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博士力士乐波浪补偿系统原理动画
波浪补偿有哪些类型？
波浪补偿系统可分成被动波浪补偿、主动波浪补偿和主动-被动混合波浪补偿三类；根据波浪补偿工作方式的不同, 波浪补偿系统可分为直线式（液压缸驱动）波浪补偿、旋转式（液压马达驱动、变频电机驱动）波浪补偿。
波浪补偿可简化的物理模型是什么？
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假设负载悬挂在弹簧和阻尼器下面
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如果船舶进行上下移动，载荷仍然保持在原来的位置
被动波浪补偿的简化模型
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主动/被动波浪补偿的主要区别？
（a）被动波浪补偿
- 提供简单的载荷限制
- 通过让步或拉入来适应任何由于外部影响而增加的负荷
在日常生活中比较相似应用有，
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汽车减震器
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拔河比赛
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蹦床
（b）主动波浪补偿
- 应用电子运动传感器
- 计算机采集运动信息
- 计算机发出控制信号进行必要的控制
在日常生活中比较相似应用有，
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任何电子闭环控制
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任天堂wii体感游戏机
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汽车ABS制动系统“抱而不死，死而不抱”
六种波浪补偿系统
（a）油缸和蓄能器组成的直线式波浪补偿
这是一种典型的被动补偿系统，
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液压油缸替换弹簧
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油缸连接蓄能器
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适用于高阻力设备的运动补偿
优势
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无功率损耗
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原理简单，易于维护
劣势
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要求负载具有很高的运动阻力
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需要根据实际负载和实际补偿能力调整系统设置
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系统总是存在较大的位置滞后
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受局限的运动范围
（b）液压马达组成的旋转式波浪补偿
被动补偿
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恒张力运行的马达替换弹簧
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适用于高阻力设备的运动补偿
优势
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附加的补偿装置需求空间小
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原理简单，易于维护
劣势
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要求负载具有高的运动阻力，或负载必须系泊，以避免负载位置漂移
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满功率消耗
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需要根据实际负载调整系统设置
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系统总是存在较大的位置滞后
（c）蓄能器、复合油缸（直线式）或液压马达（旋转式）、控制器、运动传感器组成的混合式波浪补偿
主动-被动混合式补偿
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复合油缸或液压马达替代弹簧
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蓄能器吸收大部分载荷
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船上安装运动传感器（MRU）
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小油缸或液压马达根据船舶运动进行精确的二次运动补偿
优势
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较低的功率损耗
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控制精度高，故障小
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可根据不同的补偿任务调节性能参数
劣势
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需要根据实际负载对蓄能器进行调节
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需要提供更大的补偿设备安装空间
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受局限的运动范围
（d）液压马达、控制器、运动传感器组成的波浪补偿
主动补偿
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主动运动的液压马达替换弹簧
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船上安装运动传感器（MRU）
优势
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需要较小的补偿设备安装空间
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控制精度高，故障小，可进行补偿任务的调节参数
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和绞车本身的控制系统相同，可完全集成在一起
劣势
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满功率消耗
（e）变频电机、变频器、控制器、运动传感器组成的电动旋转波浪补偿
主动补偿
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变频电机替换弹簧
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船上安装运动传感器（MRU）
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电容可吸收并存储大部分能量
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变频电机进行二次精确补偿控制
优势
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需要较小的补偿设备安装空间
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控制精度高，故障小，可进行补偿任务的调节参数
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和绞车本身的控制系统相同，可完全集成在一起
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节约功率消耗，静音效果好
劣势
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需要制动电阻消耗部分能量或传回电网
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控制系统要求高
主动波浪补偿配置及功能
目前水下ROV、水下工具、水下托体都采用回转式的主动波浪补偿系统。
主动波浪补偿系统的设计可保证绞车吊钩负载持续的下放和回收，以消除或减少绞车由于海况条件引起的运动。该系统使用一个运动传感器(MRU)来感知绞车位置的变化，通常是由于安装绞车的船舶运动导致的。接收来自MRU的运动数据，通过PLC的控制系统，控制驱动绞车的收缆和放缆，对绞车的升沉运动进行补偿。
典型系统包括：MRU传感器模块、PLC控制柜和操控面板、或液压马达驱动回路（液压绞车）或变频电机+变频柜(电动绞车)
主动波浪补偿的核心元件：运动测量单元MRU介绍
MRU为惯性运动测量传感器，可用于测量船舶的六自由度运动数据，MRU的实物照片及船上安装示意如图所示，
MRU应尽可能靠近门架导向轮安装，并保证竖直且信号接线端口朝下。为了让MRU计算出门架导向轮的垂直运动，需要知道MRU与船舶重心位置的相对坐标和船舶重心与MRU的相对坐标，并将坐标参数输入给MRU。
总体性能描述
AHC（主动波浪补偿系统）系统的性能是基于绞车载荷的特性、设备在船舶上的位置、船舶运动特性和海况。AHC系统根据绞车驱动系统的设计能力、工厂测试结果数据输入控制系统，使AHC系统具有映射特性。这为AHC系统的预测能力和调整系统以适应MRU所测得的运动提供了一个已知的基础。
AHC系统基于动态实时模型，并根据载荷数据和海况不断更新。系统会计算出补偿当前船只移动所需的容量百分比。操作员可以使用这个数字来监视AHC系统的性能，并预测可能发生的移动。典型的主动波浪补偿人机界面如图所示，显示了放缆长度1850米，缆绳张力5.6吨，AHC补偿能力使用80%，门架导向滑轮移动的距离为1.2米，经波浪补偿后吊钩的位移为0米。
主动波浪补偿绞车可实现的控制模式
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模式名称 |
功能描述 |
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主动波浪补偿（AHC） |
利用来自运动传感器的信号，系统操作绞车来补偿船舶的运动 |
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主动恒张力(ACT) |
安全的布放和回收设备 |
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恒张力(CT) |
确保缆绳保持设定的张力，不受载荷运动的影响 |
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自动定深安全功能（ADSF） |
与深度传感器一起工作，以防止缆绳在海床上的过渡布放 |
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主动补偿能力（AHCC） |
系统显示绞车已使用的补偿能力百分比 |
主动波浪补偿绞车的作业安全及高效
AHC系统绞车适用于不同的负载和作业条件，在绞车不超载的情况下，保持安全有效的补偿能力。AHC绞车可增加操作时间窗口，减少与天气相关的停机时间。
两种AHC系统绞车的典型应用
在海床上回收和着陆水下设备
在着陆、回收和定位过程中，对水下设备进行精确和安全的连接和释放。采用AHC控制绞车，以补偿船舶的运动量，并消除船舶运动对绞车吊钩的影响。绞车操作员可进行精确的控制，可以升降或定位水下设备而不受船舶运动的影响。
ROV的系缆管理（TMS）
AHC系统绞车使TMS保持在一个固定的位置。ROV与TMS的对接是安全可控的，TMS的位置不受波浪对船舶运动的影响。在布放和回收时，AHC系统功能也将提供改进的和精确的位置控制。
本文来自深海智人，本文观点不代表iHydrostatics静液压立场。
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