輸油軟管的補償與共振

該在行進中開展輸油作業(yè)，輸油軟管由于自身承重，會在兩船之間產(chǎn)生   的下垂高度H。由于兩船間距的不斷變化以及風(fēng)浪等因素的影響，可能導(dǎo)致以下情況：

1）下垂高度過大，張力太小軟管落入水中；

2）下垂高度過小，軟管所承受的張力太大。

這兩種情況都會影響輸油裝置的使用   。如果   依靠人工操作來保持適當(dāng)?shù)南麓垢叨葧a(chǎn)生以下問題：

1）行進中輸油作業(yè)一般持續(xù)時間較長，僅憑人工控制下垂高度，操作人員體力上很難勝任；

2）人工操作只能憑感官判斷，控制精度不高；

3）反應(yīng)不夠及時。

針對上述問題，該輸油裝置在設(shè)計中采用基于PLC、扭矩傳感器、液壓伺服器件的自動補償控制系統(tǒng)，控制軟管絞車自動調(diào)節(jié)輸油軟管的下垂高度，使其在輸油作業(yè)中始終處于正常工作范圍內(nèi)。由于軟管下垂高度H與其所承受的張力N之間呈近似的線性關(guān)系，可以用軟管張力補償來實現(xiàn)下垂高度的自動補償。

一、自動補償原理

該輸油裝置主要包括軟管絞車、液壓驅(qū)動單元、軟管組件、控制系統(tǒng)四部分。輸油軟管張力自動補償工作原理是：用扭矩傳感器檢測出軟管絞車驅(qū)動軸承受的扭矩，間接計算出軟管承受的張力；用光電開關(guān)組測出軟管絞車轉(zhuǎn)動的方向和圈數(shù)，間接計算出絞車收放軟管的長度。PLC根據(jù)預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)表判斷當(dāng)軟管長度為L時，承受的張力是否超過上下限值，張力過小時，控制絞車自動放出軟管，張力過大時控制絞車自動收管，使軟管始終保持合適的下垂高度。

二、共振產(chǎn)生原因及解決方案

共振產(chǎn)生原因分析

該輸油裝置張力補償試驗中發(fā)現(xiàn)，軟管產(chǎn)生共振是一個需要解決的主要問題：軟管本身具有   的彈性，其自身承受了張力，加上補償動作、慣性、海風(fēng)、船身起伏的影響，在輸油作業(yè)中將不可避免的始終處于上下振蕩狀態(tài)中，當(dāng)振蕩幅度增大到   程度時，將嚴重影響輸油作業(yè)。導(dǎo)致軟管產(chǎn)生振蕩的原因主要分為以下三類：

1）共振問題：自動補償收管和放管動作產(chǎn)生的振蕩會相互干擾，可能發(fā)生共振問題，導(dǎo)致振幅越來越大，這是對自動補償影響   大的問題；

2）慣性影響：絞車開始轉(zhuǎn)動和停止轉(zhuǎn)動瞬間，絞車驅(qū)動軸上的扭矩出現(xiàn)階躍跳變；收放管動作停止時，軟管由于慣性繼續(xù)向上／下運動帶來振蕩。兩種情況會導(dǎo)致收放高度與實際需要的補償量之間出現(xiàn)偏差；

3）海況影響：船身上下起伏、左右擺動、兩船間距變化、海風(fēng)海浪對軟管的作用都會造成軟管的振蕩。

補償系統(tǒng)振蕩分析

穩(wěn)定是控制系統(tǒng)能夠運行的   要條件，解決軟管振蕩對補償?shù)挠绊憜栴}，實質(zhì)是自動控制系統(tǒng)在輸入信號和擾動作用下的穩(wěn)態(tài)誤差。分析軟管產(chǎn)生振蕩的三類原因可知，自動補償控制面對的   主要，也是對補償性能影響   大的擾動信號屬于瞬時變化的階躍函數(shù)，補償系統(tǒng)輸入信號為斜坡函數(shù)。