海上铺管软管滚筒驱动装置液压系统设计与仿真研究

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1、2010年l2月机床与液压Dec．2010第38卷第23期MACHINETOOL＆HYDRAULICSV01．38No．23DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．23．025海上铺管软管滚筒驱动装置液压系统设计与仿真研究许达，王茁，张波，郭瑞(哈尔滨工程大学机电学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：针对国内海上软管铺设滚筒驱动装置的研究现状，设计一种新型的软管滚筒液压驱动装置。该装置使用液压马达驱动滚筒，带有一定扭矩进行顺时针和逆时针旋转，即带一定张力进行软管的施放和回收。利用MatlabSimseape建立液压系统数学模型，进行

2、系统性能仿真分析。仿真结果表明该滚筒驱动装置在软管施放和回收工作状态下滚筒转动平稳，能够满足海上软管铺设要求。关键词：海上软管铺设；软管滚筒；驱动装置；液压系统仿真中图分类号：TP138文献标识码：B文章编号：1001—3881(2010)23—079—4DesignandSimulationResearchonOffshoreReelDrivenHydraulicSystemXUDa。WANGZhuo．ZHANGBo。GU0Rui(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，HarbinEngineeringUni

3、versity，HarbinHeilongjiang150001，China)Abstract：Accordingtopresentresearchstatusondomesticpipestoragereeldrivensystemforoffshoreflexiblepipelaying，anewkindofhydraulicpoweredreelsystemwhichlayingoffshoreflexiblepipewasdesigned．Thereeldrivenbyhydraulicmotorscouldbeclockwiseandcounterc

4、lockwiserotatedwithacertaintorque，namelyflexiblepipewastensionedinthelayingandreclaimingpipeoperation．UsingMATLABSimseapesoftware，themathematicalmodelofthehydraulicsystemwassetupandthesystemsimulationWascarriedout．Thesimulationresultsindicatethatthereeldrivensystemhasgoodperformance

5、ofdrivingreelinlayingandreelai·mirtgpipeoperation，andmeetstherequirementoflayingofshoreflexiblepipe．Keywords：Ofshoreflexiblepipelaying；Pipestoragereel；Reeldrivensystem；Hydraulicsystemsimulation近年来，由于陆地石油储量的减少和对其需求量一定扭矩进行顺时针和逆时针旋转，即可带力进行软的增大，海洋石油开发成为了全球石油战略的重点之管的施放和回收。图1为滚筒驱动系统本体设计图，

6、一。海底管道铺设是海洋石油开发工程建设的一个重滚筒1在左右滚筒驱动装置2、3的驱动下，以一定要组成部分，采用深水铺管作业船及船载铺管设备进的速度转动来实现软管的铺设和回收。行安装铺设。深水软管滚筒驱动装置是海上铺设深海作者主要研究滚筒驱动装置液压系统，通过软管所需的大型设备之一。目前国内软管铺设大多采MatlabSimscape建立液压系统模型并对其性能进行仿用简易滚筒驱动装置铺设软管，这种装置是靠滚轮与真分析。滚筒法兰盘摩擦来驱动滚筒旋转运动。它的缺点是对1液压系统方案设计与工作原理根据工作需要，软管滚筒驱动装置在放管和收管工作状态下应都能正反两方向旋转，滚

7、筒的旋转速度能无级调节，最大铺管速度为10m／min，可驱动的软管最大张力为10N，软管滚筒驱动装置驱动滚筒的最大直径为l1．4m。经计算，主驱动回路的动力源为1台排量为355mL／r的单向比例变量泵。采用电动马达控制泵的斜盘角度从而控制变量泵的排量。采用4个大扭矩马达为滚筒提供扭矩¨。由于滚筒驱动装置在收放管工作状态下软管都具有一定张力，滚筒转矩较大、转速较低，所以马达应具有泵工况、可收稿日期：2009—11—04基金项目：国家“863”重点项目(863—07一F—O11)作者简介：许达(1984一)，男，硕士研究生，研究方向为海洋工程机械传动与控制。通信作

8、者：王茁，电话：13059001708