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S型铺管船张紧器控制系统仿真试验台设计李明婕;段梦兰;李慧;张玉来;吕博;叶茂;董朋光【摘要】Based on the working process and working environment of 2 000 kN tensioner,design and analysis of monitoring and control system are carried out.A set of semi-physical simulation device founded by a motor simulator and a control simulation system is built to simulate the waves as well as the constant tension controlling system.These research results would lay the founda-tion of further studies on mechatronic system of tensioner.This will improve the level of industri-alization for the tensioner for deep water pipelaying vessel.%以2000 kN张力的深水铺管船用张紧器为研究对象，结合其工作环境设计了张紧器的驱动系统和监控系统。
研制了张紧器控制系统的半实物仿真试验台，由电机试验台和电控系统试验台2部分组成，模拟波浪作用和电机的恒张力控制。
为深入研究张紧器的电控系统奠定了基础，可促进深水铺管船用张紧器的产业化。
【期刊名称】《石油矿场机械》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】5页(P33-36,37)【关键词】铺管船;张紧器;控制系统;模拟试验【作者】李明婕;段梦兰;李慧;张玉来;吕博;叶茂;董朋光【作者单位】中国石油大学北京海洋油气研究中心，北京 102249;中国石油大学北京海洋油气研究中心，北京 102249;枣庄科技职业学院，山东枣庄 277500;中石化石油勘探开发研究院，北京100083;长江大学，湖北荆州 434023;中国石油大学北京海洋油气研究中心，北京 102249;胜利油田胜利动力机械集团有限公司，山东东营257032【正文语种】中文【中图分类】TE952在全球，海洋石油资源量占石油资源总量的34%［1］。
30t/28m船用起重机液压系统的设计与仿真分析船用起重机是船舶自备的重要起重设备,其应用对我国远洋运输业的发展、海洋资源的开发以及海洋权益的维护具有重要意义。
液压传动以其独特的优势在船用起重机中的应用日益广泛,按照调速方式的不同,船用起重机液压系统有开式和闭式两种型式。
相比之下,闭式系统效率高,占用空间小,已逐渐成为船用起重机液压系统的主要应用型式。
目前,对于船用起重机闭式系统的综合分析并不多见,且与开式系统的性能比较往往局限于定性分析。
本文分别对30t/28m船用起重机开、闭式液压系统进行了设计及仿真分析,并以起升回路为基础,对其工作过程中启制动时液压系统的流量-压力特性、机械结构的振动冲击等综合性能进行了深入研究,为开、闭式液压系统的实际应用提供了重要参考依据。
设计了30t/28m船用起重机闭式液压系统,对起升、补油控制回路进行了计算选型,完成了液压系统的结构设计。
将起升机构等效为三质量二自由度系统,建立了机械结构和液压系统相耦合的起升系统数学模型,并在仿真平台AMESim中建立了起升回路的仿真模型。
针对船用起重机在最大工作幅度28m,起吊额定载荷30t时系统的静动态特性进行了仿真分析,得到了系统的主要特性曲线。
结果表明：采用闭式液压系统不仅有效提高了系统效率,降低了机械结构的振动冲击,还能对吊重的势能进行回收。
以起升系统为基础,进一步建立了包括变幅、回转及补油控制回路在内的闭式液压系统仿真模型,并对船用起重机在某个典型工作周期内各回路的工作特性进行了仿真分析,得到了系统的综合特性,并分析了各回路之间的性能差异。
在船用起重机机械结构不变的基础上,设计了相应的负载敏感开式液压系统；建立了起升回路的数学模型及仿真模型；并在与闭式系统相同工况下进行了仿真分析。
结果表明：采用负载敏感的开式系统能使泵的输出功率与负载相适应,且调速性能良好；但在系统效率以及功率回收等方面与闭式系统相比存在较大差异。
上述成果对船用起重机开、闭式液压系统的选用以及系统的设计与试验具有重要的参考价值。
铺管船用张紧器液压系统的设计与仿真的开题报告一、研究背景及意义铺管船是一种专门用于海洋油气勘探和开发的船舶。
在海洋中铺设管线是油气资源输送的主要手段之一。
而铺管船则是铺设海底管线的主要工具之一。
在铺设管线的过程中，极其依赖于多种设备和系统，其中张紧器液压系统是极其重要的一个。
张紧器液压系统可以对管线进行张紧，在海浪、海流等环境因素的影响下可以保证管道的保持平稳，从而保证送气、输油等的正常运行。
因此，铺管船用张紧器液压系统的设计和仿真研究对于保证海底管线铺设的成功及后续油气勘探生产的正常进行具有重要意义。
二、研究内容及方法本文主要研究铺管船用张紧器液压系统的设计和仿真。
研究内容包括以下方面：1.铺管船用张紧器液压系统的设计，包括系统的主要组成部分和结构、系统的参数设计和计算等。
2.使用ANSYS等仿真软件，对铺管船用张紧器液压系统进行仿真计算，并对仿真结果进行分析和验证。
3.对仿真结果进行评估和优化，优化铺管船用张紧器液压系统设计的参数和结构，提高系统的稳定性和可靠性。
研究方法主要包括：1.研究文献资料法：对铺管船用张紧器液压系统的相关文献进行调研、分析和总结，对系统的设计和仿真方法进行研究。
2.计算机辅助设计法：使用CAD等设计软件，对铺管船用张紧器液压系统进行设计，进行系统参数的计算和分析。
3.仿真技术和数据分析法：利用ANSYS等仿真软件，对系统进行仿真计算，并对仿真数据进行分析和优化。
三、预期成果和意义预期成果包括：1.铺管船用张紧器液压系统的设计方案和计算、仿真过程设计。
2.针对张紧器液压系统的仿真计算，在不同条件下进行仿真，分析仿真结果，并进行优化。
3.优化的张紧器液压系统设计方案，该方案参数能保证系统在不同海况下稳定性高、可靠性强。
预期意义包括：1.对铺管船用张紧器液压系统的设计和仿真进行研究，为保证海底管线铺设成功以及后续油气勘探生产的正常进行提供了理论依据和技术支持。
2.优化铺管船用张紧器液压系统的设计和参数，提高系统的稳定性和可靠性，可以降低铺设管线的成本和提高铺设效率。
铺管船张紧器主框架结构优化设计
付利;张棣;徐兴平;张辛;王言哲
【期刊名称】《中国海上油气》
【年(卷),期】2014(026)005
【摘要】以铺管船张紧器为研究对象,对张紧器的工作原理进行了分析,建立了张紧器主框架结构优化分析的模型.使用有限元软件ANSYS结构优化模块对某铺管船张紧器主框架进行了结构优化,张紧器主框架钢材用量从原设计的1.483 m3下降到了0.489 m3,节省67％,极大地减轻了张紧器的质量;同时,优化后的安全系数仍达3.29,能够满足海上铺管作业的要求.本研究中所使用的优化思路和优化方法可以作为海上工程设备设计的基础,对平衡海上施工的经济性与安全性具有指导意义.【总页数】5页(P96-100)
【作者】付利;张棣;徐兴平;张辛;王言哲
【作者单位】中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司;海洋石油工程股份有限公司;中国石油大学(华东)机电工程学院;中国石油大学(华东)机电工程学院;中国石油大学(华东)机电工程学院
【正文语种】中文
【相关文献】
1.S型铺管船张紧器控制系统仿真试验台设计 [J], 李明婕;段梦兰;李慧;张玉来;吕博;叶茂;董朋光
2.海洋铺管船用张紧器履带机构运动学分析 [J], 孙亮;张仕民;杨树松
3.海洋铺管船用张紧器整体吊装可靠性分析 [J], 李宝宗;郭志平;张超;王连磊;张士
民
4.铺管船用张紧器链轨张力计算方法以及张紧端受力的研究 [J], 王学军;陈赋秋;曹洪鹏;曹雪
5.铺管船用张紧器张紧系统分析 [J], 张俊亮;王晓波;林立;赵东岩;钟朝延
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CAD中的液压系统设计与流体力学仿真液压技术是现代工程中不可或缺的一部分，广泛应用于各个领域，如机械制造、航空航天、汽车等。
为了确保液压系统的正常运行和优化设计，使用CAD软件进行液压系统设计和流体力学仿真是非常重要的。
在CAD软件中，设计液压系统可以实现各个部件的三维建模，例如液压泵、阀门、油箱等。
设计液压系统时需要注意各个部件之间的连接方式和位置关系，这对于系统的工作效果和性能有着重要影响。
首先，在CAD软件中建立一个新的文件，选择三维建模模式。
然后，选用适当的工具开始建模，例如使用“画线”工具或“绘制立方体”工具来绘制液压系统的各个部件的三维模型。
建模时需要考虑各个部件的尺寸和形状，以及它们之间的连接方式。
例如，液压泵和液压马达之间通常使用油管连接。
此外，还需要考虑各个部件之间的位置关系，以确保液压系统的正常工作。
建模完成后，还可以在CAD软件中添加各个部件的真实材料属性，例如密度、粘度等。
这些参数对于流体力学仿真非常重要，可以确保仿真结果的准确性。
在进行流体力学仿真前，需要设置仿真的条件和边界条件。
例如，液压泵的流量和压力，以及管道的尺寸和材料属性等。
在CAD软件中，可以通过添加“流体域”或“流体体积”来定义仿真区域。
仿真过程中，需要选择适当的数值计算方法和求解器，以及设置仿真的时间步长和精度。
这些参数对于仿真结果的准确性和计算效率有着重要影响。
完成设置后，可以开始进行流体力学仿真。
CAD软件会根据所设定的条件和边界条件对液压系统进行数值计算，并给出相应的仿真结果。
这些结果包括液压泵和马达的流量和压力分布、油管的速度和压力损失等。
通过分析仿真结果，可以评估液压系统的工作效果和性能。
如果存在问题，可以在CAD软件中进行修改和优化。
例如，可以调整油管的直径，改变阀门的开度等，以改善系统的效率和响应性能。
总之，CAD软件可以帮助工程师设计和优化液压系统，并进行流体力学仿真。
在使用CAD软件进行液压系统设计和仿真时，需要合理设置各个部件的尺寸、位置和连接方式，以及设置相应的流体力学仿真条件和边界条件。
基于LabVIEW的船用张紧器仿真平台研究摘要：张紧器作为海底管道铺设的重要设备，其动态行为对管道铺设有着直接的影响。
本文以铺管起重船“海洋石油201”张紧器为研究对象，针对实船张紧器恒张力控制的特点，给出了张紧器仿真平台的软硬件设计方案。
最后进行了仿真平台的功能测试，结果表明仿真平台达到对张紧器工作过程的动态模拟。
关键词：张紧器；虚拟仪器；恒张力控制DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2018.09.1401 引言在深海油气田开发过程中，海底管道是海洋石油天然气运输的重要渠道，张紧器则是完成该项作业的关键设备，它负责将已焊接好的管道夹紧并控制其下放入水，此过程要求张紧器能够实现恒张力控制[1-3]。
本课题是根据国家科技重大专项深水铺管起重船及配套工程技术课题的子课题：深水铺管起重船作业视景仿真技术研究而制定的研究计划[2，3]。
论文根据铺管作业中张紧器工艺流程，设计和开发出一套能够动态模拟实船张紧器工作的仿真平台，并对仿真平台进行功能性分析[4]。
2 仿真平台总体方案2.1 仿真平台硬件设计方案本仿真平台主要用于模拟“海洋石油201”船用张紧器的实际作业，以达到对张紧器操作员的培训功能。
仿真平台的硬件结构如图1。
2.2 仿真平台软件设计方案张紧器仿真平台软件由人机交互界面模块、数据接口模块、张紧器仿真模块、数据采集与处理模块、数据存储模块组成。
仿真平台软件结构图如图2。
3 仿真平台软硬件设计3.1 硬件设计（1）张紧器控制台台体。
张紧器控制台是连接张紧器主控服务器与外围的仿真设备、向铺管仿真作业发送控制命令和管理张紧器动态行为从而保证铺管作业正常运行的重要设备。
（2）数据采集卡。
数据采集卡将外界信号输入至计算机并被计算机所利用[5，6]。
最终选取研华数据采集卡PCI-1751和PCI-1711。
（3）张紧器主控服务器。
张紧器主控服务器是整个仿真平台最核心的部分，其主要功能是在LabVIEW开发环境下开发出一套能够模拟张紧器作业且能反映其动态行为的应用软件。
!技术讨论#铺管船用张紧器张紧系统分析3张俊亮1 王晓波2 林 立1 赵东岩2 钟朝延2(11中国石油大学(北京) 21海洋石油工程股份有限公司) 摘要 铺管船用张紧器是海洋铺管船的关键设备,张紧器张紧系统是张紧器保持管线恒张力的保证。
介绍了国内外铺管船用张紧器张紧系统现状,并加以分析,指出铺管船用张紧器张紧方式为在浅海采用螺旋夹紧、马达驱动,在深海采用液压缸夹紧、交流伺服电动机驱动。
通过仿真,液压夹紧缸在快进、工进、保压、快退阶段均能达到系统要求;交流伺服电动机通过恒转矩的输出,在液压缸夹紧的前提下,对管线进行恒张力控制。
分析结果表明,液压夹紧系统和电动机驱动系统满足系统的工作需要,系统稳定可靠。
关键词 铺管船 张紧器 张紧系统 夹紧 驱动 仿真引 言随着科学技术的进步和人类对海洋石油资源认知水平的不断提高,海洋石油天然气开发已成为世界石油工业的热点和科技创新的前沿。
海洋管道是最重要的海洋石油天然气运输渠道,海洋铺管设备也随着海洋油气开发的深入不断发展。
铺管船用张紧器是铺管的关键设备,张紧力的大小对管线铺设深度有直接影响,张紧器张紧系统实现管线恒张力控制。
在铺设过程中,管道受自重、浪、流的影响,承受较大的弯曲应力,且弯曲应力不断变化。
为了使管道弯曲应力小于材料的屈服极限,确保管道不被破坏,用张紧器进行送管并实时调整管道的张紧力,使管道的张力基本恒定不变,始终保持在允许的范围内[1]。
随着海洋勘探开发从浅海走向深海,铺管深度从150m到3000m[2],张紧器张紧系统中夹紧方式也由最初的半自动刚性夹紧发展为全自动柔性夹紧。
国内外张紧器张紧系统状况目前,我国拥有4台铺管船用张紧器:从美国进口3台,自主研发1台。
3台进口张紧器分别配套在滨海106号、109号和蓝疆号铺管船上。
其中,蓝疆号铺管船配套的张紧器最为先进,单台最大张紧力为7101982kN(7215tf),采用螺旋压紧装置夹紧管线,液压马达实现管线的输送。
