油泵70和所述主动液压油缸301之间的供油通路的连通和隔断，其可以有多种结构，例如，形如上述第一被动供油控制模块，电液换向阀的第一出油口连接所述主动供油控制模块302的第一出油口，即连接所述主动液压油缸301的有杆腔油口，所述电液换向阀的第二出油口连接所述主动供油控制模块302的第二出油口，即连接所述主动液压油缸301的无杆腔油口，其他连接关系参考所述第一被动供油控制模块的结构，此处不加赘述，但在上述结构中，在所述海浪作用下，所述主动液压油缸301始终具有补偿功能，然而，有时候用户并不希望所述主动液压油缸301进行主动补偿操作。

因此，在本实用新型实施例中，所述主动供油控制模块302具有悬浮/补偿切换功能，即，所述主动供油控制模块302可以根据所述控制单元10的第九供油控制端输出的控制信号控制所述主动液压油缸301的主动活塞杆3013是否跟随所述大钩60运动，即是否能够进行主动补偿操作。本实施方式能够根据用户需求控制所述主动补偿单元30的工作状态，丰富了波浪补偿装置的功能，能更好的满足用户需求。

在本实用新型实施例中，所述第五调压溢流阀3021用于限制油压，以防止供给所述主动补偿单元30的液压油的油压过高；具体地，所述第五调压溢流阀3021具有第五预设油压阈值，当所述第五调压溢流阀3021的进油口流入的液压油的油压高于所述第五预设油压阈值时，所述第五调压溢流阀3021的进油口和回油口连通，部分液压油通过所述第五调压溢流阀3021的回油口以及所述第六过滤器3023流回油箱100。所述第五过滤器3022和所述第六过滤器3023用于滤除所述液压油内的杂质颗粒。所述比例换向阀3024为三位四通电液换向阀，所述比例换向阀3024具有第一控制信号输入端、第二控制信号输入端、第一进油口、第二进油口、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第二进油口连通，所述第二出油口与所述第一进油口连通，当所述第二控制信号输入端有相应的控制信号输入时，所述第一出油口与所述第一进油口连通，所述第二出油口与所述第二进油口连通，所述电磁换向阀3025具有控制信号输入端、第一进油口、第二进油口和出油口，当所述电磁换向阀3025的控制信号输入端有相应的控制信号输入时，所述第一进油口与所述出油口连通，当所述电磁换向阀3025的控制信号输入端没有相应的控制信号输入时，所述第二进油口与所述出油口连通。所述第一逻辑芯3026具有第一油口、第二油口和控制油口，当所述控制油口没有液压油输入或者其输入的液压油的油压低于预设的油压时，所述第一油口和所述第二油口连通，当所述控制油口输入的液压油的油压高于所述预设的油压时，所述第一油口和所述第二油口隔断，即相当于一个弹簧开关，所述第二逻辑芯3027与所述第一逻辑芯3026的结构及功能均相同，此处不加赘述。

下面将详述本实施例中的主动供油控制模块302的工作原理：

当所述控制单元10的第九供油控制端输出相应的控制信号至所述电磁换向阀3025的控制信号输入端，所述油泵70输出的高压液压油无法到达所述第一逻辑芯3026和所述第二逻辑芯3027的控制油口，因此，所述第一逻辑芯3026的第一油口和第二油口连通，所述第二逻辑芯3027的第一油口和第二油口连通，即等效于所述主动液压油缸301的主动有杆腔油口3011和主动无杆腔油口3012连通，所述主动液压油缸301的活塞的两端始终不会产生压力差，因此，所述主动活塞杆3013将跟随与所述大钩60运动，即，所述主动活塞杆3013无法对所述大钩60施加作用力，无主动补偿操作；当所述控制单元10的第九供油控制端没有输出相应的控制信号至所述电磁换向阀3025的控制信号输入端时，所述油泵70输出的高压液压油能够到达所述第一逻辑芯3026和所述第二逻辑芯3027的控制油口，因此，所述第一逻辑芯3026的第一油口和第二油口隔断，所述第二逻辑芯3027的第一油口和第二油口隔断，即所述主动液压油缸301的主动有杆腔油口3011和主动无杆腔油口3012不连通，所述主动液压油缸301的活塞的两端能够在相应的情况下产生相应的压力差，因此，在所述大钩60产生升沉运动时，即，所述主动活塞杆3013能够对所述大钩60施加相应的作用力，存在主动补偿操作。

具体地，所述主动补偿单元30的工作状态分为四种，分别为：所述主动活塞杆3013跟随所述大钩60向上运动、所述主动活塞杆3013跟随所述大钩60向下运动、所述主动活塞杆3013在所述控制单元10的控制下向上运动，从而带动所述大钩60向上运动、以及所述主动活塞杆3013在所述控制单元10的控制下向下运动，从而带动所述大钩60向下运动。下面将分别详述它们的工作过程。

一、所述主动活塞杆3013跟随所述大钩60向上运动。

当所述控制单元10的第九供油控制端没有输出相应的控制信号至所述电磁换向阀3025的控制信号输入端，且所述主动活塞杆3013跟随所述大钩60向上运动时，所述主动液压油缸301的无杆腔内的液压油被压出，被压出的液压油经过所述第一逻辑芯3026的第一油口，从所述第一逻辑芯3026的第二油口流出，一部分向下经所述第六过滤器3023过滤后流回油箱100，另一部分依次经过所述第二逻辑芯3027的第二油口和第一油口流向所述主动液压油缸301的有杆腔内，在此过程中，所述主动液压油缸301的有杆腔和无杆腔内的液压油均为润滑作用。

二、所述主动活塞杆3013跟随所述大钩60向下运动。

当所述控制单元10的第九供油控制端没有输出相应的控制信号至所述电磁换向阀3025的控制信号输入端，且所述主动活塞杆3013跟随所述大钩60向下运动时，所述主动液压油缸301的有杆腔内的液压油被压出，被压出的液压油经过所述第二逻辑芯3027的第一油口，从所述第二逻辑芯3027的第二油口流向所述第一逻辑芯3026的第二油口，进而从所述第一逻辑芯3026的第一油口流出至所述主动液压油缸301的无杆腔内，另外，油箱100内的液压油在虹吸作用下，通过所述第六过滤器3023流向所述第一逻辑芯3026的第二油口，进而从所述第一逻辑芯3026的第一油口流出至所述主动液压油缸301的无杆腔内，在此过程中，所述主动液压油缸301的有杆腔和无杆腔内的液压油也均为润滑作用。

三、所述主动活塞杆3013在所述控制单元10的控制下向下运动，从而带动所述大钩60向下运动。

当所述控制单元10检测到所述大钩60向上运动时，所述控制单元10的第九供油控制端输出相应的控制信号至所述电磁换向阀3025的控制信号输入端，且其第二供油控制端输出相应的控制信号至所述比例换向阀3024的第二控制信号输入端，所述油泵70的第一出油口流出高压液压油，经过所述第五调压溢流阀3021和第五过滤器3022后，一部分高压液压油再经过所述电磁换向阀3025的第二进油口及出油口流至所述第一逻辑芯3026和所述第二逻辑芯3027的控制油口，使得所述第一逻辑芯3026的第一油口和第二油口隔断，所述第二逻辑芯3027的第一油口和第二油口隔断，即所述主动液压油缸301的主动有杆腔油口3011和主动无杆腔油口3012不连通。另一部分再经过所述比例换向阀3024的第一进油口，从所述比例换向阀3024的第一出油口流出至所述主动液压油缸301的无杆腔内，为所述主动液压油缸301的无杆腔充油，所述主动液压油缸301的主动活塞杆3013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因海浪作用产生的上升位移。并且，当所述主动活塞杆3013向下运动时，所述主动液压油缸301的有杆腔内的液压油被压出，被压出的液压油经过所述第二单向导通阀3029后，从所述比例换向阀3024的第一进油口流入，进而从所述比例换向阀3024的第一出油口流出至所述主动液压油缸301的无杆腔内，以为所述主动液压油缸301的无杆腔补充液压油，由于所述主动液压油的有杆腔流出的液压油直接为高压液压油，因此，可以用所述主动液压油的有杆腔流出的液压油为所述主动液压油缸301的无杆腔补充部分液压油，这样可以减少所述油泵70需要为所述主动液压油缸301的有杆腔提供的高压液压油，即减少了油泵70的工作量，有效地节约了能源。

四、所述主动活塞杆3013在所述控制单元10的控制下向上运动，从而带动所述大钩60向上运动。

当所述控制单元10检测到所述大钩60向下运动时，所述控制单元10的第九供油控制端输出相应的控制信号至所述电磁换向阀3025的控制信号输入端，且其第一供油控制端输出相应的控制信号至所述比例换向阀3024的第一控制信号输入端，所述油泵70的第一出油口流出的高压液压油，经过所述第五调压溢流阀3021和第五过滤器3022后，一部分高压液压油经过所述电磁换向阀3025的第二进油口及出油口流至所述第一逻辑芯3026和所述第二逻辑芯3027的控制油口，使得所述第一逻辑芯3026的第一油口和第二油口隔断，所述第二逻辑芯3027的第一油口和第二油口隔断，即所述主动液压油缸301的主动有杆腔油口3011和主动无杆腔油口3012不连通。另一部分高压液压油再经过所述比例换向阀3024的第一进油口，从所述比例换向阀3024的第二出油口流出，进而经过所述第一单向导通阀3028后流向所述主动液压油缸301的有杆腔内，为所述主动液压油缸301的有杆腔充油，所述主动液压油缸301的主动活塞杆3013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因海浪作用产生的下沉位移，并且，当所述主动活塞杆3013向上运动时，所述主动液压油缸301的无杆腔内的液压油被压出，被压出的液压油从所述比例换向阀3024的第一出油口流入，进而从所述比例换向阀3024的第二进油口流出，经过所述第六过滤器3023后流回油箱100。

优选地，所述控制单元10包括微控制器101、交换机102和PLC控制器103；所述微控制器101通过现场总线的方式连接所述交换机102，所述交换机102通过所述现场总线的方式连接所述PLC控制器103。

在本实用新型实施例中，所述微控制器101用于解析所述传感器单元40采集的数据以及生成相应的控制指令，所述交换机102用于实现数据及控制指令的转发，所述PLC控制器103用于实现数据格式的转换。可以理解的是，具体实施时，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。

本实用新型实施例提供的波浪补偿装置，通过设置控制单元10、被动补偿单元20、主动补偿单元30和传感器单元40；被动补偿单元20中的第一被动液压油缸204和第二被动液压油缸205对称设置在所述大钩60的两端，第一被动液压油缸204的第一被动活塞杆2042连接所述大钩60的一端，第二被动液压油缸205的第二被动活塞杆2052连接所述大钩60的另一端；主动补偿单元30包括倒置连接于大钩60的主动液压油缸301和主动供油控制模块302；主动供油控制模块302包括第一出油口、第二出油口、第一受控端、第二受控端和用于连接油泵的第一出油口的进油口，第一出油口连接主动液压油缸301的主动有杆腔油口3011，第二出油口连接主动液压油缸301的主动无杆腔油口3012，第一受控端连接控制单元10的第一供油控制端，第二受控端连接控制单元10的第二供油控制端。可见，本实用新型结合被动补偿和主动补偿，提高了补偿精度，减少了动力能源的投入，从而能够更好地适应海况恶劣且钻柱负载大的深海钻井作业。

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