一种电驱动主动升沉补偿海洋绞车的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种海洋绞车，特别涉及涉及一种电驱动主动升沉补偿海洋绞车。
【背景技术】
[0002]海洋绞车主要指依托科学考察船、海洋资源勘探船、海洋工程辅助船，海底铺管船等海洋工程船舶用于提升和下放重物的绞车。海洋绞车作业环境恶劣，工作载荷不稳定，安全可靠性要求高。海洋绞车必须具有适应波浪起伏的升沉补偿功能、足够大的滚筒尺寸和缠绳容量、能够与滚筒协调动作的排缆机构以及安全可靠的刹车装置。
[0003]海洋绞车结构主要有两种类型，即单卷筒一体化绞车和牵引机构与储缆机构各自分开、前后布置的分离式绞车收放系统。单卷筒一体化绞车适合安装在海洋船舶的甲板上，具有负载小、系统简单、结构紧凑、运输与安装方便、制造成本低等特点，能很好的完成投放和回收工作，但收放重物的重量直接作用在绞车卷筒和缆绳上，导致绞车卷筒上缆绳的张力、缆绳之间的摩擦和挤压很大，会加剧钢缆磨损，缩短使用寿命等不足。目前丹麦MacArtney公司、美国Dynacon公司、江苏海泰船舶成套设备有限公司、上海劳雷仪器系统有限公司等都生产单卷筒一体化海洋绞车。分离式绞车收放系统主要由牵引绞车和储缆绞车两部分组成，牵引绞车布置在收放架的后面，排缆机构和储缆机构依次顺序布置在牵引绞车的后面。牵引绞车由结构相同、顺序排列的两个绞盘构成，每个绞盘上带有6-8个平行或以一定角度倾斜缆槽。绞车工作时，缆绳由负重端进入牵引绞车，依次在牵引绞车的两个绞盘上缠绕多圈后(通常有6 -8个缆槽)，两个绞车盘同步驱动，由缆槽与缆绳之间的摩擦力完成提升或下放功能。由于缆绳在牵引绞车缠绕圈数较多，缆绳与绳槽摩擦力作用使牵引绞车后端(与储缆绞车连接)的张力相对于前端(负载连接端)大大减少。并且由于储缆绞车缆索承受的张力较小，还可以大大减少深海绞车多层排缆对脐带缆的破坏。但这种分离式绞车的结构相对较复杂，尺寸较庞大，运输和安装所需空间较大，适合安装在船舱内或船舶甲板空间比较富余的场合。目前挪威Odim公司和美国Dynacon公司都生产这种分离式绞车收放系统，其中挪威Odim公司主要生产电驱动绞车，而美国Dynacon公司主要生产液压驱动绞车。
[0004]海洋绞车工作环境复杂恶劣，工作空间受限，维修安装不便，而且海洋绞车吊装对象一般都是价格高昂精密仪器设备。为了确保这些贵重设备的安全收放，提高海洋绞车的安全可靠性，通常采用多台变频器、多台电机对绞车卷筒进行拖动，这就涉及到多台变频器、多台电机拖动同一负载的同步协调控制问题以及主传动系统功率冗余配置问题。多电机同步控制技术是采取有效的控制措施，研宄多台变频器、多台电动机的同步协调控制技术，实现多台电机的同步拖动，即转矩、功率分配均匀，达到整个调速范围内平滑无脉动，低速运行平稳，提高多电机传动系统的动态性能与稳态性能，协调各个电机间的正常运作，确保海洋绞车安全可靠地运行。主传动系统功率冗余配置一方面海洋绞车驱动电机配备足够大的功率，保证海洋绞车正常收放以及升沉补偿功能；另一方面配置的功率要分散，即根据要求的总功率，由多台电动机平均分配。如丹麦MacArtney新型海洋绞车的电机冗余配备6台，在复杂恶劣的海洋工作环境下，如果其中1-3台电机出现故障，剩余的电机正常工作仍然能保证海洋绞车安全可靠运行，确保贵重设备的安全回收。
[0005]升沉补偿系统可分为被动式升沉补偿系统和主动式升沉补偿系统，被动式升沉补偿系统通常以气体弹簧、液压系统等形式实现被动补偿，基本不消耗能量，但补偿精度较低，且需要较大的蓄能器体积。主动式升沉补偿系统通常是设置致动器以主动补偿升沉运动带来的影响，其主要特点是补偿精度高，抗干扰能力强，但需消耗较多能量。在文献中已经描述的许多主动升沉补偿系统，通常由液压或气压系统驱动。液压或气压主动升沉补偿主要特点是主动升沉补偿系统采用液压或气压控制系统驱动绞车。然而，该类海洋绞车系统结构相对复杂，且存在液压或气压中工作流体泄漏的风险。
[0006]国外已经开展了电驱动海洋绞车的研宄，并有相关产品面世，其主要原理是在传统海洋绞车的基础上将电机驱动升沉运动中的负载。
【发明内容】
[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、使用寿命长、工作稳定可靠并且能够实现主动升沉补偿的电驱动主动升沉补偿海洋绞车。
[0008]本实用新型解决上述问题的技术方案:一种电驱动主动升沉补偿海洋绞车，包括缆绳收放系统、自动排缆系统、刹车系统和主动升沉补偿系统，所述缆绳收放系统包括卷筒支撑底架、卷筒和主传动系统，主传动系统安装在卷筒的一侧，卷筒的另一侧设有刹车盘，刹车盘上设有刹车系统，自动排缆系统位于卷筒后方，所述主动升沉补偿系统分别与主传动系统、自动排缆系统、刹车系统相连，主传动系统包括多个卷筒驱动电机、多个行星减速器、轮系和转盘轴承，行星减速器安装在减速器固定架上，减速器固定架固定在卷筒支撑底架上，每个卷筒驱动电机均与一个行星减速器相连，行星减速器经轮系与卷筒主轴相连，所述卷筒两端分别固定在两个转盘轴承内圈上，两个转盘轴承外圈固定在轴承座上，轴承座安装在卷筒支撑底架上。
[0009]上述电驱动主动升沉补偿海洋绞车中，所述轮系包括多个第一齿轮和一个第二齿轮，行星减速器与第一齿轮连接，第二齿轮安装在滚筒主轴上，第一齿轮与第二齿轮相啮合，驱动转盘轴承的带齿轮内圈。
[0010]上述电驱动主动升沉补偿海洋绞车中，所述自动排缆系统包括排绳驱动电机、蜗轮蜗杆减速器、丝杆、排绳导向杆、导向滑架、缆绳导向轮安装架、缆绳导向轮、排绳机架，排绳驱动电机、蜗轮蜗杆减速器、丝杆、排绳导向杆均安装在排绳机架上，排绳驱动电机经蜗轮蜗杆减速器与丝杆相连，排绳导向杆安装在丝杆旁且与丝杆平行，导向滑架活动套接在排绳导向杆上，导向滑架上固设有丝杆螺母，丝杆螺母与丝杆螺纹连接，缆绳导向轮安装架用第一销轴安装在导向滑架上，所述缆绳导向轮用第二销轴安装在缆绳导向轮安装架上。
[0011]上述电驱动主动升沉补偿海洋绞车中，所述刹车系统包括液压装置与制动器，所述液压装置包括油缸、电机、恒压泵、第一单向阀、第二单向阀、第一过滤器、第二过滤器、第三过滤器、溢流阀、压力表、蓄能器、电磁换向阀、单向节流阀，油缸、第一过滤器、恒压泵、第一单向阀、第二过滤器、第二单向阀、电磁换向阀通过管路依次连接，所述电机与恒压泵相连，溢流阀的一端连接在第二过滤器与第二单向阀之间的管路上，另一端分别连接电磁换向阀、第三过滤器的一端，第三过滤器的另一端与油缸相连，所述压力表、蓄能器均连接在第二单向阀与电磁换向阀之间的管路上。
[0012]上述电驱动主动升沉补偿海洋绞车中，所述制动器包括导柱、固定板、导柱连接板、刹车片托架、刹车片、液压缸，固定板通过第一螺栓固定在卷筒支撑底架上，固定板两侧各设有一个导柱，两导柱下端通过第二螺栓固定在固定板上，两导柱的顶端通过导柱连接板固定，所述刹车片托架两端分别套装在两根导柱上，液压缸和刹车片均固定在刹车片托架上。
[0013]上述电驱动主动升沉补偿海洋绞车中，所述主动升沉补偿系统包括控制器、加速度传感器、张力传感器、深度传感器、所述加速度传感器安装在母船上，采集母船的加速度信号并送入控制器，张力传感器安装在缆绳上，采集缆绳张力信号并送入控制器，深度传感器安装在水下作业装备上，采集缆绳释放长度信号兵送入控制器，控制器与主传动系统、自动排缆系统、刹车系统相连。
[0014]本实用新型的有益效果在于:
[0015]1、本海洋绞车采用交流变频电驱动单轴结构型式，相比传统液压驱动绞车，具有操作方