基于AMESim的浮式钻井平台钻柱升沉补偿系统仿真研究

针对海浪升沉运动对钻柱和钻压的影响,设计基于电液比例阀控制非对称油缸的海洋浮式钻井平台钻柱升沉补偿系统。通过对系统中电液比例阀和液压缸进行分析,搭建了基于AMESim软件的主动补偿和半主动补偿系统仿真模型,运用PID控制算法进行仿真研究。仿真结果表明,设计的补偿系统具有较好的补偿效果。该模型可为升沉补偿系统研究提供参考。     

复合液压缸式半主动升沉补偿系统建模及仿真

为提高深海有缆水下机器人吊放作业的安全性,提出一种复合液压缸式半主动升沉补偿系统,介绍系统的工作原理,并利用AMESim分别建立了系统在被动升沉补偿模式与半主动升沉补偿模式下的仿真模型。对比分析了不同升沉频率下系统的补偿性能和补偿过程中复合液压缸活塞位移与蓄能器压力的变化规律。分析结果表明,所提出的半主动升沉补偿系统能有效降低周期性母船升沉运动对铠缆张力和中继器位移的影响。     

基于AMESim的半主动式升沉补偿系统仿真研究

为进一步研究半主动式升沉补偿的补偿工作机制,在对半主动式升沉补偿装置补偿原理分析的基础上,对装置中的气液储能器和主动补偿缸进行了力学分析和流量连续性分析,并基于AMESim软件对补偿系统进行建模和仿真分析。结果表明:补偿过程中大钩位移随时间变化范围较小,处于小幅值正弦波动范围内,系统能耗曲线近似呈线性上升趋势以及气液储能器压力曲线变化整体趋于平稳。该系统仿真结果能为半主动式升沉补偿装置的设计改进和技术发展提供参考,进一步提高系统的补偿效率和降低能耗。     

主动式钻柱升沉补偿系统模拟实验及仿真

根据主动式钻柱升沉补偿系统的工作原理,设计并搭建了主动式钻柱升沉补偿系统模拟实验台,利用AMESim软件建立实验台模型并得到补偿缸缸体和活塞杆的位移仿真曲线,利用Matlab／Simulink的xPC Target模块搭建实时控制系统并进行实验。结果表明,同一组PID参数下的仿真结果和实验结果具有较好的一致性,AMESim和Matlab／Simulink软件的应用可以提高升沉补偿系统的设计效率。     

基于AMESim的采矿船升沉补偿系统能耗分析

因为浪涌产生的升沉运动会对采矿船的作业造成巨大的负面影响，所以需要升沉补偿系统来保障采矿船作业的安全性和稳定性。升沉补偿系统可分为被动式、主动式和主被动式，主被动式是主动模块和被动模块的结合。针对被动式补偿精度不高、主动式系统能耗过大的缺点，设计一套主被动升沉补偿系统，利用AMESim软件搭建2 MN主被动升沉补偿模型，并与相关试验结合，先证明建立的仿真模型是可信的，然后在不同负载、不同波浪周期、不同波浪幅值下模拟主被动升沉补偿系统主动模块能耗功率特性。结果表明：主动补偿模块功率的平均贡献比在20%左右，被动补偿模块承担约80%,体现了主被动升沉补偿系统的节能性。     

水下拖曳升沉补偿负载模拟加载系统的设计

提出并设计了一种水下拖曳升沉补偿负载模拟加载系统,通过张力模拟信号发生器对水下拖曳升沉补偿系统的负载理论值进行实时计算,采用电液比例溢流阀控制液压马达驱动加载液压绞车实现对升沉补偿系统的加载.应用Simulink工具建立了液压加载系统的仿真模型,并对其性能进行了仿真研究.仿真结果表明,该负载模拟加载系统能够对水下拖曳升沉补偿系统的负载进行准确模拟.     

主动式钻柱升沉补偿模拟实验台控制系统设计

根据主动式钻柱升沉补偿系统控制原理,设计并搭建了主动式钻柱升沉补偿系统模拟实验台。利用Matlab/Simulink的x PC target模块搭建实时控制系统,将模糊PID控制器应用在升沉补偿控制系统中,并进行了实验。利用Lab VIEW软件开发了上位机界面。结果表明:基于模糊PID的控制系统具有良好的补偿性能,能够补偿高低不同频率的升沉运动。     

绞车型升沉补偿模拟系统的压力脉动分析及实验

为了研究脉动对绞车型升沉补偿系统的平稳性影响,在搭建升沉补偿模拟实验台液压系统的基础上,理论分析影响柱塞泵控液压系统的流量脉动和压力脉动的因素,通过实验测试直驱柱塞泵控马达液压系统压力脉动的规律与计算机仿真柱塞泵控液压系统所得的压力的脉动规律基本一致。并开展实验,验证高压腔体积和泵转速对直驱容积泵控马达液压系统压力脉动的影响与理论、仿真是一致的。     

力伺服波浪补偿吊机的液压系统研究

波浪补偿吊机大多数采用速度伺服液压控制系统来减少海上风浪的影响,而对力伺服液压控制系统的研究较少,因此对力伺服波浪补偿吊机的液压系统研究具有重要的意义。明确力伺服波浪补偿起吊机的技术要求,分析执行元件的工作状况,确定执行元件的主要参数;制定出符合实际工况的波浪补偿吊机的液压系统原理图,通过参数计算确定液压系统元件的型号;并对力伺服波浪补偿吊机的液压系统性能进行验算,判断其液压系统设计是否合理,进而改进和完善液压系统。     

深海采矿装置重载三维运动补偿系统的设计与仿真

设计了一种由升沉补偿机构、纵移补偿机构和横移补偿机构组成的重载三维运动补偿系统,利用SIMULINK和功率键合图理论建立了三维运动补偿系统的仿真模型,分析了其对控制策略的要求,对系统的补偿过程进行了仿真研究.     

液压缸直接作用式隔水管张紧系统多学科仿真分析与研究

为了对液压缸直接作用式隔水管张紧系统样机设计方案进行原理验证,基于SimulationX多学科仿真软件构建了气液回路和多体机械系统的联动模型,分别在正常钻井作业、对称布置的两套张紧液压缸失效和隔水管紧急解脱3种工况模式下对张紧系统开展了动态响应分析研究。研究表明:在正常钻井作业工况下,张紧系统的中位张力、补偿精度、蓄能器气体压力达到设计目标,并满足规范标准的要求;对称布置的两套液压缸失效后,通过增加中位压力值,仍可保持足够的系统张力;在隔水管下部总成和防喷器组发生紧急解脱后,张紧液缸行程小于设计最大行程,活塞和缸体之间没有发生碰撞,蓄能器压力波动基本保持稳定。研究结果对于液压缸直接作用式隔水管张紧系统的研制具有重要的意义。     

基于升沉补偿平台多缸同步的控制策略研究

为保证升沉补偿平台的上平台在6个液压缸运动过程中始终处于相对平稳状态,提出一种将广义预测控制与相邻交叉耦合控制相结合的控制策略,实现对平台6个液压缸的位置同步控制。采用广义预测控制作为每个液压伺服通道的位置控制器,加入相邻交叉耦合同步控制方式,使每个液压伺服通道的液压缸考虑与其相邻两通道液压缸之间的同步误差,获得新的控制量,对6个液压缸进行同步控制;利用MATLAB进行仿真。结果表明：系统响应速度快,具有较好的位置控制和同步控制性能;将基于广义预测控制的相邻交叉耦合同步控制方法应用于升沉补偿平台,简化了控制器结构,协调6个液压伺服通道,在一定程度上减小了负载扰动对平台稳定性的影响。     

超深浮式钻井绞车型升沉补偿系统绞车体结构设计

介绍一种超深浮式钻井绞车型升沉补偿系统的原理。对绞车体进行了参数计算和结构设计,采用Solid Works建立了绞车体的三维实体模型,利用ANSYS Workbench进行了绞车体的有限元分析。结果表明:结构布局合理,结构强度符合静力学要求。研究结果将为绞车型升沉补偿系统的结构设计提供参考。     

直驱绞车型升沉补偿系统模拟实验台液压系统的研究

提出了一种基于直驱容积控制用来模拟绞车型升沉补偿系统的实验台方案,利用AMESim软件搭建了该系统的模型,确定了系统的结构和参数,设计了一个伺服电机调速控制和变量泵调排量联合控制器和能量计算器,并对其补偿特性仿真分析和整个系统的能量值计算。结果表明:该系统具有良好的补偿特性,所提出的实验方案可行,控制器的设计能够较好地实现直驱联合控制。能量值计算表明复合控制相对单一的伺服调速控制或单一变排量控制具有明显节能效果。这一成果为实验台的搭建提供了参考。     

链式打捞同步提升液压系统的设计

链式打捞装置是一种打捞专用设备,主要适用于浅海打捞,也可用于江河打捞。该装置采用机械式液压同步回路,系统采用负载敏感系统,不仅能满足多执行器同时动作的要求,同时能提高系统效率,减少发热。为解决打捞过程中驳船受海浪升沉运动引起的链条张拉力变化问题,系统采用被动式波浪补偿系统,利用蓄能器站吸收冲击,同时对系统进行了动力学分析,建立了相应数学模型,通过MATLAB/Simulink仿真,设计了蓄能器站,有效地减弱了驳船升沉所引起的链条张拉力变化大的影响,使得打捞过程变得更为平稳可靠,保证了打捞过程的安全。     

升沉补偿模拟试验系统的设计与实验研究

提出和研制了深海采矿扬矿管的主动型升沉补偿模拟试验系统，实现了采矿船的升沉模拟和升沉补偿模拟，并进行了实验研究。实验的结果证明，采用电液比例阀控缸执行机构进行主动升沉补偿的方案是可行的和有效的，采用高性能的电液比例方向阀和合适的控制策略可以获得很高的升沉补偿精度。     

全液压牙轮钻机可移动液压动力装置的设计

设计一种可移动液压动力装置,解决电动全液压牙轮钻机远距离行走效率低下的问题。设计中包含快速连接系统,大大提高使用效率。集成行走模式和救援模式可以为钻机行走液压系统和辅助液压系统提供动力,解决电动或柴动钻机因各类故障而无法及时转移场地的难题。利用Automation Studio软件建立辅助动力系统模型,分析系统风险点,得出了最优参数。完成了整机装配和测试,测试结果表明可移动液压动力装置满足设计要求。     

基于AMESim和MATLAB的隧道多功能台车联动调平回路仿真分析

对隧道多功能作业台车液压系统的联动调平回路进行设计。从调平油缸的运动特性和联动调平问题角度出发,分析隧道多功能作业台车液压系统的联动调平回路可行性。并利用AMESim和MATLAB软件建立仿真模型进行联合仿真。根据仿真数据,所设计的回路能够满足实际工况要求。