CN108946517A - 一种主动升沉补偿起重机的试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主动升沉补偿起重机的试验方法，属于起重技术领域。该试验方法通过将运动参考单元安装在六自由度试验平台上，控制六自由度试验平台模拟波浪运动，以对主动升沉补偿起重机进行试验，从而判断主动升沉补偿起重机的主动升沉补偿功能是否符合要求。由于运动参考单元体积小，重量轻，因此，安装起来较为简单。同时还可以选取体积较小地六自由度试验平台进行试验，降低了试验成本。

Description

一种主动升沉补偿起重机的试验方法

技术领域

本发明涉及起重技术领域，特别涉及一种主动升沉补偿起重机的试验方法。

背景技术

在进行深海吊装作业时，通常会在浮式平台上安装起重机，起重机上设有绞车和钢丝绳，通过钢丝绳将绞车和海床上的重物相连，并通过绞车的正反转来控制重物的起升和下降。而浮式平台位于海面上，受海洋风浪影响，起重机会随浮式平台进行升沉、横摇、纵摇、横荡、纵荡和偏摆六个自由度的运动，可能会导致被吊物与海床发生碰撞，影响吊装作业。

为了防止被吊物与海床发生碰撞，目前常采用具有主动升沉补偿功能的起重机进行深海吊装作业，以补偿浮式平台进行升沉、纵摇和横摇三个自由度的运动时，引起的起重机吊钩垂直方向的位移，使吊钩在垂直方向上的移动能够不受浮式平台运动的影响。而主动升沉补偿起重机在出厂前需要对其主动升沉补偿功能进行试验以判断主动升沉补偿起重机的主动升沉补偿功能是否符合要求，目前常用的试验方法是将主动升沉补偿起重机安装在六自由度试验平台上，使六自由度试验平台模拟波浪的运动，以检测起重机的主动升沉补偿功能。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

由于起重机的体积大，且重量重，因此将起重机安装在六自由度试验平台上，操作起来十分复杂，需要浪费大量的人力物力，试验成本太高。

发明内容

本发明实施例提供了一种主动升沉补偿起重机的试验方法，可以对起重机的主动升沉补偿功能进行验证，且操作简单，试验成本低。所述技术方案如下：

一种主动升沉补偿起重机的试验方法，所述主动升沉补偿起重机包括运动参考单元、控制单元、绞车和钢丝绳，所述运动参考单元与所述控制单元连接，所述控制单元用于控制所述绞车转动，所述钢丝绳的一端卷绕在所述绞车卷筒内，所述钢丝绳的另一端设有与被吊物连接的吊钩，所述试验方法包括：

将所述运动参考单元安装在六自由度试验平台上；

控制所述六自由度试验平台模拟波浪运动；

控制所述运动参考单元检测所述六自由度试验平台在升沉、横摇和纵摇三个自由度方向上的运动参数并将检测到的所述运动参数发送至所述控制单元；

所述控制单元根据接收到的所述运动参数确定第一位移量，所述第一位移量为所述六自由度试验平台模拟的波浪运动所引起的被吊物在垂直方向上的位移量；

所述控制单元根据所述第一位移量控制所述绞车转动；

获取第二位移量，所述第二位移量为所述绞车转动使得所述钢丝绳带动所述被吊物在垂直方向上的位移量；

根据所述第一位移量和所述第二位移量判断所述主动升沉补偿起重机的主动升沉补偿功能是否符合要求。

进一步地，所述将所述运动参考单元安装在六自由度试验平台上，包括：

将所述运动参考单元安装在安装座中；

采用螺栓将所述安装座和所述六自由度试验平台连接。

进一步地，所述控制所述六自由度试验平台模拟波浪运动，包括：

控制所述六自由度试验平台进行升沉、横摇和纵摇三个自由度中的至少一个自由度的运动。

进一步地，所述绞车上设有编码器，所述编码器与所述控制单元连接，所述获取所述第二位移量，包括：

控制所述编码器检测所述绞车上的钢丝绳的出绳长度；

所述控制单元获取所述编码器检测的所述钢丝绳的出绳长度确定所述第二位移量。

进一步地，所述编码器为绝对值编码器。

进一步地，所述根据所述第一位移量和所述第二位移量判断所述主动升沉补偿起重机的主动升沉补偿功能是否符合要求，包括：

当所述第一位移量与所述第二位移量之间的关系满足设定条件时，判断所述主动升沉补偿起重机的主动升沉补偿功能符合要求；

当所述第一位移量与所述第二位移量之间的关系不满足设定条件时，判断所述主动升沉补偿起重机的主动升沉补偿功能不符合要求。

进一步地，所述设定条件为：所述第二位移量为所述第一位移量的90％～110％。

进一步地，所述控制单元为可编程逻辑控制器。

进一步地，在所述控制单元根据所述第一位移量控制所述绞车转动之前，所述试验方法还包括：

控制所述绞车转动，使所述钢丝绳带动所述被吊物远离地面一段距离。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过将运动参考单元安装在六自由度试验平台上，控制六自由度试验平台模拟波浪运动。由于运动参考单元体积小，重量轻，因此，安装起来较为简单，且可以选取体积较小地六自由度试验平台，降低了试验成本。运动参考单元可以检测六自由度试验平台在升沉、横摇和纵摇三个自由度方向上的运动参数并将检测到的运动参数发送至控制单元，控制单元根据接收到的运动参数确定第一位移量，第一位移量为六自由度试验平台模拟的波浪运动所引起的被吊物在垂直方向上的位移量。然后控制单元根据第一位移量控制绞车转动，获取第二位移量，第二位移量为绞车转动使得钢丝绳带动被吊物在垂直方向上的位移量。最终根据第一位移量和第二位移量即可判断主动升沉补偿起重机的主动升沉补偿功能是否符合要求。整个试验过程简单，且便于操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种主动升沉补偿起重机的工作示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种主动升沉补偿起重机的工作示意图；

图3是本发明实施例提供的又一种主动升沉补偿起重机的工作示意图；

图4是本发明实施例提供的一种主动升沉补偿起重机的试验方法的方法流程图；

图5是本发明实施例提供的一种主动升沉补偿起重机的试验示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

为了更好地理解本发明，以下结合图1简单说明一种主动升沉补偿起重机的结构：

图1是本发明实施例提供的一种主动升沉补偿起重机的工作示意图，如图1所示，主动升沉补偿起重机10包括运动参考单元11、控制单元12、绞车13和钢丝绳14，运动参考单元11与控制单元12连接，控制单元12用于控制绞车13转动，钢丝绳14的一端卷绕在绞车13的卷筒内，钢丝绳14的另一端设有与被吊物20连接的吊钩15。

如图1所示，主动升沉补偿起重机10安装在浮式平台30上，浮式平台30位于海面40上。受海洋风浪影响，主动升沉补偿起重机10会随浮式平台30进行升沉、横摇、纵摇、横荡、纵荡和偏摆六个自由度的运动。

具体地，当浮式平台30在海浪40中顺时针横摇时，安装在浮式平台30上的主动升沉补偿起重机10随浮式平台30顺时针横摇，将带动钢丝绳14、吊钩15、被吊物20向靠近海床41的方向垂直向下运动。在主动升沉补偿模式，安装在主动升沉补偿起重机10上的运动参考单元11将浮式平台30的运动参数传输到控制***12，控制***12控制绞车13逆时针方向旋转，带动钢丝绳14、吊钩15、被吊物20向垂直向上的方向运动。绞车13带动被吊物20垂直向上的运动位移量与浮式平台30横摇带动被吊物20垂直向下的运动位移量一致，被吊物20与海床41之间的垂直距离H保持不变。

图2是本发明实施例提供的另一种主动升沉补偿起重机的工作示意图，如图2所示，此时浮式平台30在海浪40中逆时针横摇，安装在浮式平台30上的主动升沉补偿起重机10随浮式平台30逆时针横摇，将带动钢丝绳14、吊钩15、被吊物20向远离海床41的方向垂直向上运动。在主动升沉补偿模式，安装在主动升沉补偿起重机10上的运动参考单元11将浮式平台30的运动参数传输到控制***11，控制***11控制绞车13顺时针方向旋转，带动钢丝绳14、吊钩15、被吊物20向垂直向下的方向运动。绞车13带动被吊物20垂直向下的运动位移量与浮式平台30横摇带动被吊物20垂直向上的运动位移量一致，被吊物20与海床41之间的垂直距离H保持不变。

图3是本发明实施例提供的又一种主动升沉补偿起重机的工作示意图，如图3所示，当主动升沉补偿起重机10纵荡运动时，会沿图3中X轴所在方向移动；当主动升沉补偿起重机10横荡运动时，会沿图3中Y轴所在方向移动；当主动升沉补偿起重机10深沉运动时，会沿图3中Z轴所在方向移动。

当主动升沉补偿起重机10横摇运动时，会绕图3中X轴转动；当主动升沉补偿起重机10纵摇运动时，会绕图3中Y轴转动；当主动升沉补偿起重机10偏摆运动时，会绕图3中Z轴转动。

本发明实施例提供了一种主动升沉补偿起重机的试验方法，适用于对上述主动升沉补偿起重机进行试验，图4是本发明实施例提供的一种主动升沉补偿起重机的试验方法的方法流程图，如图4所示，该试验方法包括：

步骤101、将运动参考单元安装在六自由度试验平台上。

图5是本发明实施例提供的一种主动升沉补偿起重机的试验示意图，如图5所示，此时运动参考单元11位于六自由度试验平台50上。

具体地，步骤101包括：

将运动参考单元安装在安装座中；采用螺栓将安装座和六自由度试验平台连接。通过螺栓将运动参考单元固定在六自由度试验平台上，可以防止六自由度试验平台在运动过程中，运动参考单元的位置发生变化，影响最终的测试结果。

步骤102、控制六自由度试验平台模拟波浪运动。

具体地，步骤102包括：

控制六自由度试验平台进行升沉、横摇和纵摇三个自由度中的至少一个自由度的运动。由于本发明提供的主动升沉补偿起重机只能够补浮式平台进行升沉、纵摇和横摇三个自由度的运动时，引起的起重机吊钩在垂直方向的位移，使吊钩在垂直方向上的移动能够不受浮式平台运动的影响。因此可以根据实际需要控制六自由度试验平台进行升沉、横摇和纵摇三个自由度中的至少一个自由度的运动，以模拟波浪运动。

步骤103、控制运动参考单元检测六自由度试验平台在升沉、横摇和纵摇三个自由度方向上的运动参数。

具体地，步骤103可以包括：

控制运动参考单元分别检测在升沉、横摇和纵摇三个自由度方向上的移动距离以及转动角度。

步骤104、将运动参考单元检测到的运动参数发送至控制单元。

在本实施例中，控制单元为可编程逻辑控制器。

步骤105、控制单元根据接收到的运动参数确定第一位移量。

其中，第一位移量为六自由度试验平台模拟的波浪运动所引起的被吊物在垂直方向上的位移量。

由于主动升沉补偿起重机在波浪的作用下发生升沉、横摇、纵摇三个自由度迭代运动，在空间中三个点可以确定一个平面，因此可以将主动升沉补偿起重机在波浪的作用下发生升沉、横摇、纵摇运动的补偿看作是补偿空间中的三个固定的点在竖直方向上的运动。因此，控制单元可以根据控制单元根据运动参考单元测量的移动距离以及转动角度等运动参数，确定六自由度试验平台模拟的波浪运动所能引起的被吊物在垂直方向上的位移量。

步骤106、控制单元根据第一位移量控制绞车转动。

具体地，步骤106包括：

根据第一位移量控制绞车转动，使得吊钩在垂直方向上向上或向下移动与第一位移量相等的距离。

进一步地，在执行步骤106之前，该试验方法还可以包括：

控制绞车转动，使钢丝绳带动被吊物远离地面一段距离。

通过提前将被吊物吊起一段距离，以防止被吊物在地面上，而在执行步骤106时，需要使吊钩在垂直方向上向下移动，但吊钩无法继续向下移动的情况的情况发生。

步骤107、获取第二位移量。

其中，第二位移量为绞车转动使得钢丝绳带动被吊物在垂直方向上的位移量。

具体地，绞车上设有编码器，编码器与控制单元连接，则步骤107可以包括：

控制编码器检测绞车上的钢丝绳的出绳长度，控制单元获取编码器检测的钢丝绳的出绳长度确定第二位移量。

具体地，钢丝绳的出绳长度即为第二位移量，即控制单元控制绞车转动使得吊钩在垂直方向上移动的距离。

优选地，编码器可以为绝对值编码器，绝对值编码器的抗干扰特性强，且测量出的数据的可靠性高。

步骤108、根据第一位移量和第二位移量判断主动升沉补偿起重机的主动升沉补偿功能是否符合要求。

具体地，步骤108包括：

当第一位移量与第二位移量之间的关系满足设定条件时，判断主动升沉补偿起重机的主动升沉补偿功能符合要求。当第一位移量与第二位移量之间的关系不满足设定条件时，判断主动升沉补偿起重机的主动升沉补偿功能不符合要求。

在本实施例中，设定条件可以为：第二位移量为第一位移量的90％～110％。

本发明实施例提供通过将运动参考单元安装在六自由度试验平台上，控制六自由度试验平台模拟波浪运动。由于运动参考单元体积小，重量轻，因此，安装起来较为简单，且可以选取体积较小地六自由度试验平台，降低了试验成本。运动参考单元可以检测六自由度试验平台在升沉、横摇和纵摇三个自由度方向上的运动参数并将检测到的运动参数发送至控制单元，控制单元根据接收到的运动参数确定第一位移量，第一位移量为六自由度试验平台模拟的波浪运动所引起的被吊物在垂直方向上的位移量。然后控制单元根据第一位移量控制绞车转动，获取第二位移量，第二位移量为绞车转动使得钢丝绳带动被吊物在垂直方向上的位移量。最终根据第一位移量和第二位移量即可判断主动升沉补偿起重机的主动升沉补偿功能是否符合要求。整个试验过程简单，且便于操作。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种主动升沉补偿起重机的试验方法，所述主动升沉补偿起重机包括运动参考单元、控制单元、绞车和钢丝绳，所述运动参考单元与所述控制单元连接，所述控制单元用于控制所述绞车转动，所述钢丝绳的一端卷绕在所述绞车卷筒内，所述钢丝绳的另一端设有与被吊物连接的吊钩，其特征在于，所述试验方法包括：

将所述运动参考单元安装在六自由度试验平台上；

控制所述六自由度试验平台模拟波浪运动；

控制所述运动参考单元检测所述六自由度试验平台在升沉、横摇和纵摇三个自由度方向上的运动参数并将检测到的所述运动参数发送至所述控制单元；

所述控制单元根据接收到的所述运动参数确定第一位移量，所述第一位移量为所述六自由度试验平台模拟的波浪运动所引起的被吊物在垂直方向上的位移量；

所述控制单元根据所述第一位移量控制所述绞车转动；

获取第二位移量，所述第二位移量为所述绞车转动使得所述钢丝绳带动所述被吊物在垂直方向上的位移量；

根据所述第一位移量和所述第二位移量判断所述主动升沉补偿起重机的主动升沉补偿功能是否符合要求。

2.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，所述将所述运动参考单元安装在六自由度试验平台上，包括：

将所述运动参考单元安装在安装座中；

采用螺栓将所述安装座和所述六自由度试验平台连接。

3.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，所述控制所述六自由度试验平台模拟波浪运动，包括：

控制所述六自由度试验平台进行升沉、横摇和纵摇三个自由度中的至少一个自由度的运动。

4.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，所述控制所述运动参考单元检测所述六自由度试验平台在升沉、横摇和纵摇三个自由度方向上的运动参数，包括：

控制所述运动参考单元分别检测所述六自由度试验平台在升沉、横摇和纵摇三个自由度方向上的移动距离以及转动角度。

5.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，所述绞车上设有编码器，所述编码器与所述控制单元连接，所述获取所述第二位移量，包括：

控制所述编码器检测所述绞车上的钢丝绳的出绳长度；

所述控制单元获取所述编码器检测的所述钢丝绳的出绳长度确定所述第二位移量。

6.根据权利要求5所述的试验方法，其特征在于，所述编码器为绝对值编码器。

7.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，所述根据所述第一位移量和所述第二位移量判断所述主动升沉补偿起重机的主动升沉补偿功能是否符合要求，包括：

当所述第一位移量与所述第二位移量之间的关系满足设定条件时，判断所述主动升沉补偿起重机的主动升沉补偿功能符合要求；

当所述第一位移量与所述第二位移量之间的关系不满足设定条件时，判断所述主动升沉补偿起重机的主动升沉补偿功能不符合要求。

8.根据权利要求7所述的试验方法，其特征在于，所述设定条件为：所述第二位移量为所述第一位移量的90％～110％。

9.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，所述控制单元为可编程逻辑控制器。

10.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，在所述控制单元根据所述第一位移量控制所述绞车转动之前，所述试验方法还包括：

控制所述绞车转动，使所述钢丝绳带动所述被吊物远离地面一段距离。