节能型主动升沉补偿液压驱动系统设计及仿真研究

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1、HydraulicsPneumatics&Seals／No．08．2016doi：lO．3969／]．issn．1008-0813．2016．08．001节能型主动升沉补偿液压驱动系统设计及仿真研究黄萃萍，曹旭阳，高媛，刘善超(大连理工大学机械工程学院，辽宁大连l16024)摘要：为了减小海浪、洋流对海上起重机作业稳定性的影响，保障海上作业安全进行，并针对当前主动升沉补偿系统动作频率高、能量损失严重等问题，分析升沉运动的补偿原理及系统节能潜力，设计了一种能够对负载势能进行能量回收的节能型主动绞车升沉补偿液压驱动系统，并对能量回收系统进行了具体元件的参数设计，应用AMESim软件建立了

2、该补偿系统的仿真模型，并对典型工况进行仿真分析，研究系统的补偿性能及补偿过程中能量回收效率。结果表明，该系统可以实现较高的补偿精度，并且节能效果明显。关键词：升沉补偿；混合动力；能量回收；AMESim仿真中图分类号：TH137文献标志码：A文章编号：1008—0813(2016)08—0001—05DesignofanEnergy-SavingHydraulicDrivingHeaveCompensationSystemHUANGCui-ping,CAOXu-yan~GAOYuan,LIUShan-chao(SchoolofMechanicalEngineering，DalianUn

3、iversityofTechnology,Dalianl16024，China)Abstract：Inordertoreducetheimpactsofwavesontheoperationstabilityoftheoceancrane，ensurethattheofshoreoperationscanbecarriedoutsafely,andinviewofthehighcompensationfequenc~theseriousenergylossofthecompensationsystem，analyzedthecom-pensafionprincipleandtheam

4、ountoftherecoverablepotentialenergy,thenakindofheavecompensationhydraulicdrivingsystemisde-signedwhichcallrecovertheloadpotentialenergy,andusedsoftwareAMESimtoestablishthesimul~ionmodelofthecompensationsys-tern，thenmadeasimulationofatypicaloperatingconditionstoresearchthecompensationperformance

5、andenergyrecoveryeficiencyofthesystem．TheresultsshowthatthesystemCancompensatetheheavemotionofshipprecisely,andsaveenergygreatly．Keywords：heavecompensation；hybrid；energyrecovery；AMESimsimulationO引言内学者对于主动式升沉补偿系统的研究大多着眼于控制算法及液压执行器的设计，如文献[3]设计了一种被海上作业起重机作为海洋工程的重要装备之一，动式一半主动式可相互切换的补偿系统，文献[4]提出了在能源

6、开采、海上物流、救援等领域发挥着重要作用。一种采用前馈控制的液压绞车主动式升沉补偿系统，但起重机母船作业时会受到海浪、洋流等环境干扰而液压系统能源利用效率方面的研究非常少。由于负载产生摇荡运动，使吊装负载运动状态发生改变，导致作上升下降补偿动作频繁，上升时系统需消耗巨大的能业不能正常进行或引发安全事故【l-3】。为解决上述问源，下降补偿时，负载的重力势能全部消耗在平衡阀的题，海上作业起重机需安装升沉补偿系统，其按照补偿节流上，造成系统发热降低性能，因此，本文结合主动动作的控制方式分为被动式和主动式两类。被动式系式升沉补偿系统的特点，在现有的能量回收研究的基统不需消耗额外能量，但其精度

7、低、滞后量大、性能不础上，设计了一种可以回收负载重力势能的节能型升能满足要求。主动式系统滞后量小、补偿精度高，是确沉补偿液压驱动系统，并对该系统进行仿真分析验证保海上作业安全性的必要装备。其补偿效果及节能效果。欧美一些大型跨国公司已掌握了主动式补偿技术，美国Varco研制的250t起重机主动式补偿装置，补1原理分析偿效果非常好，精度可达97％t4J。德国力士乐近几年研1．1船舶运动分析制了一种采用二次元件、蓄能器、节流阀等元件的升沉由于受到海上波浪等影响，