首页—>关于索普->公司荣誉->详细说明
 
 
 产品导航

 
 
 电话:010-61240886 
 传真:010-89202034
 地址:北京大兴区桂村工业园王桂路2号
 网址:http://www.superhy.com
 邮箱: sales@superhy.com

 
深海液压技术应用与研究进展
 
浏览次数:832次  添加时间:2020-4-6 16:02:04
 

     液压传动(包括油液压和水液压)具有刚性好、结构紧凑、承载能力高、功率重量比大、响应速度快等突出优点,在深海高压环境下压力补偿相对容易;同时,液压传动的失效模式为渐进式(如压力、流量逐渐下降等),给设备操作人员提供预警时间,可有效避免突发式的故障,提高设备的安全性,因此,液压技术在深海装备上得到了广泛的应用。① 潜水器浮力调节系统;② 水下作业工具;③ 水下作业机械手。最后,对深海液压技术存在的问题进行了分析和展望,指出深海环境 下介质特性变化和结构形变是需要关注的两个重要问题;随着元器件不断丰富和成熟,海水液压技术会在深海装备中发挥 更大的作用。

     深海资源开发离不开现代化的水下作业装备, 如海上采矿设备、深水钻探设备、海底采油装置、 各种载人和非载人潜水器、水下作业及维护设备等。以液体介质(主要是矿物油和水)的液压传动由于其独特的优势,在深海装备上得到广泛的应用。

     深海液压技术是指在深海特殊环境下应用的液压元件、系统及控制技术。其主要特点是外部环境压力高而且变化范围大、温度低,同时海水介质腐蚀性强。按照工作介质,目前主要分为两种类型:油 液压技术和海水液压技术。无论哪一种,均具有液 压系统的共性优点:刚性好、结构紧凑、承载能力 高、功率重量比大、响应速度快、狭小空间布局方 面等特点。除此之外,液压技术应用于深海高压环 境还存在以下独特的优势:

1.1 易于压力补偿

    同陆地相比,深海环境的显著特征是巨大的 外压。承受巨大外压的方式有两种,一是增加壳 体的强度以抵抗外压,但必然增加设备的体积和 重量;另一种方式是采用压力补偿,亦即通过弹 性元件感应海水压力,并将其传递到液压系统内 部,使液压系统的回油压力与海水压力相等,并 随海水深度变化自动变化。如图 1 所示。液压 系统由于内部具有液体介质,因此压力补偿容易。而对于电机等电气元件,则需要对电机进行充油, 并加装压力补偿器,这将使得电气元件的机械和 电气性能发生变化。

1.2安全性提升

    电气系统的失效形式往往是突发性的,前一 刻还在正常工作,后一刻即完全失效,由此可能 带来灾难性的损失。相对而言,液压系统的失效 则是一个渐进的过程,在完全丧失功能之前,早 期故障信号的出现为操作人员的应急处理预留 了时间:如动作无力气(压力下降)、运动速度变 慢(流量下降)、漏油等,从而提高了人员和设备 的安全。

    相比而言,深海液压系统以矿物油作为工作介 质,存在着环境污染(工作介质与海洋环境不相容)、 结构复杂(需要压力补偿、油箱和回油管等)、工作 可靠性差(密封要求严格,海水侵入到系统引起油液 变质、元件腐蚀磨损加剧)等问题。为了适应深海环 境,满足大深度、大范围水下作业的需要,美国早 在 20 世纪 60 年代末就开展了这方面的研究。芬兰、 英国、德国、日本等国家也先后开展了海水液压技术研究。

    海水液压技术在深海装备中的应用不仅具有液 压传动的优点,而且克服了油压系统的缺点,具有十分突出的优越性,主要如下。

(1) 系统直接从海洋中吸水,做功后直接排回 海洋,系统内外海深压力平衡,具有自动压力补 功能。

(2) 系统不用配备水箱和回水管,结构简单。

(3) 系统与海洋环境完全兼容,海水的侵入或 工作介质的外泄漏不会影响系统的工作可靠性及污 染环境。

(4) 节省了购买、运输、储存液压油以及废油 处理所需的费用和麻烦。

(5) 系统使用和就地维护方便。正是由于上述优势,海水液压技术是当今国际上深海装备动力驱动的重要发展方向。

从元件来讲,深海液压元件主要沿用陆用液压 元件,在此基础上针对特殊环境要求进行改造,如 对与海水接触的表面进行防腐蚀处理,电气驱动部 件进行耐压封装或浸泡与液压油中进行压力补偿。由于对深海液压元件的可靠性要求高,目前我国主 要依赖进口。

1.3 从系统级别来讲,深海环境下的液压系统与 陆用系统则存在较大的差异,主要体现在以下几个方面。

(1) 采用完全封闭的系统。由于油液压系统及 工作介质与环境介质完全不同,海水渗入到系统内 部或系统的液压油泄漏到海洋环境均会造成系统失效。因此,系统需要完全封闭,并进行严格密封, 通过弹性补偿器引入海深压力,从而 实现封闭系统内的压力补偿。

(2) 采用集成一体化布置。深海环境下的液压 动力源常采用集成一体化布置,从而减小体积和重量、减少了接头和管路、降低泄漏风险。

    根据功率的不同,集成布置的方式也有所不同。美国佩里 (PERRY)公司开发的深海 3000 m 级油液压动力源,为闭式布置结构,电机和液压 泵采用通轴联接的方式,省去了联轴器部分;泵、溢流阀等器件均封装于一个密闭的圆柱形油箱中。外部的压力补偿器维持油箱内公称压力高于周围环境压力 0.03 MPa;电机则独自封装并采用单独的压力补偿。

对于功率较大的液压动力源,液压泵直接裸露于海水环境中,便于散热。

     与油液压系统不同,海水液压系统在深海应用 一般采用开式系统,海水泵直接从海洋环境中通过 过滤器吸入海水,加压做功后,海水直接排回海洋, 因此海水在系统中是不循环的。

     液压技术在深海装备上广泛应用,对于不同的作业装备所完成的功能也不同。

(1) ROV、载人潜水器、AUV 等。油压系统应 用于推进系统、机械手、采样、作业、压载系统控 制、甲板收放系统等。水压系统应用于浮力调节系 统、对口裙排水、均衡系统等。 

(2) 海底移动机械。油压系统应用于推进动力 系统、行走系统、作业系统、输运系统、甲板收放 系统。水压系统应用于作业系统等。 

(3) 海底固定设备。油压系统应用于阀门启闭、 流量控制、井口开闭、甲板收放系统等。水压系统 应用于阀门启闭、井口开闭等。需要说明的是,从功能上来说,海水液压系统 可以取代油液压系统的所有功能,但由于海水液压 元件的种类和规格没有油液压元件齐全,有些功能 复杂的系统暂时只能采用油液压系统。然而,有些功能确是海水液压系统所特有的功能,如对口裙排 水、均衡系统等。 


copyright 2009 北京索普液压机电有限公司 All Rights Reserved 京ICP备05027369号-1