[00385854]电驱动主动升沉补偿海洋绞车关键技术及应用

电驱动主动升沉补偿海洋绞车关键技术广泛应用于海洋资源勘探开发与收放装备、矿产资源开采与提升装备领域。主动升沉补偿系统用来隔离解耦载荷运动与船舶的起伏运动，实现载荷在海床上平稳着陆或目标位置的精确定位，减少作用在缆绳上的冲击动态载荷。该项目在湖南省科技重大专项“电驱动主动升沉补偿海洋绞车研制与应用”(2014FJ1004)的支持下，重点突破了海洋绞车整体结构设计与优化、主动升沉补偿控制、智能监控诊断与远程运维等关键技术，形成了一整套具有自主知识产权的电驱动主动升沉补偿海洋绞车系统，填补了我国电驱动主动升沉补偿海洋绞车的空白。该项目主要创新性成果如下： 一、提出可拆卸海洋绞车模块化组合式创新结构设计，解决了海洋绞车运输过程中超高超宽超重难题。运用多目标多学科综合优化设计方法，对海洋绞车卷筒、卷筒轴、排缆机构等关键零部件进行结构强度分析和优化设计，解决了海洋绞车结构紧凑性和轻量化问题。提出了海洋绞车安全可靠性冗余设计方法，为水下装备的安全可靠收放提供了保障。提出了独立变频驱动的垂直排缆机构设计方法，减少排绳角度摆动太大对收放系统影响，有利于吊装设备的平稳收放和精确排缆。提出单向液压缸浮动式盘闸及制动技术，保证两侧刹车片受力均匀，具有结构紧凑，节省安装空间的优点。 二、提出海洋绞车主动升沉补偿轨迹规划与预测控制技术，实现了水下载荷位置的轨迹跟踪和精确运动补偿。提出了多变频器多电机驱动主从同步控制技术，实现了6台电机的转速同步控制，保持主从变频器、电机之间输出功率和输出转矩的均衡控制。提出海洋绞车独立驱动自适应排缆控制技术，设计能适应不同海况、缆绳直径和负载变化的自适应控制器，实现排缆机构精确排缆。 三、提出了绝对值编码器测量缆绳下放长度及卷筒转速方法，缆绳摆角导向综合测试装置检测缆绳张力等参数检测技术，研制开发海洋绞车主动升沉补偿控制系统，开发功能完善、操作简便、可视性好的海洋绞车集中监控系统。开发海洋绞车工业互联网云平台，实现远程监控、消息推送、智能诊断与远程运维。提出基于高斯混合隐马尔可夫模型(GMM-HMM)和回归分析的故障诊断与寿命预测方法，为海洋绞车智能诊断和预测维护提供了理论基础和技术支撑。提出了复杂海况下海洋绞车收放系统缆绳张力变化预测方法，为海洋绞车关键零部件的疲劳损伤及故障机理分析提供了重要参数和理论依据。 电驱动主动升沉补偿海洋绞车关键技术及应用获授权发明专利8项，其多项关键技术已推广应用于海洋资源勘探开发及收放系统、矿产资源开采与提升系统，取得了显著的经济和社会效益。电驱动主动升沉补偿海洋绞车通过了中国有色金属工业机电产品质量监督检验中心的产品性能检验，获得了中国船级社颁发的船用产品试验证书。项目成果对提高我省先进装备制造技术水平、促进我省传统产业转型升级、提升我国海工装备国际竞争力、建设海洋强国具有重要的现实意义和战略意义。