双卷筒海洋拖曳绞车液压调速及节能系统研究

【摘要】：海洋拖曳系统作为一种重要的机械装备,在海洋研究与探测中发挥着重大作用。海洋拖曳绞车系统由于其特定的工作要求,工作工况分为两种：正负载回收工况、负负载释放工况。提出一种适用于此类工况需求的液压系统方案,对于提高拖曳绞车系统调速性能具有重要意义。随着海洋事业的发展,多卷筒海洋拖曳绞车系统开始出现。多卷筒海洋拖曳绞车系统一般采用单泵多马达液压系统,在调速过程中不同卷筒之间存在系统压力耦合。减小系统压力耦合对每个子系统的影响,同时降低系统能耗对于研究拖曳系统具有重大价值。 针对上述问题,本论文提出一种新型双压力补偿器液压调速基本系统,通过理论分析、仿真和试验研究对此基本系统方案进行论证。在基本系统的基础上,以双卷筒海洋拖曳绞车系统为例,分析了基本系统应用于单泵多马达系统的调速性能。同时研究了适合应用于海洋拖曳绞车系统的压力适应系统与负载敏感系统方案及控制策略,为节能型海洋拖曳系统设计、开发提供设计依据,方案具有重要的工程应用前景。 论文各章节内容简述如下： 第一章概述了海洋拖曳系统的分类、工作工况特点,介绍了液压马达速度控制方案与单泵多执行器速度控制研究现状。最后,提出了论文的研究意义和主要研究内容。 第二章提出了新型液压速度控制基本系统。新方案采用两个压力补偿器分别实现拖曳绞车系统在回收、释放工况下速度控制。同时特殊布置压力补偿器在主回路中的位置,从而实现压力补偿器平衡负负载与隔离系统压力的作用。论文通过理论分析与仿真技术研究了系统各参数对基本系统性能的影响,并提出此种双压力补偿器液压调速回路设计的一般准则。最后,建立实验平台,验证基本系统调速性能。 第三章针对双卷筒海洋拖曳绞车系统的四种工况进行建模,通过仿真研究了在定量泵定压油源系统下基本系统应用于双卷筒海洋拖曳绞车的系统性能。 第四章针对双卷筒海洋拖曳绞车速度控制系统,分析系统能量流,建立了能量损失模型。计算得出定量泵定压系统能量损失构成比,分析发现比例方向阀进油口前压力补偿器与溢流阀的节流损失可以有效减小。提出减小溢流损失的压力适应节能系统,并设计两种压力适应控制策略,仿真分析了压力适应系统的节能性能。 第五章将负载敏感概念应用于双卷筒海洋拖曳绞车速度控制系统,提出电控负载敏感系统的控制策略与压力补偿器损失压力的设置原则。研究分析了负载敏感节能系统的速度控制性能、系统能耗。相较于压力适应系统,负载敏感系统具有更好节能效果。 第六章对论文的工作进行了总结,并对后续可以进行的研究工作和方向做出展望。 【关键词】：双卷筒海洋拖曳绞车 液压调速系统 双压力补偿器系统 负载敏感 节能
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH137;P715
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 绪论13-24
• 1.1 海洋拖曳系统概述13-15
• 1.1.1 海洋拖曳绞车简介13
• 1.1.2 海洋拖曳绞车工况概述13-14
• 1.1.3 海洋拖曳系统发展现状14-15
• 1.2 液压速度控制系统概述15-22
• 1.2.1 液压调速回路概念与典型系统研究现状15-17
• 1.2.2 压力补偿器调速回路研究现状17-18
• 1.2.3 负负载液压调速研究现状18-20
• 1.2.4 单泵多执行器调速系统研究现状20-22
• 1.3 课题研究背景及意义22-23
• 1.4 课题主要研究内容23-24
• 第二章 海洋拖曳绞车速度控制基本系统的提出24-55
• 2.1 海洋拖曳绞车工况研究24-28
• 2.1.1 海洋拖曳绞车卷筒工况建模24-25
• 2.1.2 海洋拖曳绞车卷筒负载建模25-28
• 2.2 压力补偿器调速回路研究28-32
• 2.3 拖曳绞车速度控制基本系统方案32-35
• 2.3.1 拖曳绞车速度控制基本系统概述32-34
• 2.3.2 拖曳绞车速度控制基本系统设计34-35
• 2.4 回收工况下拖曳绞车速度控制基本系统研究35-43
• 2.4.1 回收工况下拖曳绞车速度控制基本系统模型建立35-40
• 2.4.2 回收工况下拖曳绞车速度控制基本系统仿真研究40-43
• 2.5 释放工况下拖曳绞车速度控制基本系统研究43-50
• 2.5.1 压力补偿器(Ⅰ)释放工况下系统压力隔离作用分析43-44
• 2.5.2 释放工况下拖曳绞车速度控制基本系统模型建立44-48
• 2.5.3 释放工况下拖曳绞车速度控制基本系统仿真研究48-50
• 2.6 试验研究50-54
• 2.6.1 试验系统原理50-51
• 2.6.2 试验结果分析51-54
• 2.7 本章小结54-55
• 第三章 双卷筒海洋拖曳绞车速度控制系统研究55-67
• 3.1 双卷筒海洋拖曳绞车速度控制系统概述55-57
• 3.2 双卷筒同时收放海洋拖曳绞车工况建模57-61
• 3.2.1 同时回收工况57-58
• 3.2.2 同时释放工况58-59
• 3.2.3 卷筒1回收卷筒2释放工况59-60
• 3.2.4 卷筒1释放卷筒2回收工况60-61
• 3.3 双卷筒海洋拖曳绞车速度控制系统研究61-66
• 3.3.1 系统仿真建模与标准控制信号定义61-63
• 3.3.2 同时回收工况系统仿真研究63-64
• 3.3.3 同时释放工况系统仿真研究64-65
• 3.3.4 卷筒1回收卷筒2释放工况系统仿真研究65-66
• 3.4 本章小结66-67
• 第四章 压力适应节能系统的研究67-83
• 4.1 双卷筒海洋拖曳绞车速度控制系统能量损失研究67-73
• 4.1.1 双卷筒海洋拖曳绞车速度控制系统能量流分析67
• 4.1.2 双卷筒海洋拖曳绞车速度控制系统能量损失建模67-69
• 4.1.3 双卷筒海洋拖曳绞车速度控制系统能量损失仿真分析69-73
• 4.2 压力适应双卷筒海洋拖曳绞车速度控制系统研究73-82
• 4.2.1 压力适应双卷筒海洋拖曳绞车速度控制系统概述73
• 4.2.2 压力适应控制策略的提出73-75
• 4.2.3 分级压力适应系统仿真研究75-79
• 4.2.4 连续压力适应系统仿真研究79-82
• 4.3 本章小结82-83
• 第五章 负载敏感节能系统的研究83-95
• 5.1 负载敏感双卷筒海洋拖曳绞车速度控制系统方案83-87
• 5.1.1 负载敏感双卷筒海洋拖曳绞车速度控制系统概述83
• 5.1.2 负载敏感双卷筒海洋拖曳绞车速度控制系统控制策略83-84
• 5.1.3 压力补偿器压力损失值△_(pcons)设定准则研究84-87
• 5.2 负载敏感双卷筒海洋拖曳绞车速度控制系统仿真研究87-94
• 5.2.1 负载敏感双卷筒海洋拖曳绞车速度控制系统仿真模型87-88
• 5.2.2 负载敏感系统速度控制性能研究88-91
• 5.2.3 负载敏感系统节能性能研究91-94
• 5.3 本章小结94-95
• 第六章 结论与展望95-97
• 6.1 论文工作结论95-96
• 6.2 工作展望96-97
• 参考文献97-101
• 作者简介101

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