深水臍帶纜鋪設裝置液壓與控制系統(tǒng)研究.pdf

1、深水臍帶纜鋪設裝置是海洋石油輸送管道鋪設中的關鍵特種裝備,本課題源于“國家科技重大專項大型油氣田及煤層氣開發(fā)”南海深水油氣開發(fā)示范工程,該設備的研制對于提高深海石油輸送管道鋪設的自動化水平具有重要意義。
　　在深水臍帶纜鋪設裝置的工作過程中,液壓系統(tǒng)實現(xiàn)了夾緊臍帶纜、履帶張緊、設備傾角調整的功能;控制系統(tǒng)實現(xiàn)了履帶正反向輸送、臍帶纜恒張力鋪設功能。由于設備的使用過程中對液壓夾緊的夾緊力、履帶的輸送速度、臍帶纜內部所受張力等參數有著

2、精確的控制,因此要對深水臍帶纜鋪設裝置的液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)做深入的分析和研究。
　　通過對深水臍帶纜鋪設裝置使用工況的分析,設計了一套多回路并聯(lián)液壓系統(tǒng)。參照液壓設計的相關標準,并結合海洋工程設備的特殊性,對液壓站、履帶位置調整和夾緊回路、履帶張緊回路、設備傾角調整回路進行了設計。針對臍帶纜85t夾緊力實現(xiàn)和保持問題,設計了雙供油泵和高壓蓄能器方案,并應用AMESim高級工程系統(tǒng)仿真環(huán)境軟件對履帶位置調整和夾緊液壓系統(tǒng)的動力學進行

3、了仿真分析,驗證了方案符合設備要求。
　　通過對深水臍帶纜鋪設裝置要求和環(huán)境的分析,設計了一套調速方便、通訊迅速、可靠穩(wěn)定、便于維修的控制系統(tǒng)。調速方案采用了比較穩(wěn)定、理想的交流變頻調速方案;通訊方案采用了Ethernet/IP進行通訊;整體控制方案采用了當今工業(yè)控制中較為穩(wěn)定、可靠的可編程序控制器(PLC)控制。針對臍帶纜恒張力鋪設問題,采用了控制原理中最實用、最方便的PID控制器,并對張力控制中的每個環(huán)節(jié)建立數學模型,應用MA