輸油軟管的補償與共振

該在行進中開展(zhan)輸(shu)(shu)油作業，輸(shu)(shu)油軟管由(you)于(yu)自身承(cheng)重，會在兩(liang)船(chuan)之間(jian)產(chan)生   的(de)下垂高(gao)度H。由(you)于(yu)兩(liang)船(chuan)間(jian)距的(de)不斷變(bian)化以(yi)及(ji)風(feng)浪等因(yin)素的(de)影(ying)響(xiang)，可能(neng)導(dao)致以(yi)下情(qing)況：

1）下垂高度過大(da)，張力太小軟管落入水中；

2）下(xia)垂高度過小(xiao)，軟管(guan)所承受的(de)張力太大。

這兩種情況都(dou)會(hui)影響輸油裝(zhuang)置的使用(yong)   。如果   依靠人工操(cao)作來(lai)保(bao)持適當的下(xia)垂高度會(hui)產生以下(xia)問題(ti)：

1）行(xing)進中輸油作業一般持續時間較(jiao)長(chang)，僅憑(ping)人工控制下(xia)垂高度，操(cao)作人員體力(li)上(shang)很難勝任；

2）人工操作只能憑感官判斷，控制精度不高；

3）反應不夠及時。

針對上述問題，該輸油裝置在設計中(zhong)采用基(ji)于PLC、扭矩傳感(gan)器、液壓伺(si)服器件的(de)(de)(de)自動補償(chang)(chang)控制系(xi)統，控制軟管(guan)(guan)絞車(che)自動調(diao)節輸油軟管(guan)(guan)的(de)(de)(de)下(xia)垂高(gao)度(du)(du)，使其在輸油作(zuo)業中(zhong)始終處于正常工作(zuo)范(fan)圍內(nei)。由于軟管(guan)(guan)下(xia)垂高(gao)度(du)(du)H與(yu)其所(suo)承受的(de)(de)(de)張力N之間呈近(jin)似的(de)(de)(de)線性(xing)關系(xi)，可(ke)以用軟管(guan)(guan)張力補償(chang)(chang)來(lai)實現下(xia)垂高(gao)度(du)(du)的(de)(de)(de)自動補償(chang)(chang)。

一、自動補償原理

該(gai)輸(shu)油(you)裝置(zhi)主要包括軟(ruan)管(guan)絞車、液壓驅動(dong)單元、軟(ruan)管(guan)組件、控制(zhi)(zhi)系統四部分。輸(shu)油(you)軟(ruan)管(guan)張(zhang)力(li)(li)(li)自動(dong)補償工作原理是：用扭矩傳(chuan)感器檢測出軟(ruan)管(guan)絞車驅動(dong)軸承(cheng)受(shou)的(de)扭矩，間(jian)接計(ji)算出軟(ruan)管(guan)承(cheng)受(shou)的(de)張(zhang)力(li)(li)(li)；用光電開關組測出軟(ruan)管(guan)絞車轉(zhuan)動(dong)的(de)方向和(he)圈數(shu)，間(jian)接計(ji)算出絞車收(shou)放軟(ruan)管(guan)的(de)長(chang)度。PLC根(gen)據預設的(de)數(shu)據表判(pan)斷當軟(ruan)管(guan)長(chang)度為L時，承(cheng)受(shou)的(de)張(zhang)力(li)(li)(li)是否超過上下限值，張(zhang)力(li)(li)(li)過小時，控制(zhi)(zhi)絞車自動(dong)放出軟(ruan)管(guan)，張(zhang)力(li)(li)(li)過大時控制(zhi)(zhi)絞車自動(dong)收(shou)管(guan)，使軟(ruan)管(guan)始終保持合適的(de)下垂(chui)高度。

二、共振產生原因及解決(jue)方案(an)

共振產生原因分析

該輸油裝置張(zhang)力補(bu)償試驗中(zhong)發現，軟管產生共(gong)振(zhen)是一個需(xu)要(yao)解決的(de)主要(yao)問(wen)題：軟管本身(shen)(shen)具有   的(de)彈性，其自(zi)身(shen)(shen)承(cheng)受了張(zhang)力，加上補(bu)償動作(zuo)、慣(guan)性、海風、船身(shen)(shen)起伏的(de)影響(xiang)，在輸油作(zuo)業中(zhong)將(jiang)不可(ke)避免的(de)始終處于(yu)上下(xia)振(zhen)蕩狀態中(zhong)，當振(zhen)蕩幅度增大(da)到   程度時，將(jiang)嚴重影響(xiang)輸油作(zuo)業。導致軟管產生振(zhen)蕩的(de)原(yuan)因主要(yao)分為以下(xia)三類：

1）共振問題(ti)：自(zi)(zi)動補償收管(guan)和放管(guan)動作產(chan)生的(de)振蕩會(hui)相互干擾，可能發生共振問題(ti)，導致振幅越來越大，這是對自(zi)(zi)動補償影響   大的(de)問題(ti)；

2）慣性(xing)影響：絞車開始(shi)轉動(dong)和停止(zhi)轉動(dong)瞬(shun)間，絞車驅動(dong)軸上的扭矩出現(xian)階躍跳變；收放管(guan)動(dong)作(zuo)停止(zhi)時，軟管(guan)由于慣性(xing)繼續向上／下(xia)運動(dong)帶來振蕩。兩種情(qing)況會導(dao)致收放高度與實際(ji)需要的補(bu)償量之間出現(xian)偏差；

3）海(hai)況影響：船(chuan)身上下起伏、左右擺動、兩船(chuan)間距變(bian)化、海(hai)風海(hai)浪對軟管(guan)的作用都(dou)會(hui)造成軟管(guan)的振蕩。

補償系統振蕩分析

穩(wen)定是(shi)控制系統能夠(gou)運行(xing)的(de)   要條件，解決軟(ruan)(ruan)管振(zhen)蕩對補償(chang)的(de)影(ying)響(xiang)問題，實質是(shi)自(zi)動(dong)(dong)(dong)控制系統在輸(shu)入信號(hao)和擾動(dong)(dong)(dong)作用下的(de)穩(wen)態誤(wu)差。分析軟(ruan)(ruan)管產生振(zhen)蕩的(de)三類(lei)原因可知，自(zi)動(dong)(dong)(dong)補償(chang)控制面對的(de)   主(zhu)要，也是(shi)對補償(chang)性能影(ying)響(xiang)   大的(de)擾動(dong)(dong)(dong)信號(hao)屬于瞬時變化的(de)階躍函數(shu)(shu)，補償(chang)系統輸(shu)入信號(hao)為斜坡函數(shu)(shu)。