深海水下液压技术的发展与展望_顾临怡
深海开发技术现状及发展趋势分析
深海开发技术现状及发展趋势分析深海是指海洋深度大于200米的海域,在深海中具有广泛且重要的资源,如矿产、石油、天然气等。
随着人类对能源和资源需求的增加,深海开发逐渐成为一个备受关注的话题。
本文旨在分析当前深海开发技术的现状及未来发展趋势。
一、深海开发技术现状1.深海采矿技术深海采矿技术是指在深海中的矿床中进行采矿作业的技术。
目前最常用的采矿技术是深海黑色金属沉积物探矿和采矿技术,其采用箱采、暴露、深海淤泥水、水冲、挖掘机操作等方式进行装载、运输和卸载。
在深海黑色金属沉积物探矿和采矿中,遇到的主要问题是深海泥沙层厚度较大,含水量较大,泥沙结构稳定性较差等问题,需要采用一系列技术手段解决这些问题。
2.深海油气开采技术深海油气开采技术是指在深海中进行石油和天然气的勘探开采作业的技术。
深海油气开采技术保证了能源安全和经济安全两大核心利益。
目前,深海油气开采技术主要采用钻井技术进行作业。
目前已经在深海中实施了多个海底油井,部分油井的水深达到了3000米以上。
目前,钻井深度已经达到了4000米左右。
3.深海渔业技术深海渔业技术是指在深海中进行捕捞作业的技术。
深海中拥有大量的珍稀鱼类和海洋生物,如深海鲨鱼、深海浅水区等。
深海渔业技术主要通过实现深海渔业物种特有的高压、高温、高压、高盐环境下的灵活性和生物力学适应性,提高渔业资源利用的品质和效率。
二、深海开发技术未来发展趋势1.大型海洋平台和装备的开发未来深海开发的趋势是技术设备的进一步升级,特别是大型海洋平台的建设和应用,实现在深水区域的连续作业,提高生产效率和资源利用率,为深海开采打下坚实的技术基础。
此外,深海作业装备的开发和应用也将成为未来深海开发的重要发展方向,以满足深海开发不断增长的需求。
2.多学科、综合研究的开展未来深海开发的另一个重要趋势是多学科、综合研究的开展,这需要建立海洋科学研究平台,整合各学科资源,形成深海开发的综合研究体系,提高整体创新能力和深海资源开发的科学性,以保证开发过程中的环境友好和资源可持续利用。
纯水液压技术的应用与展望
纯 水 液 压 技 术 的应 用 与展 望
曾 曦
摘 要: 文章 首先介 绍 了液压技 术在 工业 腐蚀性强 、 腐蚀严 重 、 防漏 性差 等缺 陷 , 但 然后用高压水射 流采 煤 , 这将是 纯水 液压
生 产 中的 重 要 作 用 , 其 次 概 述 了纯 水 液 压 这些缺 陷正 随着 科学技 术 的不断 进步 , 被 技术在煤炭行业应用的雏形 。这对于有丰
一
重大工程项 目和装备可靠性的保证 。所 以 上均产生 了质的 飞跃 , 工程 应用前 景 十分 提升机理研究及 不 同体积 、 浓度 输送 参数 说 液压传动技术的发展是实现生产过程 自 乐 观。 试验 , 并对工 业开 采水力 提升参 数进 行 了 动化 、 尤其是 工业 自动化 不可 缺少 的重要 2 .应用 于食 品 、 医药 、 粮食 、 生物工 程 预测和初步优 化 , 建 成 了既可进 行集 矿技 手段 。随着社会 的发展 , 人们对人 类 赖 以 等要求无污染 的行业 。在美 国纯水 液压 缸 术研究和设备性 能试 验 , 又可进 行管 道提 生存 的环 境有 了一个更 高 的要求 , 希 望有 系统 已进入 食 品、 医药 、 粮食、 生物 工程 等 升方法和工艺参数研究的大型海洋采矿综 个 安全无污 染 、 高度 文 明、 美好 的环 境 。 要求无 污染 的行业 , 如肉联 企业 的 肉品压
一
因此 也要 求科学技术向安全 、 生 态化 、 艺术 制设备 、 骨 肉分 离设 备 、 罐头 的制作 设备 、
合试验室 。 综上所述 , 纯水液 压技术 因其特 有 的
化、 环境系统 优化 的 目标 发展 。水 介 质本 食 品的生产及 包装 设备 、 药 品的生 产及 包 优势 , 已经成 为现代 液压 传动技 术新 的发 身独有 的一系列特点正好满足 了现代社会 装等设备 中已开始 采用 纯水液 压 系统 , 大 展方 向之一。面对 国际上纯水液压技术的 提 出的这 一要求 , 因此 , 纯水液压技术就应 大改善 了生 产环境 , 为生产 无公 害产 品打 快速发展和我 国加 入 WT 0这一 历史 性机 运而生 了 , 它标 志着 液压 传动技 术正 向更 下 了基 础 。 遇与挑战 , 大洋采矿是海洋高科技 的前 沿 , 高 的阶段 发展 。纯水液 压技术 , 尤 其是 深 3 . 应用 于 矿 山开 采。纯 水 与传 统 使 是海洋资源开发 的制 高点 , 如何 开发 和利 海纯水液 压技 术已经成为现代液压界关注 用的液压油 和高水 基乳化 液相 比, 不仅 有 用国际海底资 源, 开 辟我 国新 的矿产 资源 的热 点 。 良好 的抗燃 性 、 散热性 , 而且价 格也 便宜 。 基地是实现国 民经济建设可持续发展 的重 所 以使用纯水 液压 , 对 降低煤 矿 的生产 成 二、 纯 水 液 压 技 术 的特 点 要战略 目标。相信在 2 1 世纪 , 纯水 液压技 本是有益的 。在煤矿生产 中广泛使用 的液 术的应用 前景将更 加广阔 。 所谓 “ 纯水 ” 是 指纯 粹 的天然水 , 即不 压支柱 , 大量消耗着乳化液 。调查发现 , 很 含任何添加剂 的水 。纯 水作为液 压传动的 多煤矿 的工人在液压 支架 和液压支柱 的使 参考文献: 工作介质 , 具 备如下 特点 : 无 污染 , 有 利于
液压技术发展趋势的阅读报告
液压技术发展趋势的阅读报告
液压技术是一种重要的应用技术,它可以用来控制和运转各种机械系统,如链条驱动、齿轮驱动、螺旋传动等。
近几年来,随着科技的发展和
全球经济的快速增长,液压技术也发生了巨大变化。
下面我们来看看液压
技术的发展趋势,以及将如何影响我们未来的工作和生活。
首先,液压技术发展的最大趋势是智能化。
随着物联网和IOT的发展,液压技术也越来越智能化。
通过在液压系统中植入传感器和智能控制系统,可以实现自动化操作,提高生产率,提高生产效率,减少能源消耗,从而
有效地提高工作效率。
其次,液压技术的发展趋势是节能减排。
现在,政府和企业都非常重
视能源,为了实现绿色经济,不断提出新的措施。
液压技术也随之发展,
不断提升能源效率,提高系统的耐久性和可靠性,不仅可以提高系统的综
合能耗,而且还可以减少对环境的污染,从而有效改善空气质量。
此外,液压技术的发展趋势还包括轻量化、模块化和多功能化。
液压
系统将采用轻质金属、复合材料及新型材料,使液压系统更加轻便、更加
结实、耐用。
国外深海多功能开沟机技术现状及进展
海底管道和电缆为维持其自身安全和在位稳定性,免遭拖网渔具等的免遭损害,必须埋设到合理的深度。
海底开沟机是埋设海底管道和电缆的重要设备。
根据开沟成型方式,常用的开沟机技术主要有四种类型:机械开沟法、水利开沟法(喷冲式)、机械和水利结合开沟法、不开沟(管道自埋)进行海底管道埋设法。
根据开沟顺序分类,主要有三种,预开沟法:挖泥船开沟和爆破开挖;后开沟法:水力喷冲开沟机,机械式开沟机,开沟犁;同时开沟:开沟机或者开沟犁边挖边埋。
欧美国家在海底开沟方面研究较早,积累了大量的工程经验,已经形成丰富的开沟设备产业,主要有SMD 公司、IHC 公司、FORUMPerry 等。
我国在海底开沟设备方面起步晚,主要以简易的开沟犁和喷冲式开沟机为主,并且开沟机本身无动力,靠母船拖拽行走,适应水深有限,无法完成深水区域硬质海底的开沟任务。
随着海洋强国战略的推进,我国在海上油气管道和海底电缆铺设以及深海采矿等方面将迎来巨大的机遇和挑战。
海底开沟机的设计和作业需要大量的工程师经验。
张国光、顾林生等人对国外海底开沟机资料进行了调研和评价,并对海底管道开沟机的技术性和经济性做出了分析。
张新明、刘春光、张树森等人对比总结国内外目前常用的一些开国外深海多功能开沟机技术现状及进展株洲中车时代电气股份有限公司 张向阳 郭园园文搜集了目前国外最新的几款开沟机,分为ROV 型开沟机和重型开沟机两类,总结了海底多功能开沟机的研究现状,对海底开沟机设计、研究有重要的参考意义。
1 ROV型开沟机ROV 型开沟机,亦称埋缆ROV ,外形类似ROV 。
顶部有浮力材料,在水中重量轻,接地压强小,最大工作水深在1500m ~3000m ,在水中可以自由飞行,自动化程度高,适合在海底软粘度地区埋设电缆。
对海况要求较低,可以实现不连续作业。
英国土壤机械动力有限公司(SMD )生产的QT 系列的多功能ROV 型开沟机,从QT300到QT2800均可以搭载多种作业工具包,例如,滑靴底座、射流工具、切割链(单链和多链)、切割盘、压缆器、切削疏浚、岩心钻取和勾缆器等。
液压技术的发展趋势
液压技术的发展趋势液压技术是一种利用液体传递能量的技术,广泛应用于工业和机械领域。
在过去几十年的发展中,液压技术已经取得了显著的进展。
随着科技的不断发展和应用需求的增加,液压技术的发展趋势也在不断演进。
1. 现代化技术的应用:随着信息技术和自动化技术的快速发展,液压技术也开始融入到现代化的控制系统中。
现代液压系统采用智能化的控制,通过传感器和电子控制器实现更高效和精确的控制。
例如,采用电液比例技术的液压系统可以实现更高的精度和可调节性。
2. 节能环保技术的应用:随着能源资源的日益紧张和环境污染的不断加剧,节能环保成为液压技术发展的重要方向。
新型液压元件和系统的设计和制造,越来越注重提高能源利用效率和减少污染物排放。
例如,采用可再生能源作为驱动力源,或者采用新型材料和润滑剂来减少能量损耗和摩擦。
3. 小型化和轻量化技术的应用:随着机械设备的小型化和轻量化趋势,液压技术也需要相应的发展。
小型化和轻量化可以降低机械设备的重量和体积,提高机械设备的灵活性和移动性。
因此,液压元件的设计和制造越来越注重轻量化和紧凑化,例如采用新型材料和先进制造工艺来减少元件自重和体积。
4. 智能化和自动化技术的应用:随着工业自动化和智能制造的推进,液压技术也开始向智能化和自动化方向发展。
通过引入传感器、执行器和控制系统,实现自动化的控制和监测。
液压技术可以与其他自动化技术相结合,例如机器视觉、激光测距和人工智能等,实现更高级的自动化和智能化。
5. 可靠性和安全性的提高:液压系统的可靠性和安全性是液压技术发展的重要方向。
在工业和机械领域,液压系统的故障往往会带来严重的后果,因此提高系统的可靠性和安全性至关重要。
液压元件和系统的设计和制造需要更加注重品质和可靠性,同时加强安全保护和监测。
总之,液压技术的发展趋势包括现代化技术的应用、节能环保技术的应用、小型化和轻量化技术的应用、智能化和自动化技术的应用,以及可靠性和安全性的提高。
液压技术回顾与展望
高压 水平 , 流量规格 从 几十 升到上千 升 , 并有 纯水 比 例方 向阀和 伺服 阀 问世. 在 西 方工 业 发达 的 国家 . 纯水 液压传 动 已在食 品加工业 , 焊接 机 器人 , 轧钢生 产线上 等得 到应用 , 并有 向工 程机 械 , 用机械 扩展 通
缺 乏大型 企业 的参与 .
有些 文 献将 射 流技 术 列人 水 压 传 动之 中 , 者 作 认 为此提法 不 妥.毫 无 疑 问 , 压 水射 流技术 是液 高 压或水 压技术 的一 个 分 支 , 有其 重 要 的研 究和 应 用 价值, 但不属 于 液压 传 动 或水 压 传 动技 术 .按 照 液 压或水 压传动 系统 的 经 典 提法 , 行 元 件 是将 液 体 个 国家 的综 合 国力 强 弱 的标 志是 对外 层 空间和 海洋 的利 用 能力 . 目前和 将 来 , 国家实 力 的 较量不 仅在 天上 , 且 在 海洋 . 占地球 面 积 7 % 的 而 l 海洋 蕴藏 着 丰富 的矿 产 资源 , 中公 海 矿 产 资源 是 其
作装 置 即喷嘴 , 是将 压力 能转换成 液 体动能 的装 置 . 这 就是 液压传 动系统 和射 流 系统 的分 界点 .
2 国 内外研 究状 况
现代水压传 动技术 的研究始于美 国.1 7 9 年 6
美国 的 Veea 司 的 JR. v 发 表 了高 压 海水 泵 i r公 k . R∞ 工程材料 的研究 报告 .首 开现 代水压传 动 技术 研究
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深水水下生产系统及工艺设备技术现状与发展趋势
深水水下生产系统及工艺设备技术现状与发展趋势高原;魏会东;姜瑛;王勇【摘要】概括了水下生产系统的水下井口及采油树系统、管汇及连接系统、水下控制及脐带缆系统以及水下增压设备、水下分离设备、水下电力设备等水下生产工艺设备的技术现状,并对水下长距离流动保障技术、水下电力输送和全电控制技术、水下安装技术、水下生产系统可靠性及完整性管理技术、极地水下生产系统技术等水下生产系统的前沿技术发展趋势进行了展望,并指出了我国水下生产系统研发和应用的思路和发展方向.【期刊名称】《中国海上油气》【年(卷),期】2014(026)004【总页数】7页(P84-90)【关键词】深水;水下生产系统;水下生产工艺设备;技术现状;发展趋势【作者】高原;魏会东;姜瑛;王勇【作者单位】深圳海油工程水下技术有限公司;海洋石油工程股份有限公司设计公司水下所;海洋石油工程股份有限公司设计公司水下所;深圳海油工程水下技术有限公司【正文语种】中文随着国际社会对能源需要的增加,世界范围内的深海油气开发活动日渐活跃,在深海开发过程中除了兴建大量的水面油气生产平台外,水下生产系统也已成为深海海洋工程技术的重要组成。
作为对深水浮式水面设施,如张力腿平台、半潜式平台、立柱式平台、浮式生产储卸设施的重要支持[1],水下生产系统通过海底管道和立管与其建立联系,可以搭建起灵活多样的海洋石油开发形式[2]。
水下生产系统对于水深的要求不敏感,且不受海面恶劣风浪环境的影响,其安全性高,适用范围广,在未来极地冰区的海洋油气开发中也有广阔的应用前景。
目前水下生产系统的作业流程是,油气藏中的生产流体通过水下井口头和采油树汇集到管汇,然后通过海底管线上的终端设备进行集输,最后由立管输送至水面设施。
在整个生产过程中,由水面设施的主控站通过水下脐带缆系统及控制设备对生产过程进行监测、控制和化学药剂的注入。
经过多年的研发和工程经验积累,世界海洋工程大国,如挪威、美国、巴西等已经掌握了水下生产系统的关键技术,垄断了国际水下设备和脐带缆市场,与工程公司的海管/立管的EPIC总包能力相结合,共同进行深水SURF(Subsea Umbilical Riser Flowline)工程建设。
液压技术回顾和展望
高压水平 , 流量规格从几 十升到上千升 , 并有纯水 比 例 方 向阀和 伺 服 阀 问世 。在 本 文 工业 发 达 的 国家 , 纯水 液 压传 动 已在 食 品加 工业 , 焊接 机 器人 , 轧钢 生
产 线 等 上得 到应 用 , 有 向工 程机 械 , 用 机 械扩 展 并 通
1 历 史 回顾
年代后期开始研制水压凿岩机 ,90年研制成乳化 19
液 凿岩 机 , 后 又 研 制 平 持 式 纯 水 凿 岩 机 , 成 本 稍 且 低。
现 代 液 压技 术 是 在古 老 的水 压 传 动技 术 的基 础 上 发展 和 完善 起 来 的。 第 二 次 世 界 大 战期 间 , 其 尤 世 纪 6 —0年 代 , 压 技 术 得 到 了快 速 发 展 并 日臻 07 液
许 贤 良
摘要 回顾 了液压 技术 的发展史 , 并概述 国 内外液压技 术 的研究 状况 阐述 了深 海纯水 液压 技 术 的发展 意义 以 及必将 成为液压 技术 的前沿课题原 因。 关键词 纯水液压 技术 深 海 中图分类号 : TH? 文献标识 码 : 文章编号 :0 8 8 3 2 o ) B 1 0 —0 1 ( 0 2 3—4 —0 7 2
维普资
与
密
封
20 0 2年第 3期
法 ( 图 示 意 )有 自动 集 矿 机 , 矿 机 ( 升 ) 系 如 , 扬 提 子 统 、 控 子 系统 、 矿船 和运输 支 持 子 系统 五 大部 分 监 采 组 成 。其 中集矿 机 和 提升 泵 等关 键 设 备都 涉 及 到液
术 重新 为 人们 所 青 睐 的根 本 原 因 。加 之新 材料 技 术 和精密 加 工技 术 的 进 步 , 本 克 服 了初 始 水 压 传 动 基 存 在 的 易腐 蚀 、 露 、 率 低 等 缺 点 , 现 代 液 压 进 泄 效 使 入 了现代 水 压 传动 的研究 和应 用 阶段 。
水液压技术的研究现状与发展趋势
水液压技术的研究现状与发展趋势
水液压技术是一种利用水作为工作介质驱动执行器的液压技术。
它具有环境友好、无污染、能量回收利用等优势,因此在一些场合替代传统的矿物油液压系统成为一种趋势。
目前,水液压技术的研究主要集中在以下几个方面:
1. 水液压元器件的研发:包括液压泵、液压马达、液压阀等。
目前已经有一些水液压元器件被开发出来并实际应用,如径向柱塞液压泵、轴向柱塞液压马达等。
2. 水液压系统的设计与控制:水液压系统的设计要考虑工作压力、流量、泄漏等参数,控制部分主要研究液压控制阀的设计和控制策略。
3. 水液压系统的性能与可靠性研究:针对水液压系统的性能与可靠性进行研究,包括效率、响应速度、抗污染能力等指标的优化。
未来水液压技术的发展趋势有以下几个方向:
1. 提高水液压系统的性能:提高系统的效率、响应速度、负载能力等方面的性能指标,以提高水液压技术的竞争力。
2. 拓宽水液压应用领域:将水液压技术应用于更广泛的领域,如航空航天、汽车制造、建筑工程等,以满足不同行业的需求。
3. 发展水液压新材料:研究新型的密封材料、防污染液压元器件等,以提高水液压系统的可靠性和抗污染能力。
4. 提高水液压系统的节能性:研发节能的水液压系统,回收利用水液压系统中的能量,以减少能源的消耗。
综上所述,水液压技术在研究与发展方面仍有较大的空间和潜力,未来将继续向性能提升、应用拓宽、材料和节能等方向发展。
水液压技术优势及应用前景
水液压技术优势及应用前景【摘要】水液压技术是一种新兴的液压传动技术,具有很大的发展潜力。
本文首先对水液压技术进行了概述,并介绍了研究背景。
接着分析了水液压技术的优势,包括高效能、环保性和节能性等方面。
然后详细讨论了水液压技术在不同领域的应用,包括工程机械和航天航空领域。
通过案例分析,展示了水液压技术在工程中的应用效果。
对水液压技术在航天航空和海洋工程领域的前景进行了展望。
总结了水液压技术的未来发展趋势,并展望了其应用前景。
水液压技术的不断创新和发展将为各个领域的工程应用带来更多可能性。
【关键词】水液压技术、优势、应用前景、工程机械、航天航空、海洋工程、发展趋势、展望。
1. 引言1.1 水液压技术概述水液压技术是一种利用水作为工作介质的液压传动技术,它具有许多优点和特点,逐渐成为工程领域中广泛应用的新技术。
水液压技术相比传统的液压技术有着更高的工作效率、更环保的特点,受到越来越多领域的关注和应用。
水液压技术的基本原理是利用水作为传动介质,通过液压系统将机械能转换成水的压力能,从而驱动液压执行器完成各种工作。
水液压系统具有操作简便、运行稳定、维护成本低等优点,尤其适用于一些对环境要求苛刻的地方。
水液压技术的应用范围非常广泛,可以用于工程机械、航天航空、海洋工程等领域。
在工程机械中,水液压技术可以提高设备的性能和效率,减少能源消耗和环境污染;在航天航空领域,水液压技术的应用可以提高飞行器的可靠性和安全性;在海洋工程中,水液压技术可以应对海水环境的腐蚀和高压问题,可以更好地完成各种工作任务。
水液压技术具有很大的发展前景和应用潜力,随着技术的进步和应用领域的拓展,水液压技术的优势将会得到更广泛的认可和应用。
1.2 研究背景水液压技术在发展初期受到了一定的限制,如水本身的不可压缩性和化学活性容易导致密封材料的损耗等问题。
但是随着材料科学和控制技术的进步,这些困难逐渐被克服,水液压技术的应用范围也得到了扩大。
我国水下油气生产系统装备工程技术进展与展望
我国⽔下油⽓⽣产系统装备⼯程技术进展与展望摘要:从⽔下⽣产系统⽅案设计和关键设备国产化制造、安装及集成测试等⾓度,详细阐述了我国⽔下油⽓⽣产系统设计技术和关键设备⼯程化现状。
在设计技术⽅⾯,⽬前已基本具备1500m⽔深的⽔下⽣产系统独⽴设计能⼒,相关⽔下设计技术在流花16-2油⽥群和陵⽔17-2⽓⽥等深⽔油⽓⽥得到了充分体现;在⽔下装备及设备⼯程化研制⽅⾯,以⽔下采油树、⽔下控制模块、⽔下连接器、⽔下多相流量计和⽔下脐带缆等为主的关键设备已经具备⼀定的基础,⽽且部分产品实现了国产化的⽰范应⽤,取得了重⼤进展。
最后对未来我国⽔下油⽓⽣产系统关键设备技术的发展趋势进⾏了展望。
随着我国深海油⽓资源开采的不断深⼊,采⽤传统固定平台或浮式⽣产设施的开发⽅式存在平台负荷重、建造成本⾼等问题,具有较⾼的应⽤局限性。
相⽐之下,采⽤⽔下⽣产系统,通过⽔下采油树、⽔下管汇、脐带缆、海底管道等⽣产控制设备将油⽓就近输送到附近的固定式平台或浮式设施进⾏处理和外输,可显著降低开发成本,缩短建造周期,⽽且已在国内外海洋油⽓资源开采领域得到了⼴泛应⽤。
⽔下油⽓⽣产系统的出现源⾃于美国1947年⾸次提出的“⽔下井⼝”概念。
经过多年实践探索,⽔下油⽓⽣产系统经历了由浅⽔开发,向中深⽔、深⽔甚⾄超深⽔开发的发展阶段;⽔下油⽓⽣产与输送⽅式也由最初采⽤固定平台,向深⽔浮式平台与⽔下⽣产系统相结合的⽅式转变。
此外,随着技术的不断进步,⽔下⽣产系统装备⼯程技术亦取得了长⾜进展,其中⽐较有代表性的包括由早期单卫星井开发向以⽔下管汇为核⼼的丛式卫星井、集中式基盘管汇开发模式转变,由早期⽔下⽴式采油树向更便于修井的⽔下卧式采油树转变,以及由直接液压控制模式向响应速度更⾼且更适⽤于深⽔油⽓⽥开发的复合电液控制模式转变。
我国⽔下油⽓⽣产系统技术研究起步相对较晚。
长期以来,国内海上油⽓⽥所⽤⽔下装备多依赖进⼝,采购和维护成本⾼,供货周期长,极⼤地限制了我国海洋油⽓⽥开发事业的进展。
深海水下液压技术的发展与展望
毕业后留校工作 至今,现任浙江大学机械 电子控制工程研 究所 副所长 、海洋
引 言
代 的深海 设备 和 工程设 施设 计 者们选 择 了液 压驱 动控 制 方式 。毕竟 在深 海 , 增 加 重量 就意 味着 花更 多 的钱 、
在深 海使 用 液压驱 动 控制 系统 是一 个非 常 无奈 的
选择。液压系统固有 的对液压油 的依赖性 , 把旋转轴 动密封 和运动软管老化这两个在地面液压 系统上并
元器件意外损坏 , 给深海设 备 或海底 工程 设施 造成
巨大 损 失 。
目前常用的回避上述风险的方法主要有两种 : 远
收稿 日期 : 2 0 1 3 . 1 0 . 3 1 基金项 目: 国家 8 6 3资助项 目: 4 5 0 0米级深海作业 系统 ( N o
2 0 0 8 A A 0 9 2 3 0 1 )
摘
要: 环境 压 力补偿 是 目前 深 海水 下液 压 系统 最常 用的 结构 。本 文介 绍 它的 结构 与工作 原理 , 分析 了
影响其长时间工作可靠性的两大核心风险——旋转轴动密封和运动软管老化 问题。在此基础上, 介 绍 了远
程 液压 源 、 深海静 压 源 两种 目前 国外 回避上 述 风 险的 方 法 , 分析 了各 自的优缺 点和 适 用 条件 。最后 指 出 , 廉
不 太 受 关 注 的 风 险 无 限放 大 , 成 为 了始 终 悬 在 深 海
意味着风险概率成倍的增加。由此带来的风险可能会 几 倍 于液 压系 统 的旋转 轴 动密封 风 险和运 动软 管老化
水下清淤机器人液压系统设计
水下清淤机器人液压系统设计摘要:河道、明渠暗涵建筑物生活垃圾淤堵。
洪涝灾害治理,渠道和穿渠倒虹吸淤积物的清理,适用于渠道淤积和倒虹吸淤塞的不同类型环境装备,机器人通过地面远程遥控操作,控制水下液压源、阀组箱液压元件状态使各系统的执行元件动作,采用多泵独立控制各系统的应用,简化系统并有效解决水下机器人各负载动作的影响。
使自动清淤机器人可以代替人工进行地下管道的清淤疏通,不但提高了工作效率又降低了成本,有效地解决了市政、污水、供排水、工矿企业地下疏通的难题。
关键词:液压源、恒压变量控制、水下机器人、清淤前言水下机器人能够在水下执行多种作业,因此不仅有着广泛的军事用途,而且还是开发海洋资源的重要工具。
近年来,水下机器人的研究倍受重视,已成为发达国家军事海洋技术研究的前沿。
由于水下环境复杂,影响运动的因素较多,因此如何设计机器人的运动控制系统是一个复杂的问题[1]。
水下清淤机是由多个执行元件组成,要求协调作业。
要求清淤机具有适应水底工作环境和有效清理淤泥的能力,因此其液压控制系统的设计就显得尤为重要[2]。
本文从水下清淤机器人液压控制系统控制出发,通过对机器人的功能要求进行液压系统的原理设计,让机器人实现不同的动作,从而满足机器人的各个工作任务。
1.水下清淤机器人主要组成及作用图1:水下清淤机器人主要组成示意图1、履带行走底盘;2、液压源;3、液压阀组箱;4清淤蛟龙装置;5、五轴机械臂1、履带行走底盘:采用带机械制动的液压马达减速机驱动,采用高耐磨橡胶式履带,接地面积大,接地比压小,采用特殊齿形防止打滑;2、液压源:为行走底盘五轴液压机械臂和清淤蛟龙装置提供液压动力源。
3、液压阀箱:通过地面控制信号来驱动液压阀动作以完成液压执行机构(液压缸、马达)相应的作业任务;4、清淤蛟龙装置:为渣浆泵入口清理粉碎杂物(绞龙中间淤泥入口处装有粉碎机,用来粉碎淤泥中的塑料衣服等);5、五轴液压机械臂:适应复杂环境下,清理绞龙前面的杂物如清理涵洞内的木块、树枝、塑料袋、废弃的线缆等。
液压技术的发展现状与趋势
液压技术的发展现状与趋势液压技术是一种以液体为工作介质,通过液体传递能量和控制信号,实现机械运动的技术。
液压技术应用广泛,涉及工程机械、冶金设备、航空航天、汽车工业等各个领域。
近年来,随着科技的不断进步,液压技术也在不断发展壮大。
本文将探讨液压技术的发展现状,分析其趋势,并展望未来的发展方向。
一、液压技术的发展现状1. 技术应用方面液压技术作为一种高效、可靠的动力传输和控制方式,已广泛应用于航空航天、工程机械、冶金设备、船舶、汽车工业等领域。
在航空航天领域,液压技术被用于飞机的起落架、飞行控制系统等;在工程机械领域,液压技术被应用于挖掘机、起重机、装载机等设备的动力传输和控制系统中;在汽车工业领域,液压制动系统、悬挂系统等也是液压技术的应用范畴。
随着科技的发展,液压技术不断拓展应用领域,成为各行各业的不可或缺的技术手段。
2. 技术发展水平液压技术的核心在于液压元件的研发和制造。
目前,国内外液压元件制造商在液压泵、阀、缸、管路等方面技术水平已经相当成熟,各类液压元件的性能和质量得到了大幅提升。
智能化、高效化、节能化成为了液压技术发展的主要方向,新型的智能液压元件和系统不断涌现,为液压技术的推广应用提供了新的动力和支撑。
3. 技术瓶颈尽管液压技术目前已经取得了很大的进步,但在一些领域还存在着一些瓶颈问题。
传统液压系统存在能源消耗较大、噪音较高、维护成本较高等问题,这些问题制约了液压技术在一些领域的发展和应用。
液压技术在高温、低温、腐蚀等特殊环境下应用较为困难,需要更好的材料和密封技术加以解决。
二、液压技术的发展趋势1. 智能化随着人工智能、云计算、大数据等技术的发展,液压技术也将向智能化方向发展。
智能液压元件和系统将更好地满足工业自动化、智能制造的需求,实现设备的智能监测、诊断和维护,提高生产效率和降低能耗。
2. 高效化高效化是未来液压技术的一个重要趋势。
通过减小系统油路阻力、提高元件工作效率、优化系统控制策略等手段,实现液压系统的能源消耗降低,工作效率提高,从而降低生产成本、减少资源浪费。
顾临怡个人简历
顾临怡个人简历顾临怡,男,1973年3月生,副教授,工学博士,中国机械工程学会高级会员。
1998年12月毕业于浙江大学机械系流体传动及控制专业,毕业后留所工作至今。
研究方向有工程机械电液控制、新型节能型液压系统、深海水下装备的能量供给与电液控制、船用电液控制系统、深海水下机器人的高效液压推进技术以及深海沉积物保压取样技术,独创开关液压源理论、定流网络二次调节理论、深海水压发电理论、深海沉积物无源保压采样理论。
近年来承担的工作和取得的成果有:u在国际上首次提出了开关液压源(一种新型节能型液压系统)的概念以及它的工程实现,系统地提出了开关液压源理论,并取得了台架试验的成功。
u在国际上首次提出了定流网络二次调节液压系统的概念以及它的工程实现。
u在国际上首次提出了深海水压型能量供给系统(利用深海水压提供能源)的原理以及它的工程实现,并成功地进行了3000米深海试验。
u在国际上首次提出了对深海沉积物样品进行无源保压采样的原理以及它的工程实现,并成功地进行了3500米深海试验,大幅度降低了保压采样成本。
u在国内核心期刊和国际会议上发表或录用论文30篇,其中被EI收录8篇。
u授权发明专利15项,实用新型专利16项。
u获浙江省科技进步二等奖1项。
u3项科研成果通过浙江省科技厅鉴定。
u主持或作为第二完成人承担国自基金、国家863、国防型号工程等科研项目19项。
发表论文1.顾临怡,王峰,陈鹰,章艳.基于开关液压源的深海水压型能量供给技术研究.机械工程学报,2004,40(5):141-144 CN11-2187/TH+2004+5+141,被EI收录。
2.顾临怡,曹建伟,邱敏秀.定流网络二次调节液压系统.机械工程学报,2003,39(3):76~80 CN11-2187/TH+2003+3+76,被EI收录。
3.顾临怡,邱敏秀,金波,曹建伟.由液压总线和开关液压源构成的新原理液压系统.机械工程学报,2003,39(1):84~88 CN11-2187/TH+2003+1+84,被EI收录。
海上油田采油技术创新实践及发展方向
海上油田采油技术创新实践及发展方向一、海上油田采油技术现状及问题分析随着全球能源需求的不断增长,海上油田采油技术在满足能源需求方面发挥着越来越重要的作用。
海上油田采油技术已经取得了一定的成果,但仍然存在一些问题和挑战。
深水钻井技术:深水钻井技术是海上油田开采的基础。
随着深水钻井技术的不断发展,钻井深度逐渐增加,为海上油田的开发提供了有力保障。
新型钻井液和钻井设备的使用也提高了钻井效率和安全性。
海底油气开发技术:海底油气开发技术包括海底油气勘探、开采、输送等环节。
海底油气开发技术已经取得了一定的进展,如水平钻井、多分支井等技术的应用,提高了油气资源的开发效率。
海洋平台建设技术:海洋平台是海上油田采油的重要基础设施。
随着海洋平台建设技术的不断发展,平台的稳定性、安全性和环保性能得到了显著提高。
环境污染:海上油田开采过程中会产生大量的废水、废气和固体废物,对海洋生态环境造成严重污染。
如何实现绿色开采,减少对海洋环境的影响,是当前亟待解决的问题。
能源消耗:海上油田开采过程中需要消耗大量的能源,如电力、燃料等。
如何提高能源利用效率,降低能源消耗,是海上油田采油技术研究的重要方向。
技术创新不足:虽然海上油田采油技术取得了一定的成果,但与陆地油田相比,仍存在一定的差距。
如何加大技术创新力度,提高技术水平,是海上油田采油技术研究的关键。
当前海上油田采油技术在取得一定成果的同时,仍然面临一系列问题和挑战。
有必要加大研究力度,不断优化和完善海上油田采油技术,以满足全球能源需求的发展需求。
1. 海上油田开发的基本概念和发展历程海上油田开发是指在海洋中进行石油和天然气勘探、开发和生产的一种方式。
随着全球能源需求的不断增长,海上油田开发逐渐成为石油工业的一个重要领域。
自20世纪初以来,海上油田开发技术取得了显著的发展,从最初的简单钻井作业到现在的高度自动化、智能化的生产过程,海上油田开发已经从一个单一的勘探和开采阶段发展成为一个综合性的产业体系。
液压所发展现状及未来趋势分析
液压所发展现状及未来趋势分析液压技术是一种利用液体来传递能量和控制动作的技术。
它在工程领域中拥有广泛应用,涵盖了航空航天、汽车制造、建筑工程、农业机械、机床制造等多个领域。
本文将对液压技术的发展现状进行分析,并展望未来液压技术的发展趋势。
目前,液压技术在工程领域中的应用日益广泛,呈现出以下几个特点。
首先,液压系统革新不断,带来更高效的能量传递。
随着液压元件和系统的发展,液压技术不断创新,使得液压系统的效率大幅提升。
其次,液压技术在自动化控制方面有着独特优势。
相比于其他传动方式,液压系统能够实现复杂的自动化控制,准确、灵活地实现运动控制需求。
此外,液压系统具有较高的承载能力和可靠性,因此在重载设备和强负荷工况下得以广泛应用。
然而,液压技术也存在一些挑战和问题。
首先,液压系统的能量效率相对较低。
由于液压系统中能量传递过程中会产生能量损失,其效率通常较低。
其次,液压系统的维护成本较高。
液压系统由于工作环境较为复杂,易受外界因素影响,需要经常维护和保养,增加了运营成本。
此外,液压系统对环境的污染问题也是亟待解决的。
未来液压技术的发展趋势可以从以下几个方向进行展望。
首先,液压技术将更加注重能源的可持续使用。
在应对能源紧缺和环境污染问题的背景下,液压技术将不断推出更加节能环保的液压元件和系统,降低系统的能量消耗和对环境的污染。
其次,液压技术将与电子技术、信息技术等融合发展。
以电液比例技术为例,通过液压和电子的结合,能够实现更精确、更灵活的控制,提高液压系统的可靠性和响应速度。
此外,随着智能制造和工业4.0的推进,液压技术将朝着数字化、网络化的方向发展。
未来的液压系统将实现远程监控和远程维护,提高自动化控制水平。
另外,液压技术的应用领域也将不断拓展。
随着科学技术的进步,液压技术将在医疗领域、电力领域等更多的领域发挥作用。
在医疗领域,液压系统可以用于手术器械的精准控制和运动机构的驱动;在电力领域,液压系统可以应用于水力发电站的调节和维护,提高能源利用效率。
液压的发展趋势论文
液压的发展趋势论文标题:液压的发展趋势摘要:液压是一种广泛应用于工程、机械和其他领域的能源传输和控制技术。
本论文旨在探讨液压技术的发展趋势,包括液压系统的改进、新技术的引入以及应用领域的扩展。
研究表明,随着科技的进步和工业的发展,液压技术在效率、可靠性和可持续性等方面仍有很大的潜力。
本论文将概述液压技术的发展历程,并重点讨论以下几个方面的趋势:高效能源利用、先进材料的应用、智能化控制系统和液压与其他技术的融合。
1. 高效能源利用随着能源资源的稀缺和环境问题的日益突出,液压技术将朝着更高效能源利用的方向发展。
液压系统的功率损耗主要来自于泄漏和流体阻力,因此减少能源损耗是提高液压系统效率的关键。
未来的发展趋势包括提高液压系统的密封技术,减小泄漏量;仿生学的应用,借鉴生物体的结构和功能设计液压元件,降低流体阻力;以及采用适应性控制算法,根据工况实时调整液压系统的工作参数,提高能源利用率。
2. 先进材料的应用先进材料的应用将推动液压技术的发展。
新材料具有更高的强度、更好的耐磨性、更低的摩擦系数和更高的温度稳定性,可以显著提高液压系统的性能和可靠性。
例如,纳米材料、复合材料和高温材料的应用将使液压元件更轻、更紧凑,并提高其承载能力和工作温度范围。
此外,生物可降解材料的研究和应用将有助于减少液压系统对环境的影响。
3. 智能化控制系统智能化控制系统是液压技术发展的重要方向。
传统的液压系统通常采用固定参数的控制方式,很难适应不同工况下的需求变化。
未来的发展趋势包括采用先进的传感器和执行器,实现对液压系统更精确的控制;引入模糊控制、神经网络和遗传算法等智能算法,提高液压系统的自适应性和优化性能;以及采用远程监控和故障诊断技术,实现对液压系统的远程监控和维护。
4. 液压与其他技术的融合液压技术与其他技术的融合将进一步拓展其应用领域。
例如,液压与电力传动的结合可以实现高效能量传递和控制;液压与机器人技术的结合可以实现高精度的运动控制和力/力矩传感;液压与自动化技术的结合可以实现生产过程的自动化和智能化。
液压技术创新及发展趋势
液压技术创新及发展趋势(总16页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--液压技术创新及发展趋势摘要:液压传动和控制由于应用了电子技术.计算机技术.信息技术.自动控制技术及新工艺.新材料等后取得了新的发展,使液压系统和元件在技术水平上有很大的提高。
本文从液压现场总线技术.自动化控制软件技术.水压元件及系统.液压节能技术等方面介绍液压技术及创新及发展趋势。
指出液压传动向自动化.高精度.高效率.高速化.高功率.小型化.轻量化方向发展.是不断提高它与电传动.机械传动竞争能力的关键。
关键词:液压技术;创新;节能;发展趋势;前言技术创新及其管理是当今管理科学的重要学科,对于提高国家.地方和企业的科技竞争力,实现可持续发展具有十分重要的意义。
无论是发达国家还是发展中国家,都有非常重视这一问题的研究。
20世纪80年代初,我国开始重视技术创新理论问题的研究,研究范围包括技术创新的模式.机制,技术创新的扩散,产业创新和技术创新的经济学,技术创新的区域研究以及有关技术创新的政策.体系等诸多方面。
经过20多年的研究,人们已经注意到创新在生产各方面所起的关键作用,并将创新作为企业.产业和国家竞争获胜的中心环节。
近年来,流体动力传动由于应用了电子技术.计算机技术.信息技术.自动控制技术及新工艺.新材料等后取得了新的发展.使液压气动系统和元件在技术水平上有很大的提高。
它已成为工业机械.工程建筑机械及国防尖端产品不可缺少的重要技术。
而其向自动化.高精度.高效率.高速化.高功率.小型化.轻重量化方向发展,是不断提高它与电传动.机械传动竞争能力的关键。
为了保持现有良好发展势头.必须重视液压传动固有缺点的不断改进和创新,走向21世纪的流体传动除不断改进现有液压气动技术外,最重要的是移植现在有的先进技术,使流体技术创造新的活力,以满足未来发展的需要。
本文从液压现场总线技术.自动化控制软件技术.水压元件及系统.液压节能技术等方面介绍液压技术创新及发展趋势。
深海潜水作业船的发展趋势与关键技术
深海潜水作业船的发展趋势与关键技术近年来,随着人类对深海资源的不断探索和深海科研的发展,深海潜水作业船作为一种能在深海环境下执行各种任务的重要工具,逐渐受到了广泛关注。
深海潜水作业船的发展趋势与关键技术成为了航海领域的研究热点。
本文将对深海潜水作业船的发展趋势与关键技术进行探讨。
一、深海潜水作业船的发展趋势随着深海资源的不断开发和对深海生态环境的更深入了解,深海潜水作业船的发展呈现出以下趋势。
首先,深海潜水作业船的技术水平不断提高。
随着科技的进步,深海潜水作业船的潜水深度和作业能力不断增强。
传统的深海潜水作业船主要搭载蓄电池供电的无人潜水器,用于承担各种任务。
而现在,一些新型深海潜水作业船开始采用液压动力系统,能够更好地适应深海环境。
其次,深海潜水作业船的多功能性越来越强。
为了更好地适应深海环境的特殊性,一些深海潜水作业船开始设计成多功能的平台,在潜航能力的同时,还具备各种作业和科学研究功能。
这样的设计可以更好地满足不同领域的需求,提高深海潜水作业船的使用效率。
再次,深海潜水作业船的自主性不断提高。
随着自动驾驶和无人化技术的发展,深海潜水作业船不再需要完全依赖人工操纵,而是通过自主导航和自主作业系统来完成任务。
这样不仅提高了作业效率,还减少了人员的风险。
最后,深海潜水作业船的环境友好型逐渐增强。
在设计深海潜水作业船时,越来越多的关注点放在环境保护上。
通过使用环保材料、减少废物排放和优化能源利用等,深海潜水作业船的环保性得到了很大的提升。
二、深海潜水作业船的关键技术为了实现深海潜水作业船的上述发展趋势,以下是一些关键技术的重要介绍。
首先,深海潜水作业船的潜水技术是关键所在。
随着人们对深海的认知不断深入,潜水技术也在不断创新。
一些深海潜水作业船采用液压动力系统,可以在更深的水下稳定工作。
同时,蓄电池技术的进步使得无人潜水器能够更长时间地独立工作。
其次,深海潜水作业船的通信技术至关重要。
深海环境中的通信存在许多挑战,如高压、强电磁干扰和大距离传输等。
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液压与气动
2013 年第 12 期
程液压源、 深海静压源。 然而, 两种方法各有千秋, 只 能针对特定的工作环境条件使用。 惟有廉价的、 长寿 命的海水液压系统, 才是彻底解决深海水下液压系统 高风险的最佳途径。 1 — —走向深海的窗玻璃纸 补偿技术— : “其实深海就是一层窗玻璃纸, 有人曾说过 捅破 力补偿器相连, 实现了阀箱的内外压力平衡, 大大减轻 了系统的重量。 基于压力补偿技术的深海水下液压系统工作原理 如下: 水下液压执行器 6 动作时, 液压泵 2 通过吸油过 液压泵 2 提供的压力油经单 滤器 1 从油箱 10 中吸油, 向阀 4 和换向阀 5 到达水下液压执行器 6 , 水下液压 执行器 6 的回油经换向阀 5 、 调速阀 7 和回油过滤器 8 流回油箱 10 。压力补偿器 11 不仅与油箱 10 相连, 还 与阀箱 9 相连。如果水下液压执行器是对称液压执行 器, 执行器两腔的有效作用面积相等 , 执行器动作时油 , 箱内的液压油体积是不变的 此时压力补偿器对油箱 的压力补偿是静态的。如果水下液压执行器是非对称 执行器动作时油箱内的液压油体积是变 液压执行器, 化的, 此时压力补偿器对油箱的压力补偿是动态的 。 阀箱内的液压油体积是不变的, 因此对阀箱的压力补 偿是静态的。 基于压力补偿技术的深海水下液压系统有闭式和 开式两种布置方式, 闭式布置和开式布置的区别主要 液压泵布 在液压源的布置上。闭式布置如图 1a 所示, 置在油箱内, 液压源的其他部分也布置在油箱内 , 由于 液压源的各个元件均布置在油箱内, 因此无需耐海水 管路连接简单, 但维修不方 腐蚀。闭式布置结构紧凑, 便。闭式布置方式通常用于功率较小的深海水下液压 系统, 大功率深海水下液压系统由于电机和液压泵体 积都较大, 液压泵发热较快, 若采用闭式布置方式, 为 了散热油箱的体积会较大, 不利于液压系统的安装布 置, 因此大功率深海水下液压系统多采用开式 布 置 方式。
开式布置如图 1b 所示, 液压泵暴露在海水中, 通 过管路与油箱、 阀箱等相连。 由于液压泵布置在油箱 外, 因此大大减小了油箱的体积, 并且液压泵在海水中 散热迅速, 避免了温升过高的问题。 不过, 液压 工作, 泵的表面要作防海水腐蚀的处理 。开式布置方式结构 简单, 维修方便, 但管路较多, 安装复杂。 2 补偿型深海水下液压系统的特点 基于压力补偿技术的深海水下液压系统的特性主 要表现在以下几个方面。 1 ) 深海水下液压系统的负载能力 压力补偿后的深海水下液压系统, 其负载能力不 受海水压力的影响。如果水下液压执行器是对称液压 执行器, 执行器两腔的有效作用面积相等 , 两端活塞杆 的面积也相等, 海水压力在活塞杆上的作用力相互抵
图1
基于压力补偿技术的深海水下液压系统
该水下液压系统的组成与常规液压系统基本相 同, 除了液压源、 液压控制单元和液压执行器外, 还在 系统中设置了压力补偿器, 压力补偿器和油箱相连。 深海水下液压系统工作在海水环境中, 因此油箱设计 成封闭结构。此外, 由液压控制阀、 液压集成块及电路 等组成的液压控制单元也设计成封闭结构 , 虽然一些 液压控制阀采用了耐海水腐蚀的材料, 可以直接暴露 , 、 在海水中 但是考虑到电磁铁 放大电路等不能在海水 中工作, 因此设计了封闭式的阀箱, 将液压控制单元设 置在阀箱内部。为了避免采用耐压结构, 将阀箱与压
深海水下液压技术的发展与展望
1, 2 1 顾临怡 ,罗高生 ,周 1 锋 ,王 2 峰 ,陈
鹰
1
Development and Future of Deep-sea Underwater Hydraulic Technique
2 GU Linyi1, ,LUO Gaosheng1 ,ZHOU Feng1 ,WANG Feng2 ,CHEN Ying1
1. 吸油过滤器 2. 液压泵 3. 溢流阀 4. 单向阀 5. 换向阀 6. 水下液压执行器 7. 调速阀 8. 回油过滤器 9. 阀箱 10. 油箱 11. 压力补偿器
。我们信为, 了谁都能做” 如果那里有一层窗玻璃纸 “压力补偿技术 ” 。 它也是世界 的话, 它的名字就叫做 深海机器人技术由第一代发展到第二代的标志 。 所谓压力 补 偿 技 术 , 就是通过弹性元件感应海 水压力 , 并将其传递到液压系统内部 , 使液压系统的 并随海水深度变化自动 回油压力与 海 水 压 力 相 等 , 其系 变化 。 采用压 力 补 偿 后 的 深 海 水 下 液 压 系 统 , 统压力建立 在 海 水 压 力 的 基 础 上 , 液压系统的各个 部分 , 包括液 压 泵 、 液 压 控 制 阀、 液压执行器及液压 管路等的工 作 状 态 与 常 规 液 压 系 统 相 同 , 避免了海 水压力的影响 。 基于压力补偿技术的深海水下液压系统 如 图 1 所示。
( 1. 浙江大学 流体动力与机电系统国家重点实验室 海洋工程装备国家地方联合工程实验室,浙江 杭州 310027 ; 2. 美国明尼苏达大学 NSF 集成高效液压工程研究中心,美国明尼苏达州 明尼阿波利斯 55455 )
要: 环境压力补偿是目前深海水下液压系统最常用的结构 。本文介绍它的结构与工作原理, 分析了 — —旋转轴动密封和运动软管老化问题。 在此基础上, 影响其长时间工作可靠性的两大核心风险 — 介绍了远 摘 程液压源、 深海静压源两种目前国外回避上述风险的 方法, 分析了 各自 的 优缺点 和 适 用 条件。 最 后指出, 廉 价的、 长寿命的海水液压系统, 仍然是彻底解决深海水下液压系统的 高 风险问题的最 佳途径, 但尚有一段路 要走。 关键词: 深海水下液压; 压力补偿; 旋转轴动密封; 运动软管老化; 远程液压源; 深海静压源; 海水液压 系统 中图分类号: TH137 ; TG156 引言 在深海使用液压驱动控制系统是一个非常无奈的 把旋转轴 选择。液压系统固有的对液压油的依赖性, 动密封和运动软管老化这两个在地面液压系统上并 成为了始终悬在深海 不太受关注 的 风 险 无 限 放 大 , 设备或工程 设 计 、 操 作、 使 用、 维修人员头上的达摩 随时可能引发各种各样的不可逆转的 克利斯之剑 , 元器件意外 损 坏 , 给深海设备或海底工程设施造成 巨大损失 。 然而, 液压系统诱人的功率密度还是让一代又一 文献标志码: B 4858 ( 2013 ) 12000107 文章编号: 1000代的深海设备和工程设施设计者们选择了液压驱动控 制方式。毕竟在深海, 增加重量就意味着花更多的钱、 意味着风险概率成倍的增加。由此带来的风险可能会 几倍于液压系统的旋转轴动密封风险和运动软管老化 风险。 目前常用的回避上述风险的方法主要有两种 : 远
2013 年第 12 期
液压与气动
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消。如果水下 液 压 执 行 器 是 非 对 称 液 压 执 行 器 , 执 行器两腔的 有 效 作 用 面 积 不 等 , 压力补偿后执行器 两腔的压力 均 在 原 来 的 基 础 上 增 加 了 海 水 压 力 , 由 此而产生的作用力刚好抵消海水压力作用在活塞杆 上的力 。 如果水下液压执行器是液压马达, 由于马达壳体 内的压力补偿作用, 海水压力对马达轴上产生的作用 力得到了平衡。深海水下液压系统采用压力补偿后, 其负载能力没有发生变化, 只是各部分的压力都在原 来的基础上增加了海水压力, 因此仍然可以按照常规 。 液压系统的方法来设计 2 ) 深海水下液压系统的液压元件 压力补偿后的深海水下液压系统其系统压力建立 在海水压力的基础上, 系统中的液压元件, 包括液压 泵、 液压阀及液压执行器等的内外压力均在原来的基 础上增加了海水压力, 其承压情况和常规液压系统中 因此可以直接采用常规液压元件而 的液压元件相同, 无需特殊设计。 对于暴露在海水中的液压元件, 例如水下液压执 行器, 开式布置方式中的液压泵等, 需要对液压元件的 表面作防海水腐蚀的处理。 3 ) 深海水下液压系统的密封 压力补偿后的深海水下液压系统虽然系统中的压 力均在原来的基础上增加了海水压力, 但其密封结构 与常规液压系统不完全相同, 需要根据深海水下液压 系统的功能特点进行重新设计。 深海水下液压系统中液压阀与液压集成块间的密 封结构和深海水下液压系统的功能有关 。常规液压系 统中液压阀与液压集成块间的密封结构是针对液压阀 内部压力比外部环境压力高的情况 。深海水下液压系 统的液压阀布置在充油的阀箱内 , 阀箱的内部压力, 也 即液压阀的外部环境压力与海水压力相等 。深海水下 液压阀的内部压力比其外部环 液压系统正常工作时, 境压力高, 常规的密封结构可以实现可靠密封。 对于 水下液压执行器的两腔, 一般来说都能够通过控制阀 辅助单向阀甚至滑阀的内泄漏, 获得压力 的中位机能、 补偿, 从而避免了液压执行器由于外部环境压力比内 部压力高、 元件密封在反向压力下失效的问题 。 4 ) 补偿压力的变化 压力补偿的目的是使深海水下液压系统的回油压 力和海水压力相等, 将系统压力建立在海水压力的基 础上。回油压力和海水压力相等时有可能发生海水和 液压油相互渗漏的情况, 为了防止海水渗入液压系统, 通常在压力补偿器中设置弹簧, 通过弹簧的预压缩力 作用, 使深海水下液压系统的回油压力略高于海水压 力, 这样即使发生渗漏, 也只是液压油向外渗漏, 而不 会是海水进入到液压系统内部。 压力补偿的实质是对液压系统的回油压力进行补 偿, 补偿压力不仅受弹簧作用行程的影响 , 还受油箱内 液压油体积变化的影响。油箱内的液压油体积变化来 自以下几个方面: 由于海水压力而产生的液压油体积 压缩、 由于非对称执行器两腔的容积差而产生的液压 油体积变化、 由于液压系统温度升高而产生的液压油 其中由于非对称执行器 热膨胀以及系统的泄漏量等, 并随系 两腔的容积差而产生的液压油体积变化最大 , 统工作状态的变化而变化。对于快速性要求较高的水 下作业设备, 例如机械手, 当执行器的速度较快时, 油 箱内的液压油体积变化也较快, 液压油体积的快速变 补偿压力的较 化有可能导致补偿压力发生较大变化, 大变化不仅 会 影 响 液 压 伺 服 控 制 系 统 的 精 度 , 而且 因 过高的补偿 压 力 还 会 造 成 压 力 补 偿 元 件 的 损 坏 , 此油箱内的液压油体积变化对补偿压力的影响不可 忽略 。 3 补偿型水下液压系统风险分析 这类补偿型深海水下液压系统, 它的输出之所以 , 能够与环境压力相适应 完全依赖于补偿油箱里的液 压油。然而, 补偿油箱里的液压油是非常有限的 , 一旦 液压系统的任何一个元件或油管发生泄漏 , 油箱内的 液压油会在几秒钟之内迅速耗尽 。如果这个时候液压 系统继续工作, 就会出现外界海水压力高于液压系统 内部压力的情况。由于绝大多数液压执行器件的伸出 轴 / 杆、 板式液压阀和液压管件的密封都只能承受单个 方向的压力, 它们很快就会损坏, 大量海水进入液压系 损坏所有的液压元件。 统, 尽管所有的水下液压系统都具有低液位自动关泵 的功能, 以避免液压系统工作在外界海水压力高于系 统内部压力的工况下, 但很多情况下, 我们还不得不在 继续强制开泵, 完成必要的动作, 以确保 自动关泵后, 水下装备与系统的安全。我国某著名深海潜水器在一 次海试的过程中, 就发生过一起机械手液压油管漏油 导致油箱液位不足的事故。当时机械手还处于一个不 太安全的位置, 操作人员不得不强制开泵, 用吸入的海 水介质把机械手收回到了安全状态 。回收后拆开液压 系统, 发现柱塞泵的滑履基本上已经快被磨光了 。