Вертикальная компенсация

Активная система компенсации краном

YMV Активная компенсационная система автоматически устраняет влияние волнения моря

YMV AHC лебедки и краны для оффшорной промышленности в экстремальных погодных и морских условиях устраняют эксплуатационные сбои и снижают эксплуатационные расходы.

В соответствии с условиями проектов Клиентов определяются характеристики YMV AHC кранов и лебедок. Максимальная производительность и долговечность являются определяющими при расчете системы. Также персонал управления может самостоятельно активировать систему при необходимости. Эти режимы обеспечивают точный и безопасный контроль над грузом через систему Активной компенсации волнения YMV.

КОМПЕНСАЦИЯ СЖАТИЯ ВЕРТИКАЛЬНАЯ

Геологический словарь: в 2-х томах. — М.: Недра . Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др. . 1978 .

Смотреть что такое «КОМПЕНСАЦИЯ СЖАТИЯ ВЕРТИКАЛЬНАЯ» в других словарях:

КОМПЕНСАЦИЯ СЖАТИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ — перераспределение материала в процессе образования складок смятия и нагнетания, при котором сжатие в пределах пластов, залегающих на одном уровне в каком то месте, компенсируется их растяжением в другом. Термин введен Белоусовым (1964). См.… … Геологическая энциклопедия

Вертикальная частота — Кадровая частота количество кадров, которое видеосистема (компьютерная игра, телевизор, кадрах в секунду (англ. frames per second, fps). Иногда (редко) используется обратная величина интервал времени между кадрами (англ. frame delay),… … Википедия

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19762-2-2011: Информационные технологии. Технологии автоматической идентификации и сбора данных (АИСД). Гармонизированный словарь. Часть 2. Оптические носители данных (ОНД) — Терминология ГОСТ Р ИСО/МЭК 19762 2 2011: Информационные технологии. Технологии автоматической идентификации и сбора данных (АИСД). Гармонизированный словарь. Часть 2. Оптические носители данных (ОНД) оригинал документа: 04.02.13 ( n, k)… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Видео — (от лат. video смотрю, вижу) электронная технология формирования, записи, обработки, передачи, хранения и воспроизведения сигналов изображения, основанная на принципах телевидения, а также аудиовизуальное произведение, записанное … Википедия

ГОСТ Р 41.13-99: Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств категорий M, N и O в отношении торможения — Терминология ГОСТ Р 41.13 99: Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств категорий M, N и O в отношении торможения оригинал документа: 2.11 автоматическое торможение: Торможение одного из нескольких… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Система компенсации нагрузок на резервуар, СКНР

ТУ 3689-003-76785133-2015

СКНР снижает затраты на обслуживание и ремонт резервуаров, уменьшает риск потери герметичности приемо-раздаточного патрубка.

СКНР снимает нагрузки на патрубки приемо-раздачи резервуаров, возникающие при осадке основания резервуаров и опор трубопроводов, деформация стенки резервуара трубопроводов при изменении давления в трубопроводе, температуры воздуха и продукта, изменении веса трубопровода при его заполнении и опорожнении. Обеспечивает герметичность соединения стенки резервуара и трубопроводов в сейсмически опасных районах.

СКНР применяются для трубной обвязки патрубков приемо-раздачи стальных вертикальных резервуаров номинальным объемом от 10 до 50 тыс. куб. м и высотой стенок 18 м и менее с подводящими технологическими трубопроводами условным диаметром от 400 до 700 мм и условным давлением до 1,0 Мпа.

Конструкция СКНР позволяет полностью использо­вать диапазон угловых перемещений сильфонных компенсаторов.

Имеется возможность установки теплоизоляции трубопровода СКНР.

СКНР могут эксплуатироваться в условиях макрокли- матического района с холодным, умеренным, сухим тропи­ческим и влажным тропическим климатом по ГОСТ 16350, т- категория зазмещения 1 по ГОСТ 15150.

Вертикальная компенсация

П.В. Крылов, к.т.н., ООО «Газпром 335» (Санкт-Петербург, РФ)

В.Ю. Шарохин, ООО «Газпром 335»

А.В. Смирнов, ООО «Газпром 335»

Р.А. Крюков, ООО «Газпром 335»

В статье представлен обзор методов и технических решений по компенсации влияния повышенных динамических нагрузок, возникающих под действием вертикальной качки судна в процессе спускоподъемных и монтажных работ оборудования систем сбора газа на открытой воде. Актуальность данной тематики обусловлена проводимыми работами по импортозамещению оборудования системы подводной добычи и, как следствие, необходимостью прорабатывать вопросы монтажа крупногабаритного оборудования на морское дно. Для решения этой комплексной задачи требуются предварительные проработка, анализ и расчеты, необходимые для максимально возможного сокращения времени монтажа и демонтажа и сокращения стоимости данного вида работ. Основными рисками выступают погодные условия в зоне установки оборудования: ветер (скорость, характер порывов), течения (поверхностное, придонное), волнения водной поверхности (высота, период волн).

Приведен подробный анализ постоянных и переменных нагрузок, а также нагрузок от окружающей среды. Представлены схемы силового нагружения оборудования при спуске с судна и соответствующие расчетные формулы. Рассмотрены основные принципы компенсации вертикальной качки – пассивные и активные системы. Показаны системы компенсации для надводной части, относящейся непосредственно к оборудованию на судне, и подводной части, включающей систему мягкой посадки, которая расположена на оборудовании. Приведена разработка отечественной системы мягкой посадки для манифольда весом более 180 т.

Результатом анализа рисков является сформированный план-график, в котором указаны «установочные окна» – промежутки времени, в которые проведение операций по монтажу оборудования системы сбора газа допустимо с точки зрения погодных условий. Как правило, граничными условиями являются технические возможности оборудования, применяемого в процессе монтажа, его грузоподъемность, способность противостоять циклическим и динамическим нагрузкам.

При монтаже оборудования сис- темы сбора газа принимаются утвержденные нормативными документами характеристики. Скорость спуска при монтаже оборудования систем сбора газа – 0,5 м/с, при требуемой точности позиционирования в пространстве до ±0,1 м. Принимая во внимание габариты и вес оборудования сис- тем сбора газа (например, размеры манифольда – 40 × 35 × 7 м, вес – до 800 т [1]) и глубины, на которых производится установка, любая погрешность и (или) неточность при работе спускоподъемного оборудования на судне могут привести к серьезным отклонениям в положении устанавливаемого оборудования. Очевидно, что чем технически совершеннее грузоподъемное оборудование, тем больше возможностей оно способно обеспечить как в противостоянии воздействующим нагрузкам, так и в плане безопасности выполняемых операций. В свою очередь, это позволяет расширить границы погодных «установочных окон» и приводит к значительному экономическому эффекту, особенно в районах с суровыми погодными условиями, где временные периоды для установки оборудования системы подводной добычи (СПД) крайне малы.

Традиционно нагрузки, действующие на оборудование СПД, подразделяют по времени и способу воздействия на постоянные, переменные и нагрузки от окружающей среды. Постоянными нагрузками являются нагрузки, которые не изменяются по величине, точке приложения и направлению в течение определенного периода эксплуатации или установки оборудования (например, в течение процесса установки оборудования на морское дно). К постоянным нагрузкам можно отнести: вес устанавливаемого оборудования (на воздухе, в воде); вес постоянного балласта и установленного оборудования (дополнительное и (или) вспомогательное оборудование).

Характеристикой постоянной нагрузки является расчетное и (или) ожидаемое значение на основе параметров оборудования, таких как масса, объем, габариты.

Переменные нагрузки могут различаться по величине, точке приложения и направлению во времени. К переменным нагрузкам относят: операционные нагрузки (например, нагрузки, прикладываемые к оборудованию в процессе перемещения); вес временного балласта и (или) оборудования.

Характеристика переменной нагрузки определяется максимальным (или минимальным) заданным значением, которое является наиболее неблагоприятным воздействием нагрузки в рассматриваемой структуре.

Нагрузки от окружающей среды определяются условиями внешней среды, в которых находится оборудование в процессе его транспортировки и монтажа. Нагрузки могут изменяться по величине, точке приложения и направлению в зависимости от условий среды. К нагрузкам от окружающей среды относят: гидродинамические нагрузки, вызванные волнами и течением; ветровые нагрузки; нагрузки от снега и льда; нагрузки от температурных изменений.

Описанные нагрузки имеют классификацию, дающую представление о возникновении и природе сил воздействия, обусловливающих нагрузку.

Для расчета и математического моделирования монтажных операций общую нагрузку удобно представить как совокупность статической и динамической составляющих сил. Динамическая нагрузка характеризуется быст- рым изменением во времени ее значения, направления или точки приложения и вызывает в элементах конструкции значительные силы инерции. По определению динамическая нагрузка почти полностью совпадает с переменной, но основной момент, определяющий именно динамическую нагрузку, – это «значительные силы инерции», поскольку именно силы инерции определяют воздействие динамической составляющей силы.

Величина, направление и точка приложения статической нагрузки изменяются во времени незначительно, а влиянием сил инерции для данной нагрузки можно пренебречь.

Каждая из описанных выше нагрузок может быть представлена как совокупность взаимодействия статической и динамической составляющих:

, (1)

при этом в общем случае понимается как сила инерции .

Для упрощения расчетных схем обычно используют динамический коэффициент, в который закладывают допустимые динамические усилия и коэффициент безопасности/запаса. В общем случае упрощенный вид расчетной и (или) проектной нагрузки имеет вид:

, (2)

где k – динамический коэффициент.

В иностранных стандартах по проектированию оборудования для добычи используют коэффициент безопасности/запаса, который называют DF-фактором (Design Factor – проектировочный коэффициент запаса). Коэффициент представляет собой интегральное значение, которое учитывает одновременно многие факторы, влияющие на конструкцию и (или) оборудование, включая динамический коэффициент и коэффициент надежности по нагрузке. Величина динамического коэффициента может приниматься нормативно, в таком случае при дальнейшей установке должны быть обеспечены условия, при которых динамические нагрузки не превысят заданного предела. Также возможно проведение для рассматриваемого оборудования расчета динамического коэффициента с учетом конкретных условий установки.

Из представленного материала можно сделать вывод, что чем более жесткие внешние условия эксплуатации оборудования, тем более высокий коэффициент необходимо принимать в расчет. Следовательно, оборудование становится более громоздким за счет избыточности требований по прочности конструкции. С одной стороны, это правильная практика: безопасность превыше всего, но с другой – такой подход не позволяет реализовать весь потенциал оборудования, а потому его технические рамки достигаются очень быстро, что, как упоминалось выше, и является главным ограничителем в выборе временного периода установки оборудования систем сбора газа.

Основной метод борьбы с динамической составляющей нагрузки – снижение («гашение») сил инерции посредством добавления в цепочку «груз – такелажная оснастка – грузоподъемное оборудование» устройств, воспринимающих дополнительные усилия от сил инерции и не передающих (в идеальном случае) эти усилия на элементы оборудования. Учитывая массу и габариты оборудования, превалирующими нагрузками будут вес и вертикальные составляющие (проекция силы на ось z) сил инерции. Именно по- этому наиболее важным направлением по нивелированию дополнительных нагрузок, возникающих в процессе установки оборудования, является борьба с вертикальными динамическими нагрузками.

МЕТОДЫ КОМПЕНСАЦИИ ВЕРТИКАЛЬНОЙ КАЧКИ

Одна из основных проблем, возникающих при работе с тяжелым – весом в десятки, а иногда и сотни тонн – оборудованием, – вертикальная качка судна, возникающая вследствие волнения поверхности водной глади. Перепад высот гребней волн даже при умеренном ветре может достигать нескольких метров, что, в свою очередь, раскачивает судно, создавая дополнительную динамическую нагрузку на грузоподъемные устройства и оборудование. Кроме того, качка судна генерирует колебательный процесс для подвешенного груза, что влияет на точность установки и позиционирования, а также на безопасность процесса установки в целом.

Рассмотрим упрощенную схему сил, действующих на подвешенный груз без и при вертикальной качке судна (рис. 1).

При отсутствии качки судна сила воздействия F определяется ускорением свободного падения g. При волнении на море происходит восходящее и нисходящее движение судна, движимого профилем волны. На рис. 1 представлен случай восходящего движения судна. Из-за движения судна появляются вертикальные ускорения a, вызывающие силы инерции, которые могут создавать дополнительные нагрузки на систему «груз – такелажная оснастка – грузоподъемное оборудование».

Современные методы и технические решения, используемые для нивелирования эффекта вертикальной качки, направлены как на снижение динамических нагрузок на грузозахватные устройства и оборудование, вызванных силами инерции, так и на повышение точности и безопасности морских грузоподъемных операций. Как следствие, компенсация вертикальной качки позволяет расширить операционное окно, что особенно важно в регионах со сложными погодными условиями и в случае комплексной продолжительной установки оборудования. В конечном счете все вышеперечисленное обеспечивает экономическую выгоду и расширяет список доступных операций. В основу принципа компенсации вертикальной качки заложен принцип дополнительного (добавочного) перемещения подвешенного груза в сторону, противоположную перемещению судна под действием качки (рис. 2). Дополнительное перемещение позволяет скомпенсировать перемещение судна, вызванное вертикальной качкой, что позволяет сохранить подвешенный груз в том же положении в пространстве (сохранить высоту подвешенного груза относительно морского дна неизменной), как если бы волнение водной глади отсутствовало вовсе.

Смотрите так же:  Компенсация отпуска при увольнении за несколько лет

В целом системы компенсации вертикальной качки по своему действию делятся на два основных типа: активные и пассивные. Как следует из названия, пассивные системы по сути своей являются реактивными, т. е. совершают действие в ответ на воздействие на груз и (или) грузоподъемные механизмы со стороны внешних сил, а активные системы являются проактивными, что подразумевает дополнительное (вторичное) управление, которое «предугадывает» будущее воздействие на груз и (или) грузоподъемные механизмы и дает команду системе компенсации на действие по снижению и (или) устранению этого влияния. Наличие дополнительной системы управления делает активные системы компенсации более дорогими по сравнению с пассивными.

Вместе с тем стоит отметить, что по таким свойствам, как точность контроля за положением груза и быстрота ответной реакции на качку (а следовательно, и снижение динамических нагрузок на оборудование), пассивные системы значительно уступают активным. В процессе установки оборудования, как правило, используются сочетания компенсирующих систем для повышения надежности и безопасности монтажа в целом. Учитывая стоимость оборудования системы сбора газа, применение дополнительных систем экономически оправданно.

Систему компенсации можно разделить на надводную часть, которая относится непосредственно к грузоподъемному оборудованию, расположенному на судне, и на подводную часть, которая состоит из дополнительного грузоподъемного оборудования и системы мягкой посадки, расположенной непосредственно на оборудовании (рис. 3).

В случае надводной части сис- темами компенсации качки оснащаются краны, крановые лебедки, кран-балки. В случае подводной части системами компенсации качки оснащаются грузозахватные приспособления (крюки, траверсы и т. д.) и устанавливаемое оборудование (например, манифольд с собственной системой мягкой посадки).

По типу используемой энергии системы бывают гидравлическими, гидропневматическими и электрическими. Основными рабочими органами системы являются электромоторы, гидромоторы, гидроцилиндры. На рис. 4 представлен самый распространенный вид грузоподъемного оборудования с компенсацией качки – крановая лебедка. В данном случае компенсация реализуется посредством намотки и смотки троса на барабан лебедки, управляемой гидро- или электромотором. Преимущество данного устройства – в его компактности, так как отсутствуют промежуточные звенья и (или) рычаги между непосредственно тросом и грузом. Минусом может служить точность компенсации вследствие инертности системы.

Также применяются линейные компенсаторы качки (рис. 5), главным рабочим органом которых служит гидроцилиндр. Принцип работы остается тем же, что и в случае крановой лебедки. Отличие заключается в том, что трос в данном случае подается и втягивается посредством линейных перемещений штока гидро- цилиндра, а не посредством намотки и смотки троса на барабан. Данный вид компенсатора позволяет работать с бóльшими усилиями и точностью, чем лебедка, но требует больше места для установки. Также минусом является ограничение в величине компенсации: длина подачи троса ограничена габаритами гидроцилиндра.

Многие специализированные суда – установщики оборудования, трубоукладчики – имеют в своем составе не только краны и (или) лебедки с компенсаторами качки, но и дополнительные элементы для противодействия качке, например крюковой компенсатор, что еще больше облегчает процесс монтажа оборудования на морское дно. Крюковой компенсатор устанавливается непосредственно над точкой подвеса груза. Данный вид компенсатора также применяют в случае отсутствия крановых компенсаторов качки. Иногда использование крюкового компенсатора позволяет устаревшим судам-установщикам производить операции по монтажу, избегая серьезной модернизации грузоподъемного оборудования. Но такой компенсатор не способен противостоять серьезным погодным условиям, поэтому его нельзя использовать как единственное средство компенсации. При его применении для установки на дно крупногабаритного оборудования, например манифольда, последний должен быть оборудован собственной сис- темой мягкой посадки, которая будет компенсировать нагрузки от вертикальной качки совместно с крюковым компенсатором. В противном случае возможны повреждения устанавливаемого оборудования вследствие неполного контроля за опусканием его на дно.

СИСТЕМА МЯГКОЙ ПОСАДКИ

Все перечисленные виды компенсаторов качки в большинстве своем относятся к грузоподъемному оборудованию и обычно входят в оснащение законтрактованных судов- установщиков. И только один вид системы противодействия качке, а именно система мягкой посадки, предоставляется организацией – производителем оборудования системы сбора газа. Данная система предназначена для обеспечения снижения скорости в процессе спуска при монтаже оборудования на дно либо на донное основание с 0,5 м/с до безопасной величины (определяется и подтверждается расчетами). Система мягкой посадки обеспечивает снижение скорости для предотвращения возникновения повышенных динамических нагрузок в процессе посадки оборудования системы сбора газа на дно либо на донное основание, что может повлечь за собой недопустимые деформации несущих конструкций или иного рода систем и узлов оборудования.

ООО «Газпром 335» ведет разработку системы мягкой посадки для манифольда, вес которого превышает 180 т [1]. Далее планируется создание расширенной линейки систем мягкой посадки под целый ряд оборудования, имеющего различные вес и габариты.

Разработка ведется с учетом иностранного опыта по применению системы мягкой посадки с использованием оригинальных технических решений, которые позволят сократить стоимость изготовления и повысить эффективность системы в целом. Разработка собственной отечественной системы мягкой посадки для оборудования системы сбора газа расширит границы проектирования оборудования для подвод- ной добычи, а опыт, полученный в ходе создания, будет способствовать дальнейшему развитию систем компенсации динамических усилий.

В таблице представлен список иностранных компаний – поставщиков решений по компенсации качки и системам мягкой посадки. По данным таблицы, лишь одна известная фирма в сфере подвод- ных технологий добычи занимается созданием систем мягкой посадки – EAB Engineering.

Развитие добычи газа в морских условиях становится все более актуальной задачей, поэтому проектирование российского оборудования приобретает большой практический интерес. При завершении разработки и успешном проведении необходимых тестов системы мягкой посадки для оборудования системы сбора газа существует возможность в перспективе поставлять отечественную продукцию не только в пределах страны, но и за рубеж.

Зарубежные поставщики компенсационных систем Foreign suppliers of compensation systems

Система компенсации вертикальной качки и способ управления системой компенсации вертикальной качки

Владельцы патента RU 2569511:

Изобретение относится к системе компенсации вертикальной качки для морского судна. Система компенсации вертикальной качки для морского судна содержит гидравлический привод для обеспечения соединения между судном и грузом, свешиваемым с судна, где привод гидравлически приводится в действие для изменения расстояния между грузом и судном в ответ на вертикальную качку судна. Гидравлический привод соединен текучей средой с первой гидравлической машиной для обеспечения срабатывания первой гидравлической машины. В состав системы входит вторая гидравлическая машина, соединенная текучей средой с гидравлическим аккумулятором. Первая и вторая гидравлические машины механически соединены друг с другом, а также механически соединены с общим электрическим двигателем. В состав системы также входит контроллер, приспособленный для управления гидравлическим движением первой и второй гидравлических машин, а также подачи питания к электрическому двигателю в ответ на один или более сигналов, представляющих вызываемую волнами вертикальную качку судна и/или вызываемую волнами силу, прилагаемую к грузу. Достигается улучшение системы компенсации вертикальной качки. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Настоящее изобретение относится к системе компенсации вертикальной качки, и в частности — к системе компенсации вертикальной качки для морского судна.

Хорошо известно, что поиск углеводородов под морским дном часто предполагает использование плавучих морских судов, таких как буровые суда или плавучие морские платформы. В целом, применение плавучих судов такого типа считается более выгодным по сравнению с использованием неподвижных платформ, покоящихся во время разведочных операций на морском дне, поскольку такие плавучие суда легче перемещать с одного места на другое.

Однако существует проблема, связанная с плавучими судами, используемыми для бурения морского дна или взятия образцов керна во время вышеупомянутых буровых операций: такие суда подвержены вертикальным перемещениям в направлении вверх-вниз, вызываемым действием волн. Керновый или буровой инструмент обычно находится на нижнем конце колонны или бурильной трубы, свешиваемой с судна. Во время взятия керна, если не компенсировать вертикальную качку названного судна, весьма значительные изменения в силе, прилагаемой к керновому инструменту в морском дне, могут приводить к непредсказуемым сжатиям или ослаблениям в керне, извлекаемом инструментом, что разрушает керн или, по меньшей мере, снижает его ценность для анализа. Известно, что колебания нагрузки на буровую головку, вызываемые вертикальной качкой во время буровых операций, ускоряют износ головки. Очевидно, что в случае чрезмерно сильной вертикальной качки судна — например, в условиях бурного волнения моря — таким инструментам может быть нанесен очень существенный ущерб. Компенсация вертикальной качки плавучего судна может также быть необходимой при выполнении других видов подъемных операций с судна.

В связи с этим существуют системы компенсации вертикальной качки, которые предложены и широко используются на таких судах для поддержания, в основном, на постоянном уровне нагрузки на инструменты, а также — в некоторых случаях — для поддержания инструментов, в основном, в постоянном положении, в то время как судно поднимается и опускается в ходе вертикальной качки. Предлагавшиеся ранее системы компенсаторов вертикальной качки, как правило, включают в себя гидравлический цилиндр компенсации движения, связанный с кронблоком или подвижным блоком подъемной конструкции, устанавливаемой на судне, и с которого свешивается бурильная труба либо другие инструменты или груз. Гидравлический цилиндр соединен текучей средой с гидравлическим аккумулятором и приводится в действие потоком гидравлической жидкости между цилиндром и аккумулятором. Такая система является чисто пассивной по своему характеру.

В описанной выше чисто пассивной схеме номинальный заряд давления аккумулятора определяет номинальное гидравлическое давление компенсирующего цилиндра, которое, в свою очередь, определяет величину груза, свешиваемого с судна, которая может поддерживаться, в основном, на постоянном уровне, несмотря на вертикальную качку судна. Таким образом, для уравновешивания статической нагрузки, движение которой требуется компенсировать, должно быть скорректировано давление предварительной зарядки аккумулятора. Тем не менее известно, что существующие системы такого общего типа показывают существенные колебания силы вследствие зависимости давления аккумулятора от его заряда. В некоторых системах — например, в так называемых концевых компенсаторах — такие колебания могут быть терпимыми, но есть и системы — например, так называемые кронблочные компенсаторы — где требуется дополнительная компенсация. В последнем случае такая дополнительная компенсация, как правило, достигается посредством использования механических позиционно-зависимых передач. Вместе с тем, хотя такие схемы могут уменьшать зависящие от заряда аккумулятора колебания сил, они не могут в полной мере компенсировать последствия фрикционного демпфирования и инерции. Поэтому общепринятой практикой является дополнительное включение активной схемы компенсации вертикальной качки для компенсации вышеупомянутых колебаний сил, наблюдающихся в пассивной схеме.

Однако комбинированные пассивно-активные схемы компенсации вертикальной качки могут быть сложными, дорогостоящими, громоздкими и иметь ограниченные режимы работы.

В связи с этим целью настоящего изобретения является создание улучшенной системы компенсации вертикальной качки.

В соответствии с настоящим изобретением предусматривается система компенсации вертикальной качки для морского судна, которая содержит гидравлический привод, располагаемый таким образом, чтобы обеспечивать соединение между судном и грузом, свешиваемым с судна, приводящийся гидравлически в действие для изменения расстояния между грузом и судном в ответ на вертикальную качку судна и соединенный текучей средой с первой гидравлической машиной для обеспечения ее срабатывания; вторую гидравлическую машину, соединенную текучей средой с гидравлическим аккумулятором, причем первая и вторая гидравлические машины механически соединены друг с другом, а также механически соединены с общим электрическим двигателем; контроллер для управления гидравлическим движением первой и второй гидравлических машин, а также для подачи питания к электрическому двигателю в ответ на один или более сигналов, соответствующих величине вызываемой волнами вертикальной качки судна и/или вызываемой волнами силе, прилагаемой к грузу.

Смотрите так же:  Страховые компании в воронеже осаго

В предпочтительном случае система сконфигурирована таким образом, чтобы поддерживать, в основном, на постоянном уровне опорную силу, действующую на груз, свешиваемый с судна, несмотря на вертикальную качку судна.

В предпочтительном случае первая и вторая гидравлические машины и электрический двигатель соединены между собой с передаточным числом 1:1. Однако первая и вторая гидравлические машины и электрический двигатель могут быть соединены между собой и с другими значениями передаточного числа.

Предпочтительно, чтобы первая и вторая гидравлические машины и электрический двигатель были установлены на общем приводном валу.

Удобнее, чтобы электрический двигатель был установлен между первой и второй гидравлическими машинами.

В альтернативном случае обе из указанных гидравлических машин располагаются с одной стороны от электрического двигателя.

В предпочтительном случае каждая из указанных гидравлических машин имеет соответствующий приводной вал, эти валы располагаются, в основном, соосно и соединены друг с другом через общий электрический двигатель, который установлен между указанными приводными валами, для обеспечения вращения их вокруг общей оси.

Предпочтительно, чтобы электрический двигатель представлял собой асинхронный двигатель.

В альтернативном случае электрический двигатель является двигателем с регулируемой скоростью.

Удобнее, чтобы в состав системы также входил установленный в гидравлическом трубопроводе между гидравлическим аккумулятором и гидравлическим приводом клапан, который перемещается между первым положением, в котором гидравлический аккумулятор и гидравлический привод гидравлически изолированы друг от друга, и вторым положением, в котором гидравлический аккумулятор и гидравлический привод соединены текучей средой посредством гидравлического трубопровода.

Удобнее, когда работой клапана в зависимости от сигнала, соответствующего величине гидравлического давления в гидравлическом аккумуляторе, управляет контроллер, сконфигурированный для перемещения клапана из первого положения во второе в ответ на падение давление до заданного порогового значения.

Предпочтительно, чтобы контроллер был рассчитан на получение сигнала, соответствующего величине гидравлического давления в гидравлическом аккумуляторе, и управление подачей питания к электрическому двигателю в ответ на такой сигнал.

Удобнее, чтобы контроллер был рассчитан на получение сигнала, соответствующего положению груза относительно судна, и на управление движением первой и второй гидравлических машин в ответ на такой сигнал.

В предпочтительном случае система функционирует для поддержания, в основном, на постоянном уровне опорной силы, действующей на груз, свешиваемый с судна, во время вертикальной качки судна.

Предпочтительно, чтобы система функционировала для поддержания груза, свешиваемого с судна, в основном, в постоянном положении во время вертикальной качки судна.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения заявлен способ управления системой компенсации вертикальной качки описанного выше типа в активном режиме, при котором контроллер активно управляет подачей питания к электрическому двигателю.

В предпочтительном случае подача питания к электрическому двигателю регулируется в зависимости от гидравлического давления в гидравлическом аккумуляторе в названном первом режиме.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предусматривается способ управления системой компенсации вертикальной качки определенного выше типа в пассивном режиме, при котором не осуществляется подача питания к электрическому двигателю.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения заявляется способ управления системой компенсации вертикальной качки определенного выше типа, при котором клапан перемещается из своего первого положения в свое второе положение, чтобы соединять между собой текучей средой гидравлический привод и гидравлический аккумулятор, обходя, таким образом, первую и вторую гидравлическую машины, в ответ на падение давления в гидравлическом аккумуляторе ниже заданного порогового значения.

Для обеспечения лучшего понимания изобретения и возможности оценить его дополнительные особенности ниже описывается в качестве примера один из вариантов осуществления изобретения со ссылкой на сопроводительные чертежи, где:

Фиг.1 представляет собой схематичное изображение, на котором показано плавучее судно с подъемной конструкцией, с которой свешивается груз и которая управляется системой компенсации вертикальной качки в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.2 представляет собой схематичное изображение системы компенсации вертикальной качки в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, на котором показаны основные гидравлические и управляющие контуры системы;

Фиг.3 представляет собой иллюстрацию, в целом соответствующую изображению, представленному на фиг.2, на которой система изображена в момент подъема груза в ответ на падение судна в ложбину волны;

Фиг.4 представляет собой аналогичную иллюстрацию, изображающую систему в момент отпускания груза с судна в ответ на подъем судна на гребень волны;

Фиг.5 изображает систему в режиме работы с активной компенсацией вертикальной качки;

Фиг.6 изображает систему в альтернативном системе работы с пассивной компенсацией вертикальной качки;

Фиг.7 изображает систему в альтернативном резервном режиме работы.

На фиг.1 изображено плавучее судно 1, на котором имеется кран 2. Показано, что кран 2 свешивает груз 3 с судна в море 4. Груз 3 поднимается и опускается за счет действия гидравлического привода 5. Судно 1 оборудовано гидравлической системой компенсации вертикальной качки 6, показанной в общем виде, которая будет подробно описана ниже и которая сконфигурирована для поддержания, в основном, на постоянном уровне опорной силы, действующей на груз 3, и для поддержания груза, в основном, в постоянном положении относительно морского дна 7 несмотря на вертикальную качку 8 судна в условиях волнения. Система компенсации вертикальной качки 6 действует для управления гидравлическим приводом 5, что позволяет считать, что гидравлический привод 5 при работе в описываемом режиме представляет собой компенсирующий привод.

Хотя судно 1 показано фиг.1 в конфигурации, рассчитанной на подъем и опускание груза 3 посредством крана 2, очевидно, что система компенсации вертикальной качки 6 по настоящему изобретению также подходит для использования при поддержании буровых или керновых инструментов, или любого другого оборудования, свешиваемого с судна 1, в основном, в постоянном положении относительно морского дна 7 и, в основном, под постоянной нагрузкой, во время перемещения судна в условиях качки.

В состав системы компенсации вертикальной качки 6 входят первая гидравлическая машина 9 и вторая гидравлическая машина 10, причем обе эти машины действуют в качестве ротационных насосов/двигателей. В предпочтительных схемах обе гидравлические машины 9, 10 представлены в виде эксцентриковых ротационных машин.

Как наиболее ясно показано на фиг.2, первая гидравлическая машина 9 имеет приводной вал 11, который непосредственно соединен с осью электрического двигателя 12, расположенной между двумя гидравлическими машинами 9, 10. Аналогичным образом, вторая гидравлическая машина имеет приводной вал 13, который непосредственно соединен с противоположным концом оси электрического двигателя. Таким образом, две гидравлические машины 9, 10 механически соединены между собой с передаточным числом 1:1 посредством электрического двигателя 12, для совместного вращения вокруг общей оси. В альтернативных вариантах осуществления предусматривается, что обе гидравлические машины 9, 10 и промежуточный электрический двигатель 12 будут установлены на одном общем приводном валу.

Обе гидравлические машины 9, 10 снабжены присоединенным текучей средой общим резервуаром 14 для гидравлической жидкости. Электрический двигатель 12 может в предпочтительном случае представлять собой асинхронный двигатель, хотя предусматривается, что в альтернативных вариантах осуществления могут использоваться двигатели с регулируемой скоростью.

Как более ясно показано на фиг.2, гидравлический привод 5 имеет форму гидравлического домкрата, в состав которого входит скользящий поршень 15, установленный в цилиндре 16. Движение поршня 15 в цилиндре 16 осуществляется для подъема или опускания груза 3. Сторона нагнетания 17 гидравлического привода 5 соединена текучей средой с первой гидравлической машиной 9 посредством гидравлического трубопровода привода 18. Очевидно, что таким образом перемещение первой гидравлической машины 9 осуществляется для перемещения поршня 15 привода в цилиндре 16 и как следствие — перемещения груза 3 относительно судна. Так, работа первой гидравлической машины 9 по перекачиванию гидравлической жидкости через трубопровод привода 18 к гидравлическому приводу 5 осуществляется для подъема груза 3.

Вторая гидравлическая машина 10 соединена текучей средой с гидравлическим приводом 5 посредством гидравлического трубопровода аккумулятора 20. Гидравлический аккумулятор 19 может иметь любую удобную известную форму — например, поршневого типа, пружинного типа или грузового типа. Однако предпочтительно использовать аккумулятор известного баллонного типа, в котором баллон 21 содержит газообразный азот.

Клапан 22 предусмотрен в обходном гидравлическом трубопроводе 23, проходящем между трубопроводом привода 18 и трубопроводом аккумулятора 20. Клапан 22 используется для перемещения из первого, закрытого, положения, показанного на фиг.2, во второе, открытое, положение, действующее для соединения аккумулятора 19 и привода 6 непосредственно по гидравлическому трубопроводу 23.

Контроллер 24 получает, через кабели датчиков 25, сигналы, соответствующие положению груза 3 относительно судна, от датчика положения 26, давление аккумулятора — от датчиков давления 25, 26. Кроме того, контроллер сконфигурирован для получения сигналов, соответствующих величине вызываемой волнами вертикальной качки судна и/или вызываемой волнами силе, прилагаемой к грузу, от датчиков 27, 28. Контроллер в предпочтительном случае имеет форму микрокомпьютера и сконфигурирован для управления перемещениями первой и второй гидравлических машин 9, 10, а также для управления подачей двигательной энергии к электрическому двигателю 12 через управляющие кабели 29, в ответ на указанные сигналы, для поддержания положения груза 3 или нагрузки на груз 3, в основном, на постоянном уровне, во время перемещений судна в условиях вертикальной качки.

Рассмотрим теперь фиг.3. Здесь на упрощенной иллюстрации изображена система компенсации вертикальной качки в мгновенном состоянии, соответствующем движению судна вниз во время вертикальной качки, например — во время падения судна в ложбину волны. При описываемом падении судна 1 для поддержания груза 3, в основном, в постоянном положении относительно морского дна 7 груз необходимо поднимать, сокращая, таким образом, расстояние между ним и судном 1. Контроллер 24 используется для обнаружения такого движения судна во время качки и отвечает приведением в действие гидравлической машины 9 в качестве насоса для перекачивания гидравлической жидкости в компенсирующий гидравлический привод 5, что приводит к подъему груза 3 для компенсации движения судна вниз. Первая машина приводится в действие, таким образом, второй гидравлической машиной 10, а вторая гидравлическая машина 10 действует в качестве двигателя под управлением контроллера 24 для сообщения момента вращения соединенным между собой приводным валам 11, 13 и извлечения энергии для этого привода от аккумулятора 19. Здесь стрелка 29 обозначает направление потока энергии во время описываемой приводной фазы системы.

На фиг.4 изображена система компенсации вертикальной качки в мгновенном состоянии, соответствующем движению судна 1 вверх во время вертикальной качки — например, во время подъема судна на гребень волны.

При описываемом подъеме судна 1 для поддержания груза 3, в основном, в постоянном положении относительно морского дна 7 груз необходимо опускать, увеличивая, таким образом, расстояние между ним и судном 1. Контроллер используется для обнаружения такого движения судна во время качки и отвечает приведением в действие гидравлической машины 9 в качестве двигателя, приводимого в действие гидравлическим давлением, создаваемым компенсирующим гидравлическим приводом 5. Это движение первой гидравлической машины 9 приводит в действие соединенные между собой приводные валы 11, 13 и, таким образом, приводит в действие вторую гидравлическую машину 10 в качестве насоса; при этом увеличивается давление в аккумуляторе 19. Здесь стрелка 30 обозначает обратное направление потока энергии во время описываемой приводной фазы системы.

Смотрите так же:  Доверенность признана недействительной

Очевидно, что вертикальная качка судна в условиях волнения стремится к постоянному чередованию движений вверх и вниз. Таким образом, контроллер 24 используется для постоянного регулирования положения компенсирующего гидравлического привода 5, поочередно переключаясь между двумя описанными выше фазами, что требуется для поддержания груза, в основном, в постоянном положении относительно морского дна 7. Это непрерывное действие показано на фиг.5, где стрелка 31 обозначает изменяющееся направление потока энергии между гидравлическим приводом 5 и аккумулятором 19.

Однако в ходе работы, осуществляемой описываемым образом, содержание энергии в аккумуляторе будет постепенно уменьшаться с течением времени из-за потерь, вызываемых трением и демпфированием в механической конструкции, и из-за потерь в гидравлических машинах 9, 10. В связи с этим электрический двигатель 12 используется под управлением контроллера 24 для компенсации названных потерь посредством придания дополнительного момента вращения валам 11, 13, что необходимо для поддержания среднего значения энергии в аккумуляторе 19, в основном, на постоянном уровне. Таким образом, контроллер 24 постоянно контролирует сигналы от датчика 25, которые указывают на изменение давления в аккумуляторе с течением времени, и выборочно подает энергию на электрический двигатель 12 (как показано стрелкой 32 на фиг.5), во время фазы подъема или опускания, для возврата энергии в гидравлическую систему в форме сообщения момента вращения валам 11, 13. Затем гидравлические машины 9, 10 фактически преобразуют этот дополнительный момент вращения в гидравлическую энергию для уравновешивания потерь в системе, возникающих от трения, и т.п. В этом режиме работы система компенсации вертикальной качки выполняет как пассивную, так и активную функцию, но делает это в рамках очень простой и компактной схемы. В альтернативных вариантах осуществления изобретения предусматривается, что контроллер 24 будет сконфигурирован для управления электрическим двигателем 12, по меньшей мере, в соответствии с сигналами и данными, представляющими предыдущие циклы вертикальной качки судна, или даже в соответствии с расчетными данными, представляющими прогнозируемые уровни энергии, восстанавливаемой из будущих циклов вертикальной качки.

Хотя система компенсации вертикальной качки 6 по настоящему изобретению описана выше со ссылкой на обычный активно-пассивный режим работы, система является достаточно гибкой для того, чтобы допускать альтернативные режимы работы, если обычный режим окажется невозможным в силу имеющихся условий. Например, на фиг.6 изображена система, действующая без подачи энергии к электрическому двигателю 12, что, в частности, может иметь место в случае сбоя или отключения в подаче энергии на борту судна 1. В этой ситуации, очевидно, что контроллер 24 и связанные с ним схемы переключатся на работу от аварийного генератора или батареи и т.п. и таким образом останутся в рабочем состоянии. Очевидно, что потеря подачи электропитания к электрическому двигателю 12 в таких обстоятельствах препятствует работе двигателя описанным выше образом. В таких обстоятельствах система компенсации вертикальной качки возвратится к описанному выше чисто пассивному режиму работы, где энергия перемещается туда и обратно между гидравлическим приводом 5 и аккумулятором 19 без получения дополнительного момента вращения от электрического двигателя 12. Очевидно, однако, что вращение валов 11, 13 во время движения двух гидравлических машин 9, 10 в этом режиме все равно заставит электрический двигатель 12 вращаться. Инерция бездействующего двигателя в этом режиме работы стабилизирует скорость вращения валов 11, 13. Система продолжит работать в таком пассивном режиме в течение значительного, но все же ограниченного периода времени; разумеется, в результате возникнет постепенное снижение среднего давления аккумулятора из-за потерь в системе, которые больше не компенсируются электрическим двигателем 12. Во время работы в таком пассивном режиме контроллер 24 продолжит контролировать давление аккумулятора через датчик давления 25.

Если своевременно не восстановить подачу питания к электрическому двигателю 12 для обеспечения возможности возвращения к нормальному пассивно-активному режиму работы, давление в аккумуляторе 19 упадет до такого уровня, при котором система не сможет функционировать удовлетворительным образом. В связи с этим контроллер 24 сконфигурирован для переключения системы в резервный режим работы в описанных обстоятельствах при обнаружении падения давления в аккумуляторе 19 ниже заданного порогового значения, сохраненного во внутренней памяти контроллера. В этой ситуации контроллер переключает клапан 22 из его закрытого положения, показанного на фиг.2, в открытое положение, действующее для открытия обходного трубопровода 23 между аккумулятором 19 и гидравлическим приводом 5, посредством чего аккумулятор непосредственно соединяется с гидравлическим приводом 5 в обход гидравлических машин 9, 10, как показано на фиг.7. Это позволяет избежать дальнейших потерь энергии из аккумулятора в результате потерь в машинах, благодаря чему может быть сохранена ограниченная функция компенсации вертикальной качки, хотя и с более значительными колебаниями сил, чем те, которые наблюдаются в обычном пассивно-активном режиме или в пассивном режиме, описанных выше.

Очевидно, что оборудование описанного выше варианта осуществления изобретения, и в частности, гидравлическое оборудование, представленное гидравлическим приводом 5, двумя гидравлическими машинами 9, 10, аккумулятором 19 и электрическим двигателем 12, может использоваться в качестве гидравлической силовой установки для обычных операций по подъему и опусканию крана 2. Так, для опускания груза (или бурового либо кернового инструмента) 3 с судна в море система контроллера 24 может быть использована под управлением контроллера 24 в режиме опускания без компенсации, при котором первая гидравлическая машина используется в качестве двигателя, приводимого в движение гидравлическим давлением, создаваемым компенсирующим гидравлическим приводом 5, в целом, в соответствии с тем, как это изображено на фиг.4. После того, как груз или инструмент опущен на требуемую рабочую глубину, он может в последующем поддерживаться в таком положении за счет переключения системы в режим пассивной-активной компенсации вертикальной качки. Когда груз 3 или инструмент в последующем поднимаются на поверхность, систему можно переключить с режима компенсации в режим подъема, посредством чего первая гидравлическая машина 9 приводится в действие в качестве насоса второй гидравлической машиной для подъема груза, как в общем виде изображено на фиг.3. Таким образом, систему компенсации вертикальной качки по настоящему изобретению удобно объединить с гидравлической подъемной схемой на борту судна 1.

Хотя изобретение подробно описано выше со ссылкой на конкретные варианты осуществления изобретения, очевидно, что в систему могут быть внесены различные модификации или изменения без отступления от объема и содержания настоящего изобретения. Так, хотя описанные выше варианты осуществления сконфигурированы таким образом, что две гидравлические машины и электрический двигатель соединены между собой с передаточным числом 1:1, предусматривается, что другие варианты осуществления могут быть сконфигурированы с другим значением передаточного числа. Также предусматривается, что машины и двигатель могут быть соединены между собой через зубчатую передачу с регулируемым передаточным числом.

При использовании в настоящем описании и формуле изобретения понятия «содержит» и «содержащий», а также их разновидности означают, что указанные особенности, шаги или единицы включены. Названные понятия не следует истолковывать как исключающие наличие других особенностей, шагов или единиц.

Особенности, раскрываемые в приведенном выше описании или в последующей формуле изобретения либо в сопроводительных чертежах и выраженные в их конкретных формах или с точки зрения выполнения раскрываемой функции, либо способа или процесса для получения раскрываемых результатов, могут, в надлежащих случаях, по отдельности или в любом сочетании таких особенностей, использоваться для реализации изобретения во всем многообразии его форм.

Хотя изобретение описано в связи с описанными выше примерами вариантов осуществления, многие равноценные модификации и изменения являются очевидными для специалистов в соответствующей области, ознакомившихся с представленным раскрытием. Соответственно, описанные выше примеры вариантов осуществления считаются приведенными для иллюстрации и не имеющими ограничительного характера. В описанные варианты осуществления могут быть внесены различные изменения без отступления от сущности и объема изобретения.

1. Система компенсации вертикальной качки для морского судна, содержащая гидравлический привод, располагаемый таким образом, чтобы обеспечивать соединение между судном и грузом, свешиваемым с судна, приводящийся гидравлически в действие для изменения расстояния между грузом и судном в ответ на вертикальную качку судна и соединенный текучей средой с первой гидравлической машиной для обеспечения ее срабатывания, вторую гидравлическую машину, соединенную текучей средой с гидравлическим аккумулятором, причем первая и вторая гидравлические машины механически соединены друг с другом, а также механически соединены с общим электрическим двигателем, контроллер для управления гидравлическим движением первой и второй гидравлических машин, а также для подачи питания к электрическому двигателю в ответ на один или более сигналов, соответствующих величине вызываемой волнами вертикальной качки судна и/или вызываемой волнами силе, прилагаемой к грузу.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что первая и вторая гидравлические машины и электрический двигатель соединены между собой с передаточным числом 1:1.

3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что первая и вторая гидравлические машины и электрический двигатель установлены на общем приводном валу.

4. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что каждая из гидравлических машин имеет соответствующий приводной вал, эти валы располагаются соосно и соединены друг с другом через общий электрический двигатель, установленный между указанными приводными валами, для обеспечения вращения их вокруг общей оси.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что электрический двигатель представляет собой асинхронный двигатель.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит установленный в гидравлическом трубопроводе между гидравлическим аккумулятором и гидравлическим приводом клапан, перемещающийся между первым положением, при котором гидравлический аккумулятор и гидравлический привод гидравлически изолированы друг от друга, и вторым положением, при котором гидравлический аккумулятор и гидравлический привод соединены текучей средой посредством гидравлического трубопровода.

7. Система по п.6, отличающаяся тем, что работой клапана в зависимости от сигнала, соответствующего величине гидравлического давления в гидравлическом аккумуляторе, управляет контроллер, который сконфигурирован для перемещения клапана из первого положения во второе в ответ на падение давление до заданного порогового значения.

8. Система по п.1, отличающаяся тем, что контроллер рассчитан на получение сигнала, соответствующего величине гидравлического давления в гидравлическом аккумуляторе, и управление подачей питания к электрическому двигателю в ответ на такой сигнал.

9. Система по п.1, отличающаяся тем, что контроллер рассчитан на получение сигнала, соответствующего положению груза относительно судна, и на управление движением первой и второй гидравлических машин в ответ на такой сигнал.

10. Система по п.1, отличающаяся тем, что функционирует для поддержания на постоянном уровне опорной силы, действующей на груз, свешиваемый с судна, во время вертикальной качки судна.

11. Система по п.1, отличающаяся тем, что она функционирует для поддержания свешиваемого с судна груза в постоянном положении во время вертикальной качки судна.

12. Способ управления системой компенсации вертикальной качки, соответствующей любому из пп.1-11, отличающийся тем, что управление подачей питания к электрическому двигателю осуществляют с помощью контроллера.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что подачу питания к электрическому двигателю регулируют в зависимости от гидравлического давления в гидравлическом аккумуляторе.

14. Способ управления системой компенсации вертикальной качки, соответствующей любому из пп.1-11, отличающийся тем, что подачу питания к электрическому двигателю не осуществляют.

15. Способ управления системой компенсации вертикальной качки, соответствующей п.6 или 7, отличающийся тем, что клапан перемещают из своего первого положения в свое второе положение для соединения текучей средой гидравлического привода и гидравлического аккумулятора, обходя таким образом первую и вторую гидравлическую машины, в ответ на падение давления в гидравлическом аккумуляторе ниже заданного порогового значения.

108shagov.ru. Все права защищены. 2019