本發(fā)明涉及波浪補(bǔ)償領(lǐng)域，尤其涉及一種波浪補(bǔ)償裝置。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地球上的油氣資源正在枯竭，油氣的開采開始轉(zhuǎn)向海洋，特別是向深海水域延伸。

進(jìn)行海洋鉆井作業(yè)時(shí)，鉆井船和大鉤會(huì)在海浪的作用下產(chǎn)生周期性升沉運(yùn)動(dòng)，相應(yīng)的，鉆柱也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的升沉運(yùn)動(dòng)，從而引起鉆壓的變化，這可能導(dǎo)致鉆頭脫離井底，使得鉆井作業(yè)暫停，甚至可能損壞鉆頭，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為此，現(xiàn)有技術(shù)多在鉆井設(shè)備中增設(shè)波浪補(bǔ)償裝置來(lái)解決上述問(wèn)題。

然而，現(xiàn)有的波浪補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償精度較低，僅能適用于海況較好的淺海鉆井作業(yè)，當(dāng)進(jìn)行深海鉆井作業(yè)時(shí)，海況較為惡劣，鉆井船和大鉤的升沉幅度較大，仍可能出現(xiàn)鉆井作業(yè)暫停或損壞鉆頭等問(wèn)題；另外，深海鉆井作業(yè)需要使用較長(zhǎng)的鉆柱，鉆柱負(fù)載大，現(xiàn)有的波浪補(bǔ)償裝置將需要耗費(fèi)大量的動(dòng)力能源，使用成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種波浪補(bǔ)償裝置，能夠更好地適應(yīng)海況惡劣且鉆柱負(fù)載大的深海鉆井作業(yè)。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種波浪補(bǔ)償裝置，包括控制單元、被動(dòng)補(bǔ)償單元、主動(dòng)補(bǔ)償單元和傳感器單元；

所述控制單元具有數(shù)據(jù)采集端、第一供油控制端和第二供油控制端；

所述傳感器單元具有數(shù)據(jù)輸出端；所述數(shù)據(jù)輸出端連接所述控制單元的數(shù)據(jù)采集端；

所述被動(dòng)補(bǔ)償單元包括第一蓄能器、第二蓄能器、高壓工作氣瓶、以及對(duì)稱設(shè)置在大鉤的兩端的第一被動(dòng)液壓油缸和第二被動(dòng)液壓油缸；所述第一被動(dòng)液壓油缸具有第一被動(dòng)無(wú)桿腔油口和用于連接所述大鉤的一端的第一被動(dòng)活塞桿，所述第二被動(dòng)液壓油缸具有第二被動(dòng)無(wú)桿腔油口和用于連接所述大鉤的另一端的第二被動(dòng)活塞桿；所述第一被動(dòng)無(wú)桿腔油口通過(guò)所述第一蓄能器連接所述高壓工作氣瓶的氣體進(jìn)出口，所述第二被動(dòng)無(wú)桿腔油口通過(guò)所述第二蓄能器連接所述高壓工作氣瓶的氣體進(jìn)出口；

所述主動(dòng)補(bǔ)償單元包括倒置連接于所述大鉤的主動(dòng)液壓油缸和用于控制油泵和所述主動(dòng)液壓油缸之間的供油通路的連通和隔斷的主動(dòng)供油控制模塊；所述主動(dòng)液壓油缸具有主動(dòng)有桿腔油口、主動(dòng)無(wú)桿腔油口和用于連接所述大鉤的主動(dòng)活塞桿；所述主動(dòng)供油控制模塊具有第一受控端、第二受控端、第一出油口、第二出油口、以及用于連接所述油泵的第一出油口的進(jìn)油口；所述主動(dòng)有桿腔油口連接所述第一出油口，所述主動(dòng)無(wú)桿腔油口連接所述第二出油口，所述第一受控端連接所述控制單元的第一供油控制端，所述第二受控端連接所述控制單元的第二供油控制端。

優(yōu)選地，所述波浪補(bǔ)償裝置還包括充氣控制單元；所述控制單元還具有充氣控制端；

所述充氣控制單元包括第一控制氣閥、第二控制氣閥、控制氣體調(diào)壓閥、低壓控制氣瓶、第三控制氣閥、第一電控閥、第一氣動(dòng)執(zhí)行器、工作氣體導(dǎo)通閥、工作氣體調(diào)壓閥、以及用于連接空壓機(jī)的出氣口的總進(jìn)氣口；所述第一氣動(dòng)執(zhí)行器用于控制所述工作氣體導(dǎo)通閥的開啟和關(guān)閉；

所述總進(jìn)氣口通過(guò)第一控制氣閥連接所述工作氣體導(dǎo)通閥的進(jìn)氣口，所述總進(jìn)氣口還通過(guò)所述第二控制氣閥連接所述控制氣體調(diào)壓閥的進(jìn)氣口；所述控制氣體調(diào)壓閥的低壓氣體出口連接所述低壓控制氣瓶的氣體進(jìn)出口；所述低壓控制氣瓶的氣體進(jìn)出口還通過(guò)所述第三控制氣閥連接所述第一電控閥的進(jìn)氣口；所述第一電控閥的出氣口通過(guò)所述第一氣動(dòng)執(zhí)行器連接所述工作氣體導(dǎo)通閥，所述工作氣體導(dǎo)通閥的出氣口通過(guò)所述工作氣體調(diào)壓閥連接所述高壓工作氣瓶的氣體進(jìn)出口；所述第一電控閥的控制信號(hào)輸入端連接所述控制單元的充氣控制端。

優(yōu)選地，所述充氣控制單元還包括第四控制氣閥、第二電控閥、第二氣動(dòng)執(zhí)行器和工作排氣閥；所述控制單元還具有第一排氣控制端；所述第二氣動(dòng)執(zhí)行器用于控制所述工作排氣閥的開啟和關(guān)閉；

所述工作排氣閥的進(jìn)氣口連接所述工作氣體導(dǎo)通閥的進(jìn)氣口；所述低壓控制氣瓶的氣體進(jìn)出口還通過(guò)所述第四控制氣閥連接所述第二電控閥的進(jìn)氣口，所述第二電控閥的出氣口通過(guò)所述第二氣動(dòng)執(zhí)行器連接所述工作排氣閥；所述第二電控閥的控制信號(hào)輸入端連接所述控制單元的第一排氣控制端。

優(yōu)選地，所述被動(dòng)補(bǔ)償單元還包括第一被動(dòng)供油控制模塊；

所述第一被動(dòng)供油控制模塊包括第一調(diào)壓溢流閥、第二調(diào)壓溢流閥、第一過(guò)濾器、第二過(guò)濾器和第一電液換向閥；所述控制單元還具有第三供油控制端和第四供油控制端；

所述第一調(diào)壓溢流閥的進(jìn)油口用于連接所述油泵的第二出油口，所述第一調(diào)壓溢流閥的出油口連接所述第一過(guò)濾器的進(jìn)油口，所述第一調(diào)壓溢流閥的回油口連接所述第二過(guò)濾器的進(jìn)油口；所述第二過(guò)濾器的出油口用于連接油箱；所述第二調(diào)壓溢流閥的進(jìn)油口用于連接油泵的第三出油口，所述第二調(diào)壓溢流閥的出油口連接所述第一過(guò)濾器的進(jìn)油口，所述第二調(diào)壓溢流閥的回油口連接所述第二過(guò)濾器的進(jìn)油口；所述第一過(guò)濾器的出油口連接所述第一電液換向閥的進(jìn)油口；所述第一電液換向閥的第一出油口連接所述第一被動(dòng)無(wú)桿腔油口，所述第一電液換向閥的第二出油口連接所述第二被動(dòng)無(wú)桿腔油口，所述第一電液換向閥的第一控制信號(hào)輸入端連接所述控制單元的第三供油控制端，所述第一電液換向閥的第二控制信號(hào)輸入端連接所述控制單元的第四供油控制端。

優(yōu)選地，所述第一被動(dòng)液壓油缸還具有第一被動(dòng)有桿腔油口，所述第二被動(dòng)液壓油缸還具有第二被動(dòng)有桿腔油口；

所述被動(dòng)補(bǔ)償單元還包括第二被動(dòng)供油控制模塊；所述第二被動(dòng)供油控制模塊包括第三調(diào)壓溢流閥、第四調(diào)壓溢流閥、第三過(guò)濾器、第四過(guò)濾器、第二電液換向閥和第三電液換向閥；所述控制單元還具有第五供油控制端、第六供油控制端、第七供油控制端和第八供油控制端；

所述第三調(diào)壓溢流閥的進(jìn)油口用于連接油泵的第二出油口，所述第三調(diào)壓溢流閥的出油口連接所述第三過(guò)濾器的進(jìn)油口，所述第三調(diào)壓溢流閥的回油口連接所述第四過(guò)濾器的進(jìn)油口；所述第四調(diào)壓溢流閥的進(jìn)油口用于連接油泵的第三出油口，所述第四調(diào)壓溢流閥的出油口連接所述第三過(guò)濾器的進(jìn)油口，所述第四調(diào)壓溢流閥的回油口連接所述第四過(guò)濾器的進(jìn)油口；所述第四過(guò)濾器的出油口用于連接油箱；所述第三過(guò)濾器的出油口連接所述第二電液換向閥的進(jìn)油口和所述第三電液換向閥的進(jìn)油口；所述第二電液換向閥的第一出油口連接所述第一被動(dòng)無(wú)桿腔油口，所述第二電液換向閥的第二出油口連接所述第一被動(dòng)有桿腔油口，所述第二電液換向閥的第一控制信號(hào)輸入端連接所述控制單元的第五供油控制端，所述第二電液換向閥的第二控制信號(hào)輸入端連接所述控制單元的第六供油控制端；所述第三電液換向閥的第一出油口連接所述第二被動(dòng)無(wú)桿腔油口，所述第三電液換向閥的第二出油口連接所述第二被動(dòng)有桿腔油口，所述第三電液換向閥的第一控制信號(hào)輸入端連接所述控制單元的第七供油控制端，所述第三電液換向閥的第二控制信號(hào)輸入端連接所述控制單元的第八供油控制端。

優(yōu)選地，所述被動(dòng)補(bǔ)償單元還包括第一安全隔離閥和第二安全隔離閥；所述控制單元還具有隔離控制端；

所述第一安全隔離閥設(shè)置在所述第一被動(dòng)無(wú)桿腔油口和所述第一蓄能器之間，且所述第一安全隔離閥的控制信號(hào)輸入端連接所述控制單元的隔離控制端；所述第二安全隔離閥設(shè)置在所述第二被動(dòng)無(wú)桿腔油口和所述第二蓄能器之間，且所述第二安全隔離閥的控制信號(hào)輸入端連接所述控制單元的隔離控制端。

優(yōu)選地，所述被動(dòng)補(bǔ)償單元還包括工作氣瓶電控閥和工作氣瓶排氣閥；所述控制單元還具有第二排氣控制端；

所述工作氣瓶電控閥的進(jìn)氣口連接所述高壓工作氣瓶的排氣口，所述工作氣瓶電控閥的出氣口連接所述工作氣瓶排氣閥，所述工作氣瓶電控閥的控制信號(hào)輸入端連接所述控制單元的第二排氣控制端。

優(yōu)選地，所述傳感器單元包括用于采集所述第一蓄能器的活塞位置信息的第一位置傳感器、用于采集所述第二蓄能器的活塞位置信息的第二位置傳感器、用于采集所述第一被動(dòng)液壓油缸的活塞位置信息的第三位置傳感器、用于采集所述第二被動(dòng)液壓油缸的活塞位置信息的第四位置傳感器、用于采集所述主動(dòng)液壓油缸的活塞位置信息的第五位置傳感器、用于采集鉆井船的升沉位移的運(yùn)動(dòng)參考單元、用于采集所述大鉤的升沉位移的大鉤位移傳感器、用于采集所述被動(dòng)液壓油缸的油壓的被動(dòng)油壓傳感器、用于采集所述主動(dòng)液壓油缸的油壓的主動(dòng)油壓傳感器、以及用于采集死繩端張力的張力傳感器。

優(yōu)選地，所述控制單元還具有第九供油控制端；所述主動(dòng)控制模塊還具有第三受控端，所述第三受控端連接所述控制單元的第九供油控制端；

所述主動(dòng)供油控制模塊還包括第五調(diào)壓溢流閥、第五過(guò)濾器、第六過(guò)濾器、比例換向閥、電磁換向閥、第一邏輯芯、第二邏輯芯、第一單向?qū)ㄩy和第二單向?qū)ㄩy；

所述第五調(diào)壓溢流閥的進(jìn)油口連接所述主動(dòng)供油控制模塊的進(jìn)油口，所述第五調(diào)壓溢流閥的出油口連接所述第五過(guò)濾器的進(jìn)油口，所述第五調(diào)壓溢流閥的回油口連接所述第六過(guò)濾器的進(jìn)油口；

所述第五過(guò)濾器的出油口連接所述比例換向閥的第一進(jìn)油口和所述電磁換向閥的第一進(jìn)油口，且所述第五過(guò)濾器的出油口還通過(guò)所述第一單向?qū)ㄩy連接所述主動(dòng)供油控制模塊的第二出油口；

所述比例換向閥的第二進(jìn)油口連接所述第六過(guò)濾器的進(jìn)油口，所述比例換向閥的第一出油口連接所述主動(dòng)供油控制模塊的第一出油口，所述比例換向閥的第二出油口通過(guò)所述第二單向?qū)ㄩy連接所述主動(dòng)供油控制模塊的第二出油口，所述比例換向閥的第一控制信號(hào)輸入端連接所述主動(dòng)供油模塊的第一受控端，，所述比例換向閥的第二控制信號(hào)輸入端連接所述主動(dòng)供油模塊的第二受控端；

所述電磁換向閥的第二進(jìn)油口連接所述第六過(guò)濾器的進(jìn)油口，所述電磁換向閥的出油口連接所述第一邏輯芯的控制油口和所述第二邏輯芯的控制油口，所述電磁換向閥的控制信號(hào)輸入端連接所述主動(dòng)供油模塊的第三受控端；

所述第一邏輯芯的第一油口連接所述主動(dòng)控制供油模塊的第一出油口，所述第一邏輯芯的第二油口連接所述第六過(guò)濾器的進(jìn)油口；

所述第二邏輯芯的第一油口連接所述主動(dòng)供油控制模塊的第二出油口，所述第二邏輯芯的第二油口連接所述第六過(guò)濾器的進(jìn)油口；

所述第六過(guò)濾器的出油口用于連接油箱。

優(yōu)選地，所述控制單元包括微控制器、交換機(jī)和PLC控制器；所述微控制器通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線的方式連接所述交換機(jī)，所述交換機(jī)通過(guò)所述現(xiàn)場(chǎng)總線的方式連接所述PLC控制器。

實(shí)施本發(fā)明，具有如下有益效果：

本發(fā)明提供的波浪補(bǔ)償裝置，通過(guò)設(shè)置控制單元、被動(dòng)補(bǔ)償單元、主動(dòng)補(bǔ)償單元和傳感器單元；傳感器單元的數(shù)據(jù)輸出端連接控制單元的數(shù)據(jù)采集端；被動(dòng)補(bǔ)償單元中的第一被動(dòng)液壓油缸和第二被動(dòng)液壓油缸對(duì)稱設(shè)置在所述大鉤的兩端，第一被動(dòng)液壓油缸的第一被動(dòng)活塞桿連接所述大鉤的一端，第二被動(dòng)液壓油缸的第二被動(dòng)活塞桿連接所述大鉤的另一端；主動(dòng)補(bǔ)償單元包括倒置連接于大鉤的主動(dòng)液壓油缸和主動(dòng)供油控制模塊；主動(dòng)供油控制模塊包括第一出油口、第二出油口、第一受控端、第二受控端和用于連接油泵的第一出油口的進(jìn)油口，第一出油口連接主動(dòng)液壓油缸的主動(dòng)有桿腔油口，第二出油口連接主動(dòng)液壓油缸的主動(dòng)無(wú)桿腔油口，第一受控端連接控制單元的第一供油控制端，第二受控端連接控制單元的第二供油控制端?？梢?jiàn)，本發(fā)明結(jié)合被動(dòng)補(bǔ)償和主動(dòng)補(bǔ)償，提高了補(bǔ)償精度，減少了動(dòng)力能源的投入，從而能夠更好地適應(yīng)海況惡劣且鉆柱負(fù)載大的深海鉆井作業(yè)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明提供的波浪補(bǔ)償裝置的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明提供的波浪補(bǔ)償裝置的另一個(gè)實(shí)施例的原理示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在實(shí)際應(yīng)用中，鉆井船上設(shè)置有鉆井平臺(tái)，波浪補(bǔ)償裝置安裝于所述鉆井平臺(tái)的井架上，且所述波浪補(bǔ)償裝置通過(guò)大鉤連接鉆柱；另外，所述波浪補(bǔ)償裝置需要連接油泵、油箱以及空壓機(jī)，其中，油泵用于為所述波浪補(bǔ)償裝置提供液壓油，所述油箱用于盛放液壓油，所述空壓機(jī)用于為所述波浪補(bǔ)償裝置提供相應(yīng)壓強(qiáng)的氣體。

請(qǐng)參閱圖1，是本發(fā)明提供的波浪補(bǔ)償裝置的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖(連接有大鉤和油泵)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的波浪補(bǔ)償裝置，包括控制單元10、被動(dòng)補(bǔ)償單元20、主動(dòng)補(bǔ)償單元30和傳感器單元40；

所述控制單元10具有數(shù)據(jù)采集端、第一供油控制端和第二供油控制端；

所述傳感器單元40具有數(shù)據(jù)輸出端；所述數(shù)據(jù)輸出端連接所述控制單元10的數(shù)據(jù)采集端；

所述被動(dòng)補(bǔ)償單元20包括第一蓄能器201、第二蓄能器202、高壓工作氣瓶203、以及對(duì)稱設(shè)置在大鉤60的兩端的第一被動(dòng)液壓油缸204和第二被動(dòng)液壓油缸205；所述第一被動(dòng)液壓油缸204具有第一被動(dòng)無(wú)桿腔油口2041和用于連接所述大鉤60的一端的第一被動(dòng)活塞桿2042，所述第二被動(dòng)液壓油缸205具有第二被動(dòng)無(wú)桿腔油口2051和用于連接所述大鉤60的另一端的第二被動(dòng)活塞桿2052；所述第一被動(dòng)無(wú)桿腔油口2041通過(guò)所述第一蓄能器201連接所述高壓工作氣瓶203的氣體進(jìn)出口，所述第二被動(dòng)無(wú)桿腔油口2051通過(guò)所述第二蓄能器202連接所述高壓工作氣瓶203的氣體進(jìn)出口；

所述主動(dòng)補(bǔ)償單元30包括倒置連接于所述大鉤的主動(dòng)液壓油缸301和用于控制油泵70和所述主動(dòng)液壓油缸301之間的供油通路的連通和隔斷的主動(dòng)供油控制模塊302；所述主動(dòng)液壓油缸301具有主動(dòng)有桿腔油口3011、主動(dòng)無(wú)桿腔油口3012和用于連接所述大鉤60的主動(dòng)活塞桿3013；所述主動(dòng)供油控制模塊302具有第一受控端、第二受控端、第一出油口、第二出油口、以及用于連接所述油泵70的第一出油口的進(jìn)油口oil_in；所述主動(dòng)有桿腔油口3011連接所述第一出油口，所述主動(dòng)無(wú)桿腔油口3012連接所述第二出油口，所述第一受控端連接所述控制單元10的第一供油控制端，所述第二受控端連接所述控制單元10的第二供油控制端。

需要說(shuō)明的是，在實(shí)際應(yīng)用中，所述第一被動(dòng)液壓油缸204的缸體的底部和所述第二被動(dòng)液壓油缸205的缸體的底部均安裝于鉆井平臺(tái)的井架80上，所述第一被動(dòng)液壓油缸204和所述第二被動(dòng)液壓油缸205平行設(shè)置，且所述第一被動(dòng)液壓油缸204和所述第二被動(dòng)液壓油缸205對(duì)稱設(shè)置在所述大鉤60的兩端，所述第一被動(dòng)液壓油缸204的第一被動(dòng)活塞桿2042連接所述大鉤60的一端，所述第二被動(dòng)液壓油缸205的第二被動(dòng)活塞桿2052連接所述大鉤60的另一端；所述主動(dòng)液壓油缸301的缸體倒置安裝于所述鉆井平臺(tái)的井架80上，且所述主動(dòng)液壓油缸301中的主動(dòng)活塞桿3013連接所述大鉤60，優(yōu)選地，所述主動(dòng)活塞桿3013連接所述大鉤60的中部?？梢?jiàn)，所述第一被動(dòng)活塞桿2042、所述第二被動(dòng)活塞桿2052以及所述主動(dòng)活塞桿3013發(fā)生相應(yīng)運(yùn)動(dòng)時(shí)均可對(duì)所述大鉤60施以相應(yīng)的作用力，以帶動(dòng)所述大鉤60產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，從而補(bǔ)償所述大鉤60因海浪作用產(chǎn)生的升沉位移。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述被動(dòng)補(bǔ)償單元20中，所述第一蓄能器201包括氣體腔、液壓油腔、活塞、氣體進(jìn)出口和流體進(jìn)出口；所述第一被動(dòng)液壓油缸204的第一被動(dòng)無(wú)桿腔油口2041位于所述第一被動(dòng)液壓油缸204的無(wú)桿腔的側(cè)壁上；所述第一被動(dòng)液壓油缸204的無(wú)桿腔和所述第一蓄能器201的液壓油腔通過(guò)所述第一被動(dòng)無(wú)桿腔油口2041、所述第一蓄能器201的流體進(jìn)出口、以及兩者之間的油管連通；所述第一蓄能器201的氣體腔和所述高壓工作氣瓶203的氣體腔通過(guò)所述第一蓄能器201的氣體進(jìn)出口、所述高壓工作氣瓶203的氣體進(jìn)出口、以及兩者之間的氣管連通。

另外，所述第一蓄能器201的氣體進(jìn)出口處還設(shè)置有第一工作氣閥211和第一排氣閥212，所述第一工作氣閥211用于控制所述第一蓄能器201和外部氣體管路的連通和隔斷，所述第一排氣閥212用于在需要時(shí)將所述第一蓄能器201的氣體腔內(nèi)的氣體排出，例如所述波浪補(bǔ)償裝置結(jié)束工作時(shí)，以避免所述第一蓄能器201中的高壓氣體引發(fā)危險(xiǎn)事故。并且，所述第一蓄能器201的流體進(jìn)出口和所述第一被動(dòng)液壓油缸204的第一被動(dòng)無(wú)桿腔油口2041的公共連接端處還設(shè)置有第一泄放閥213，用于在需要時(shí)將所述第一蓄能器201的液壓油腔內(nèi)的液壓油和所述第一被動(dòng)液壓油缸204的無(wú)桿腔內(nèi)的液壓油排出。

相應(yīng)地，所述第二蓄能器202包括氣體腔、液壓油腔、活塞、氣體進(jìn)出口和流體進(jìn)出口；所述第二被動(dòng)液壓油缸205的第二被動(dòng)無(wú)桿腔油口2051位于所述第二被動(dòng)液壓油缸205的無(wú)桿腔的側(cè)壁上；所述第二被動(dòng)液壓油缸205的無(wú)桿腔和所述第二蓄能器202的液壓油腔通過(guò)所述第二被動(dòng)無(wú)桿腔油口2051、所述第二蓄能器202的流體進(jìn)出口、以及兩者之間的油管連通；所述第二蓄能器202的氣體腔和所述高壓工作氣瓶203的氣體腔通過(guò)所述第二蓄能器202的氣體進(jìn)出口、所述高壓工作氣瓶203的氣體進(jìn)出口、以及兩者之間的氣管連通。另外，所述第二蓄能器202的氣體進(jìn)出口處還設(shè)置有第二工作氣閥214和第二排氣閥215，所述第二工作氣閥214用于控制所述第二蓄能器202和外部氣體管路的連通和隔斷，所述第二排氣閥215用于在需要時(shí)將所述第二蓄能器202的氣體腔內(nèi)的氣體排出，例如所述波浪補(bǔ)償裝置結(jié)束工作時(shí)，以避免所述第二蓄能器202中的高壓氣體引發(fā)危險(xiǎn)事故。并且，所述第二蓄能器202的流體進(jìn)出口和所述第二被動(dòng)液壓油缸205的第二被動(dòng)無(wú)桿腔油口2051的公共連接端處還設(shè)置有第二泄放閥216，用于在需要時(shí)將所述第二蓄能器202的液壓油腔內(nèi)的液壓油和所述第二被動(dòng)液壓油缸205的無(wú)桿腔內(nèi)的液壓油排出。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述高壓工作氣瓶203的氣體進(jìn)出口處還設(shè)置有第三工作氣閥217，用于控制所述高壓工作氣瓶203和外部氣體管路的連通和隔斷。

需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明實(shí)施例中，所述第一蓄能器201的氣體進(jìn)出口、所述第二蓄能器202的氣體進(jìn)出口、以及所述高壓工作氣瓶203的氣體進(jìn)出口均通過(guò)工作氣體調(diào)壓閥連接工作氣體導(dǎo)通閥，所述工作氣體導(dǎo)通閥還用于連接空壓機(jī)，以獲取高壓工作氣體。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述主動(dòng)補(bǔ)償單元30中，所述主動(dòng)液壓油缸301的主動(dòng)有桿腔油口3011處還設(shè)置有第三泄放閥303，所述主動(dòng)無(wú)桿腔油口3012處還設(shè)置有第四泄放閥304，分別用于在需要時(shí)將所述主動(dòng)液壓油缸301的有桿腔內(nèi)的液壓油和無(wú)桿腔內(nèi)的液壓油排出。

本發(fā)明實(shí)施例提供的波浪補(bǔ)償裝置的工作原理如下：

在進(jìn)行波浪補(bǔ)償之前，需先完成所述波浪補(bǔ)償裝置的準(zhǔn)備工作，即為所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202和所述高壓工作氣瓶203充氣，以及為所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202、第一被動(dòng)液壓油缸204、第二被動(dòng)液壓油缸205和主動(dòng)液壓油缸301充油，并使得所述第一蓄能器201的活塞、所述第二蓄能器202的活塞、所述第一被動(dòng)液壓油缸204的活塞、所述第二被動(dòng)液壓油缸205的活塞、以及所述主動(dòng)液壓油缸301的活塞均位于行程的中間位置，形成初始油氣壓力平衡。

當(dāng)鉆井船在海浪作用下產(chǎn)生升沉運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述波浪補(bǔ)償裝置將進(jìn)行被動(dòng)補(bǔ)償、主動(dòng)預(yù)測(cè)補(bǔ)償和主動(dòng)二次補(bǔ)償。其中，所述被動(dòng)補(bǔ)償和所述主動(dòng)預(yù)測(cè)補(bǔ)償可以同時(shí)發(fā)生，即在實(shí)際實(shí)施過(guò)程中，兩者幾乎同時(shí)發(fā)生，但需要說(shuō)明的是，在實(shí)施過(guò)程中存在各種影響因素，因此，兩者不是在任意時(shí)刻都同時(shí)發(fā)生。另外，所述主動(dòng)二次補(bǔ)償發(fā)生在所述主動(dòng)預(yù)測(cè)補(bǔ)償之后。下面將詳述所述被動(dòng)補(bǔ)償、所述主動(dòng)預(yù)測(cè)補(bǔ)償和所述主動(dòng)二次補(bǔ)償?shù)墓ぷ鬟^(guò)程。

主動(dòng)預(yù)測(cè)補(bǔ)償：

所述傳感器單元40中的運(yùn)動(dòng)參考單元(MRU，Motion Reference Unit)采集所述鉆井船的當(dāng)前升沉位移，所述控制單元10根據(jù)所述鉆井船的當(dāng)前升沉位移和預(yù)存的歷史升沉數(shù)據(jù)獲取所述鉆井船的升沉趨勢(shì)，即所述第一升沉趨勢(shì)，以預(yù)測(cè)所述鉆井船在下一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)情況，并根據(jù)所述升沉趨勢(shì)控制所述主動(dòng)供油控制模塊302的工作，使得所述油泵70為所述主動(dòng)液壓油缸301的無(wú)桿腔充油或者有桿腔充油，以補(bǔ)償所述大鉤60將因海浪作用產(chǎn)生的升沉位移。

具體地，若根據(jù)所述升沉趨勢(shì)獲知所述鉆井船在下一時(shí)刻將向上運(yùn)動(dòng)，則所述控制單元10控制所述主動(dòng)供油模塊連通所述油泵70和所述主動(dòng)液壓油缸301的無(wú)桿腔之間的供油通路，使得所述油泵70向所述主動(dòng)液壓油缸301的無(wú)桿腔注入液壓油，從而使得所述主動(dòng)液壓油缸301的主動(dòng)活塞桿3013向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)所述大鉤60向下運(yùn)動(dòng)，以補(bǔ)償所述大鉤60將因海浪作用產(chǎn)生的向上的位移；若根據(jù)所述升沉趨勢(shì)獲知所述鉆井船在下一時(shí)刻將向下運(yùn)動(dòng)，則所述控制單元10控制所述主動(dòng)供油控制模塊302連通所述油泵70和所述主動(dòng)液壓油缸301的有桿腔之間的供油通路，使得所述油泵70向所述主動(dòng)液壓油缸301的有桿腔注入液壓油，從而使得所述主動(dòng)液壓油缸301的主動(dòng)活塞桿3013向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)所述大鉤60向上運(yùn)動(dòng)，以補(bǔ)償所述大鉤60將因海浪作用產(chǎn)生的向下的位移。

被動(dòng)補(bǔ)償：

當(dāng)所述鉆井船在海浪作用下向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述第一被動(dòng)液壓油缸204的第一被動(dòng)活塞桿2042、所述第二被動(dòng)液壓油缸205的第二被動(dòng)活塞桿2052以及所述大鉤60均瞬時(shí)向上運(yùn)動(dòng)，由于所述大鉤60向上運(yùn)動(dòng)，所述大鉤60對(duì)其連接的鉆柱向上的拉力增大，因而所述大鉤60對(duì)所述第一被動(dòng)活塞桿2042和所述第二被動(dòng)活塞桿2052向下的壓力增大，所述第一被動(dòng)液壓油缸204中的活塞的上下兩端將產(chǎn)生壓力差，即失去平衡，從而所述第一被動(dòng)液壓油缸204中的活塞向下運(yùn)動(dòng)，即所述第一被動(dòng)活塞桿2042向下運(yùn)動(dòng)，同理，所述第二被動(dòng)活塞桿2052也向下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)所述大鉤60向下運(yùn)動(dòng)，以補(bǔ)償所述大鉤60因海浪作用產(chǎn)生的向上的位移。并且，所述第一被動(dòng)活塞桿2042和所述第二被動(dòng)活塞桿2052向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述第一被動(dòng)液壓油缸204的無(wú)桿腔內(nèi)的液壓油和所述第二被動(dòng)液壓油缸205的無(wú)桿腔內(nèi)的液壓油分別壓入所述第一蓄能器201的液壓油腔和所述第二蓄能器202的液壓油腔，所述第一蓄能器201的活塞和所述第一蓄能器201的活塞均向上運(yùn)動(dòng)，所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202和所述高壓工作氣瓶203內(nèi)的工作氣體的體積壓縮，壓強(qiáng)增加，從而達(dá)到被動(dòng)補(bǔ)償后的油氣壓力平衡。

當(dāng)所述鉆井船在海浪作用下向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述第一被動(dòng)液壓油缸204的第一被動(dòng)活塞桿2042、所述第二被動(dòng)液壓油缸205的第二被動(dòng)活塞桿2052以及所述大鉤60均瞬時(shí)向下運(yùn)動(dòng)，由于所述大鉤60向下運(yùn)動(dòng)，所述大鉤60對(duì)其連接的鉆柱向上的拉力減小，因而所述大鉤60對(duì)所述第一被動(dòng)活塞桿2042和所述第二被動(dòng)活塞桿2052向下的壓力減小，所述第一被動(dòng)液壓油缸204中的活塞的上下兩端將產(chǎn)生壓力差，即失去平衡，所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202和所述高壓工作氣瓶203內(nèi)的工作氣體的壓強(qiáng)減小，體積膨脹，所述第一蓄能器201的活塞向下運(yùn)動(dòng)，所述第一蓄能器201的液壓油腔內(nèi)的液壓油被壓入到所述第一被動(dòng)液壓油缸204的無(wú)桿腔內(nèi)，所述第一被動(dòng)活塞桿2042向上運(yùn)動(dòng)，同理，所述第二被動(dòng)活塞桿2052也向上運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)所述大鉤60向上運(yùn)動(dòng)，以補(bǔ)償所述大鉤60因海浪作用產(chǎn)生的向下的位移，從而達(dá)到被動(dòng)補(bǔ)償后的油氣壓力平衡。

主動(dòng)二次補(bǔ)償：

當(dāng)所述鉆井船在海浪作用下向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò)所述被動(dòng)補(bǔ)償和所述主動(dòng)預(yù)測(cè)補(bǔ)償過(guò)程后，所述控制單元10獲取所述傳感器單元40采集的鉆壓和所述大鉤60的當(dāng)前上升位移，并根據(jù)所述鉆壓和所述大鉤60的當(dāng)前升沉位移控制所述主動(dòng)供油模塊連通所述油泵70和所述主動(dòng)液壓油缸301的無(wú)桿腔之間的供油通路，使得所述油泵70向所述主動(dòng)液壓油缸301的無(wú)桿腔注入液壓油，從而使得所述主動(dòng)液壓油缸301的主動(dòng)活塞桿3013向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)所述大鉤60向下運(yùn)動(dòng)，以補(bǔ)償所述大鉤60因海浪作用產(chǎn)生的向上的位移。

當(dāng)所述鉆井船在海浪作用下向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò)所述被動(dòng)補(bǔ)償和所述主動(dòng)預(yù)測(cè)補(bǔ)償過(guò)程后，所述控制單元10獲取所述傳感器單元40采集的鉆壓和所述大鉤60的當(dāng)前下沉位移，并根據(jù)所述鉆壓和所述大鉤60的當(dāng)前升沉位移控制所述主動(dòng)供油模塊連通所述油泵70和所述主動(dòng)液壓油缸301的有桿腔之間的供油通路，使得所述油泵70向所述主動(dòng)液壓油缸301的有桿腔注入液壓油，從而使得所述主動(dòng)液壓油缸301的主動(dòng)活塞桿3013向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)所述大鉤60向上運(yùn)動(dòng)，以補(bǔ)償所述大鉤60因海浪作用產(chǎn)生的向下的位移。

本發(fā)明實(shí)施例提供的波浪補(bǔ)償裝置，通過(guò)設(shè)置控制單元10、被動(dòng)補(bǔ)償單元20、主動(dòng)補(bǔ)償單元30和傳感器單元40；被動(dòng)補(bǔ)償單元20中的第一被動(dòng)液壓油缸204和第二被動(dòng)液壓油缸205對(duì)稱設(shè)置在所述大鉤60的兩端，第一被動(dòng)液壓油缸204的第一被動(dòng)活塞桿2042連接所述大鉤60的一端，第二被動(dòng)液壓油缸205的第二被動(dòng)活塞桿2052連接所述大鉤60的另一端；主動(dòng)補(bǔ)償單元30包括倒置連接于大鉤60的主動(dòng)液壓油缸301和主動(dòng)供油控制模塊302；主動(dòng)供油控制模塊302包括第一出油口、第二出油口、第一受控端、第二受控端和用于連接油泵的第一出油口的進(jìn)油口，第一出油口連接主動(dòng)液壓油缸301的主動(dòng)有桿腔油口3011，第二出油口連接主動(dòng)液壓油缸301的主動(dòng)無(wú)桿腔油口3012，第一受控端連接控制單元10的第一供油控制端，第二受控端連接控制單元10的第二供油控制端。可見(jiàn)，本發(fā)明結(jié)合被動(dòng)補(bǔ)償和主動(dòng)補(bǔ)償，提高了補(bǔ)償精度，減少了動(dòng)力能源的投入，從而能夠更好地適應(yīng)海況惡劣且鉆柱負(fù)載大的深海鉆井作業(yè)。

請(qǐng)一并參閱圖1和圖2，是本發(fā)明提供的波浪補(bǔ)償裝置的另一個(gè)實(shí)施例的原理示意圖(連接有大鉤、油泵、油箱和空壓機(jī))，本實(shí)施例提供的波浪補(bǔ)償裝置在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上作了進(jìn)一步優(yōu)化，具體如下：

優(yōu)選地，所述波浪補(bǔ)償裝置還包括充氣控制單元50；所述控制單元10還具有充氣控制端；

所述充氣控制單元50包括第一控制氣閥501、第二控制氣閥502、控制氣體調(diào)壓閥503、低壓控制氣瓶504、第三控制氣閥505、第一電控閥506、第一氣動(dòng)執(zhí)行器507、工作氣體導(dǎo)通閥508、工作氣體調(diào)壓閥509、以及用于連接空壓機(jī)90的出氣口的總進(jìn)氣口gas_in；所述第一氣動(dòng)執(zhí)行器507用于控制所述工作氣體導(dǎo)通閥508的開啟和關(guān)閉；

所述總進(jìn)氣口gas_in通過(guò)第一控制氣閥501連接所述工作氣體導(dǎo)通閥508的進(jìn)氣口，所述總進(jìn)氣口gas_in還通過(guò)所述第二控制氣閥502連接所述控制氣體調(diào)壓閥503的進(jìn)氣口；所述控制氣體調(diào)壓閥503的低壓氣體出口連接所述低壓控制氣瓶504的氣體進(jìn)出口；所述低壓控制氣瓶504的氣體進(jìn)出口還通過(guò)所述第三控制氣閥505連接所述第一電控閥506的進(jìn)氣口；所述第一電控閥506的出氣口通過(guò)所述第一氣動(dòng)執(zhí)行器507連接所述工作氣體導(dǎo)通閥508，所述工作氣體導(dǎo)通閥508的出氣口通過(guò)所述工作氣體調(diào)壓閥509連接所述高壓工作氣瓶203的氣體進(jìn)出口；所述第一電控閥506的控制信號(hào)輸入端連接所述控制單元10的充氣控制端。

需要說(shuō)明的是，在進(jìn)行波浪補(bǔ)償之前，需先為所述波浪補(bǔ)償裝置中的第一蓄能器201、第二蓄能器202和高壓工作氣瓶203充氣。在其他實(shí)施方式中，所述第一蓄能器201的氣體進(jìn)出口、所述第二蓄能器202的氣體進(jìn)出口、以及所述高壓工作氣瓶203的氣體進(jìn)出口可以通過(guò)工作氣體調(diào)壓閥連接工作氣體導(dǎo)通閥的出氣口，所述工作氣體導(dǎo)通閥的進(jìn)氣口用于連接空壓機(jī)的出氣口，當(dāng)需要充氣時(shí)，由用戶手動(dòng)打開所述工作氣體導(dǎo)通閥。然而，高壓工作氣體屬于危險(xiǎn)能源，若操作不慎，則可能引發(fā)危險(xiǎn)事故，直接危害用戶。

因此，本發(fā)明實(shí)施例中，在所述波浪補(bǔ)償裝置中增設(shè)所述充氣控制單元50。在實(shí)際應(yīng)用中，在所述總進(jìn)氣口gas_in處接入空壓機(jī)90，在為所述波浪補(bǔ)償裝置充氣之前(即為所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202以及所述高壓工作氣瓶203充氣之前)，打開所述第二控制氣閥502，所述空壓機(jī)90輸出的高壓氣體經(jīng)過(guò)所述控制氣體調(diào)壓閥503降壓為滿足預(yù)設(shè)的壓力閾值的低壓氣體后，充入所述低壓控制氣瓶504中，以完成所述低壓控制氣瓶504的充氣工作。當(dāng)需要為所述波浪補(bǔ)償裝置充氣時(shí)，打開所述第一控制氣閥501和所述第三控制氣閥505，再由所述控制單元10的充氣控制端輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述第一電控閥506的控制信號(hào)輸入端，所述第一電控閥506導(dǎo)通，所述低壓控制氣瓶504中的低壓氣體通過(guò)所述第一電控閥506到達(dá)所述第一氣動(dòng)執(zhí)行器507，從而控制所述第一氣動(dòng)執(zhí)行器507打開所述工作氣體導(dǎo)通閥508，此后，所述空壓機(jī)90輸出的高壓氣體依次經(jīng)過(guò)所述第一控制氣閥501和所述工作氣體導(dǎo)通閥508到達(dá)所述工作氣體調(diào)壓閥509，經(jīng)過(guò)所述工作氣體調(diào)壓閥509降壓為滿足預(yù)設(shè)的壓力閾值的高壓氣體后，充入所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202以及所述高壓工作氣瓶203中。本實(shí)施例中，采用低壓氣體作為控制氣體，以控制所述波浪補(bǔ)償裝置的充氣過(guò)程，有效地提高了波浪補(bǔ)償裝置的安全性和穩(wěn)定性，并且，采用高壓氣體作為所述第一蓄能器201和所述第二蓄能器202的工作氣體，有效地提高了工作氣體的彈性勢(shì)能，從而有效地提高了所述波浪補(bǔ)償裝置的負(fù)荷承載能力。

需要說(shuō)明的是，所述低壓控制氣瓶504的排氣口處還設(shè)置有第三排氣閥514，用于在需要時(shí)將所述低壓控制氣瓶504中的氣體排出。

優(yōu)選地，所述充氣控制單元50還包括第四控制氣閥510、第二電控閥511、第二氣動(dòng)執(zhí)行器512和工作排氣閥513；所述控制單元10還具有第一排氣控制端；所述第二氣動(dòng)執(zhí)行器512用于控制所述工作排氣閥513的開啟和關(guān)閉；

所述工作排氣閥513的進(jìn)氣口連接所述工作氣體導(dǎo)通閥508的進(jìn)氣口；所述低壓控制氣瓶504的氣體進(jìn)出口還通過(guò)所述第四控制氣閥510連接所述第二電控閥511的進(jìn)氣口，所述第二電控閥511的出氣口通過(guò)所述第二氣動(dòng)執(zhí)行器512連接所述工作排氣閥513；所述第二電控閥511的控制信號(hào)輸入端連接所述控制單元10的第一排氣控制端。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述充氣控制單元50中還設(shè)置有排氣回路，為所述波浪補(bǔ)償裝置排氣。具體地，當(dāng)所述波浪補(bǔ)償裝置需要排氣時(shí)，打開所述第四控制氣閥510，再由所述控制單元10的第一排氣控制端輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述第二電控閥511的控制信號(hào)輸入端，所述第二電控閥511導(dǎo)通，所述低壓控制氣瓶504中的低壓氣體通過(guò)所述第二電控閥511到達(dá)所述第二氣動(dòng)執(zhí)行器512，從而控制所述第二氣動(dòng)執(zhí)行器512打開所述工作排氣閥513，此后，所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202以及所述高壓工作氣瓶203中的高壓氣體依次經(jīng)過(guò)所述工作氣體調(diào)壓閥509、所述工作氣體導(dǎo)通閥508和所述工作排氣閥513排出。本實(shí)施方式采用低壓氣體作為控制氣體，在需要時(shí)能夠?qū)⑺龅谝恍钅芷?01、所述第二蓄能器202以及所述高壓工作氣瓶203內(nèi)的高壓工作氣體排出，例如所述波浪補(bǔ)償裝置結(jié)束工作時(shí)，大大降低了發(fā)生危險(xiǎn)事故的機(jī)率，提高了裝置的安全性能。

在一個(gè)可選的實(shí)施方式中，所述被動(dòng)補(bǔ)償單元20還包括第一被動(dòng)供油控制模塊；

所述第一被動(dòng)供油控制模塊包括第一調(diào)壓溢流閥、第二調(diào)壓溢流閥、第一過(guò)濾器、第二過(guò)濾器和第一電液換向閥；所述控制單元10還具有第三供油控制端和第四供油控制端；

所述第一調(diào)壓溢流閥的進(jìn)油口用于連接所述油泵70的第二出油口，所述第一調(diào)壓溢流閥的出油口連接所述第一過(guò)濾器的進(jìn)油口，所述第一調(diào)壓溢流閥的回油口連接所述第二過(guò)濾器的進(jìn)油口；所述第二過(guò)濾器的出油口用于連接油箱100；所述第二調(diào)壓溢流閥的進(jìn)油口用于連接油泵70的第三出油口，所述第二調(diào)壓溢流閥的出油口連接所述第一過(guò)濾器的進(jìn)油口，所述第二調(diào)壓溢流閥的回油口連接所述第二過(guò)濾器的進(jìn)油口；所述第一過(guò)濾器的出油口連接所述第一電液換向閥的進(jìn)油口；所述第一電液換向閥的第一出油口連接所述第一被動(dòng)無(wú)桿腔油口2041，所述第一電液換向閥的第二出油口連接所述第二被動(dòng)無(wú)桿腔油口2051，所述第一電液換向閥的第一控制信號(hào)輸入端連接所述控制單元10的第三供油控制端，所述第一電液換向閥的第二控制信號(hào)輸入端連接所述控制單元10的第四供油控制端。(未圖示)

需要說(shuō)明的是，在進(jìn)行波浪補(bǔ)償之前，需先為所述波浪補(bǔ)償裝置中的第一蓄能器201、第二蓄能器202、第一被動(dòng)液壓油缸204和第二被動(dòng)液壓油缸205充油。

需要說(shuō)明的是，所述油泵70的第二出油口為所述被動(dòng)補(bǔ)償單元20的供油口，流量較大，用于為所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202、所述第一被動(dòng)液壓油缸204和所述第二被動(dòng)液壓油缸205提供液壓油；所述油泵70的第三出油口為所述被動(dòng)補(bǔ)償單元20的補(bǔ)油口，流量較小，用于在所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202、所述第一被動(dòng)液壓油缸204或所述第二被動(dòng)液壓油缸205中的液壓油出現(xiàn)泄露或損耗時(shí)，為其補(bǔ)充液壓油。

在本實(shí)施方式中，所述第一被動(dòng)液壓油缸204和所述第二被動(dòng)液壓油缸205均選用單側(cè)充油的液壓油缸，即，所述第一被動(dòng)液壓油缸204上僅僅有一個(gè)油口——第一被動(dòng)無(wú)桿腔油口2041，所述第一被動(dòng)無(wú)桿腔油口2041位于所述第一被動(dòng)液壓油缸204的無(wú)桿腔的側(cè)壁上。另外，所述第二被動(dòng)液壓油缸205的結(jié)構(gòu)與所述第一被動(dòng)油缸相同，此處不加贅述。

在本實(shí)施方式中，所述第一調(diào)壓溢流閥和所述第二調(diào)壓溢流閥用于限制油壓，以防止供給所述被動(dòng)補(bǔ)償單元20的液壓油的油壓過(guò)高；具體地，所述第一調(diào)壓溢流閥具有第一預(yù)設(shè)油壓閾值，當(dāng)所述第一調(diào)壓溢流閥的進(jìn)油口流入的液壓油的油壓高于所述第一預(yù)設(shè)油壓閾值時(shí)，所述第一調(diào)壓溢流閥的進(jìn)油口和回油口連通，部分液壓油通過(guò)所述第一調(diào)壓溢流閥的回油口以及所述第二過(guò)濾器流回油箱100；同理，所述第二調(diào)壓溢流閥具有第二預(yù)設(shè)油壓閾值，當(dāng)所述第二調(diào)壓溢流閥的進(jìn)油口流入的液壓油的油壓高于所述第二預(yù)設(shè)油壓閾值時(shí)，所述第二調(diào)壓溢流閥的進(jìn)油口和回油口連通，部分液壓油通過(guò)所述第二調(diào)壓溢流閥的回油口以及所述第二過(guò)濾器流回油箱100。所述第一過(guò)濾器和所述第二過(guò)濾器用于濾除所述液壓油內(nèi)的雜質(zhì)顆粒。所述第一電液換向閥為三位四通電液換向閥，所述第一電液換向閥具有第一控制信號(hào)輸入端、第二控制信號(hào)輸入端、進(jìn)油口、第一出油口和第二出油口，當(dāng)所述第一控制信號(hào)輸入端有相應(yīng)的控制信號(hào)輸入時(shí)，所述第一出油口與所述進(jìn)油口連通，所述第二出油口與所述進(jìn)油口隔斷，當(dāng)所述第二控制信號(hào)輸入端有相應(yīng)的控制信號(hào)輸入時(shí)，所述第二出油口與所述進(jìn)油口連通，所述第一出油口與所述進(jìn)油口隔斷。

下面詳述所述第一被動(dòng)供油控制模塊的工作原理：

在實(shí)際使用中，將所述第一調(diào)壓溢流閥的進(jìn)油口連接油泵70的第二出油口，將所述第二調(diào)壓溢流閥的進(jìn)油口連接油泵70的第三出油口，將所述油泵70的進(jìn)油口和所述第二過(guò)濾器的出油口連接油箱100。

當(dāng)需要給所述第一蓄能器201和所述第一被動(dòng)液壓油缸204充油時(shí)，所述控制單元10的第三供油控制端輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述第一電液換向閥的第一控制信號(hào)輸入端，所述第一電液換向閥的第一出油口和其進(jìn)油口連通，所述油泵70的第二出油口流出的液壓油通過(guò)所述第一調(diào)壓溢流閥、所述第一過(guò)濾器以及所述第一電液換向閥的進(jìn)油口流向所述第一電液換向閥的第一出油口，從而給所述第一蓄能器201和所述第一被動(dòng)液壓油缸204充油；當(dāng)需要給所述第二蓄能器202和所述第二被動(dòng)液壓油缸205充油時(shí)，所述控制單元10的第四供油控制端輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述第一電液換向閥的第二控制信號(hào)輸入端，所述第一電液換向閥的第二出油口和其進(jìn)油口連通，所述油泵70的第二出油口流出的液壓油通過(guò)所述第一調(diào)壓溢流閥、所述第一過(guò)濾器以及所述第一電液換向閥的進(jìn)油口流向所述第一電液換向閥的第二出油口，從而給所述第二蓄能器202和所述第二被動(dòng)液壓油缸205充油。在此過(guò)程中，若所述油泵70的第二出油口流出的液壓油的油壓高于所述第一調(diào)壓溢流閥的第一預(yù)設(shè)油壓閾值，則部分液壓油通過(guò)所述第一調(diào)壓溢流閥的回油口和所述第二過(guò)濾器流回油箱100。

另外，在工作過(guò)程中，若需要為所述第一蓄能器201和所述第一被動(dòng)液壓油缸204補(bǔ)充液壓油，則所述控制單元10的第三供油控制端輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述第一電液換向閥的第一控制信號(hào)輸入端，所述第一電液換向閥的第一出油口和其進(jìn)油口連通，所述油泵70的第三出油口流出的液壓油通過(guò)所述第二調(diào)壓溢流閥、所述第一過(guò)濾器以及所述第一電液換向閥的進(jìn)油口流向所述第一電液換向閥的第一出油口，從而給所述第一蓄能器201和所述第一被動(dòng)液壓油缸204補(bǔ)充液壓油；若需要為所述第二蓄能器202和所述第二被動(dòng)液壓油缸205補(bǔ)充液壓油，則所述控制單元10的第四供油控制端輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述第一電液換向閥的第二控制信號(hào)輸入端，其他工作過(guò)程類似，此處不加贅述。在此過(guò)程中，若所述油泵70的第三出油口流出的液壓油的油壓高于所述第二調(diào)壓溢流閥的第二預(yù)設(shè)油壓閾值，則部分液壓油通過(guò)所述第二調(diào)壓溢流閥的回油口和所述第二過(guò)濾器流回油箱100。

優(yōu)選地，所述第一被動(dòng)液壓油缸204還具有第一被動(dòng)有桿腔油口2043，所述第二被動(dòng)液壓油缸205還具有第二被動(dòng)有桿腔油口2053；

所述被動(dòng)補(bǔ)償單元20還包括第二被動(dòng)供油控制模塊206；所述第二被動(dòng)供油控制模塊206包括第三調(diào)壓溢流閥2061、第四調(diào)壓溢流閥2062、第三過(guò)濾器2063、第四過(guò)濾器2064、第二電液換向閥2065和第三電液換向閥2066；所述控制單元10還具有第五供油控制端、第六供油控制端、第七供油控制端和第八供油控制端；

所述第三調(diào)壓溢流閥2061的進(jìn)油口用于連接油泵70的第二出油口，所述第三調(diào)壓溢流閥2061的出油口連接所述第三過(guò)濾器2063的進(jìn)油口，所述第三調(diào)壓溢流閥2061的回油口連接所述第四過(guò)濾器2064的進(jìn)油口；所述第四調(diào)壓溢流閥2062的進(jìn)油口用于連接油泵70的第三出油口，所述第四調(diào)壓溢流閥2062的出油口連接所述第三過(guò)濾器2063的進(jìn)油口，所述第四調(diào)壓溢流閥2062的回油口連接所述第四過(guò)濾器2064的進(jìn)油口；所述第四過(guò)濾器2064的出油口用于連接油箱100；所述第三過(guò)濾器2063的出油口連接所述第二電液換向閥2065的進(jìn)油口和所述第三電液換向閥2066的進(jìn)油口；所述第二電液換向閥2065的第一出油口連接所述第一被動(dòng)無(wú)桿腔油口2041(在圖2中，用兩個(gè)D標(biāo)號(hào)表示該連接關(guān)系)，所述第二電液換向閥2065的第二出油口連接所述第一被動(dòng)有桿腔油口2043(在圖2中，用兩個(gè)C標(biāo)號(hào)表示該連接關(guān)系)，所述第二電液換向閥2065的第一控制信號(hào)輸入端連接所述控制單元10的第五供油控制端，所述第二電液換向閥2065的第二控制信號(hào)輸入端連接所述控制單元10的第六供油控制端；所述第三電液換向閥2066的第一出油口連接所述第二被動(dòng)無(wú)桿腔油口2051(在圖2中，用兩個(gè)F標(biāo)號(hào)表示該連接關(guān)系)，所述第三電液換向閥2066的第二出油口連接所述第二被動(dòng)有桿腔油口2053(在圖2中，用兩個(gè)E標(biāo)號(hào)表示該連接關(guān)系)，所述第三電液換向閥2066的第一控制信號(hào)輸入端連接所述控制單元10的第七供油控制端，所述第三電液換向閥2066的第二控制信號(hào)輸入端連接所述控制單元10的第八供油控制端。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述第一被動(dòng)液壓油缸204和所述第二被動(dòng)液壓油缸205均選用雙側(cè)充油的液壓油缸，即，所述第一被動(dòng)液壓油缸204上具有兩個(gè)油口——第一被動(dòng)無(wú)桿腔油口2041和第一被動(dòng)有桿腔油口2043，所述第一被動(dòng)無(wú)桿腔油口2041位于所述第一被動(dòng)液壓油缸204的無(wú)桿腔的側(cè)壁上，所述第一被動(dòng)有桿腔油口2043位于所述第一被動(dòng)液壓油缸204的有桿腔的側(cè)壁上。另外，所述第二被動(dòng)液壓油缸205的結(jié)構(gòu)與所述第一被動(dòng)油缸相同，此處不加贅述。需要說(shuō)明的是，相較于上述實(shí)施方式中選用的單側(cè)充油的液壓油缸，使用雙側(cè)充油的液壓油缸增強(qiáng)了所述波浪補(bǔ)償裝置的工作穩(wěn)定性。

需要說(shuō)明的是，在進(jìn)行波浪補(bǔ)償之前，需先為所述波浪補(bǔ)償裝置中的第一蓄能器201、第二蓄能器202、第一被動(dòng)液壓油缸204和第二被動(dòng)液壓油缸205充油。

需要說(shuō)明的是，所述油泵70的第二出油口為所述被動(dòng)補(bǔ)償單元20的供油口，流量較大，用于為所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202、所述第一被動(dòng)液壓油缸204和所述第二被動(dòng)液壓油缸205提供工作用油，所述油泵70的第三出油口為所述被動(dòng)補(bǔ)償單元20的補(bǔ)油口，流量較小，用于在所述第一蓄能器201、所述第二蓄能器202、所述第一被動(dòng)液壓油缸204或所述第二被動(dòng)液壓油缸205中的液壓油出現(xiàn)泄露或損耗時(shí)，為其補(bǔ)充液壓油。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述第三調(diào)壓溢流閥2061和所述第四調(diào)壓溢流閥2062用于限制油壓，以防止供給所述被動(dòng)補(bǔ)償單元20的液壓油的油壓過(guò)高；具體地，所述第三調(diào)壓溢流閥2061具有第三預(yù)設(shè)油壓閾值，當(dāng)所述第三調(diào)壓溢流閥2061的進(jìn)油口流入的液壓油的油壓高于所述第三預(yù)設(shè)油壓閾值時(shí)，所述第三調(diào)壓溢流閥2061的進(jìn)油口和回油口連通，部分液壓油通過(guò)所述第三調(diào)壓溢流閥2061的回油口以及所述第四過(guò)濾器2064流回油箱100；同理，所述第四調(diào)壓溢流閥2062具有第四預(yù)設(shè)油壓閾值，當(dāng)所述第四調(diào)壓溢流閥2062的進(jìn)油口流入的液壓油的油壓高于所述第四預(yù)設(shè)油壓閾值時(shí)，所述第四調(diào)壓溢流閥2062的進(jìn)油口和回油口連通，部分液壓油通過(guò)所述第四調(diào)壓溢流閥2062的回油口以及所述第四過(guò)濾器2064流回油箱100。所述第三過(guò)濾器2063和所述第四過(guò)濾器2064用于濾除所述液壓油內(nèi)的雜質(zhì)顆粒。所述第二電液換向閥2065為三位四通電液換向閥，所述第二電液換向閥2065具有第一控制信號(hào)輸入端、第二控制信號(hào)輸入端、進(jìn)油口、第一出油口和第二出油口，當(dāng)所述第一控制信號(hào)輸入端有相應(yīng)的控制信號(hào)輸入時(shí)，所述第一出油口與所述進(jìn)油口連通，所述第二出油口與所述進(jìn)油口隔斷，當(dāng)所述第二控制信號(hào)輸入端有相應(yīng)的控制信號(hào)輸入時(shí)，所述第二出油口與所述進(jìn)油口連通，所述第一出油口與所述進(jìn)油口隔斷，所述第三電液換向閥2066和所述第二電液換向閥2065的結(jié)構(gòu)及工作原理均相同，此處不加贅述。

需要說(shuō)明的是，在所述第一被動(dòng)液壓油缸204的第一被動(dòng)有桿腔油口2043處還設(shè)置有第五泄放閥218，在所述第二被動(dòng)液壓油缸205的第二被動(dòng)有桿腔油口2053處還設(shè)置有第六泄放閥219，分別用于在需要時(shí)將所述第一被動(dòng)液壓油缸204的有桿腔內(nèi)的液壓油和所述第二被動(dòng)液壓油缸205的有桿腔內(nèi)的液壓油排出。

下面詳述所述第二被動(dòng)供油控制模塊206的工作原理：

在實(shí)際使用中，將所述第三調(diào)壓溢流閥2061的進(jìn)油口連接油泵70的第二出油口，將所述第四調(diào)壓溢流閥2062的進(jìn)油口連接油泵70的第三出油口，將所述油泵70的進(jìn)油口和所述第四過(guò)濾器2064的出油口用于連接油箱100。

當(dāng)需要給所述第一被動(dòng)液壓油缸204的無(wú)桿腔和所述第一蓄能器201充油，則所述控制單元10的第五供油控制端輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述第二電液換向閥2065的第一控制信號(hào)輸入端，所述第一電液換向閥的第一出油口和其進(jìn)油口連通，所述油泵70的第二出油口流出的液壓油通過(guò)所述第三調(diào)壓溢流閥2061、所述第三過(guò)濾器2063以及所述第二電液換向閥2065的進(jìn)油口流向所述第二電液換向閥2065的第一出油口，從而給所述第一被動(dòng)液壓油缸204的無(wú)桿腔和所述第一蓄能器201充油；當(dāng)需要給所述第二蓄能器202和所述第二被動(dòng)液壓油缸205的無(wú)桿腔充油時(shí)，所述控制單元10的第七供油控制端輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述第三電液換向閥2066的第一控制信號(hào)輸入端，其他工作過(guò)程類似，此處不加贅述。在上述過(guò)程中，若所述油泵70的第二出油口流出的液壓油的油壓高于所述第三調(diào)壓溢流閥2061的第三預(yù)設(shè)油壓閾值，則部分液壓油通過(guò)所述第三調(diào)壓溢流閥2061的回油口和所述第四過(guò)濾器2064流回油箱100。

當(dāng)需要給所述第一被動(dòng)液壓油缸204的有桿腔充油時(shí)，所述控制單元10的第六供油控制端輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述第二電液換向閥2065的第二控制信號(hào)輸入端，所述第二電液換向閥2065的第二出油口和其進(jìn)油口連通，所述油泵70的第二出油口流出的液壓油通過(guò)所述第三調(diào)壓溢流閥2061、所述第三過(guò)濾器2063以及所述第二電液換向閥2065的進(jìn)油口流向所述第二電液換向閥2065的第二出油口，從而給所述第一被動(dòng)液壓油缸204的有桿腔充油；當(dāng)需要給所述第二被動(dòng)油缸的有桿腔充油時(shí)，所述控制單元10的第八供油控制端輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述第三電液換向閥2066額第二控制信號(hào)輸入端，其他工作過(guò)程類似，此處不加贅述。在上述過(guò)程中，若所述油泵70的第二出油口流出的液壓油的油壓高于所述第三調(diào)壓溢流閥2061的第三預(yù)設(shè)油壓閾值，則部分液壓油通過(guò)所述第三調(diào)壓溢流閥2061的回油口和所述第四過(guò)濾器2064流回油箱100。

另外，在工作過(guò)程中，若需要為所述第一蓄能器201和所述第一被動(dòng)液壓油缸204的無(wú)桿腔補(bǔ)充液壓油，則所述控制單元10的第五供油控制端輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述第二電液換向閥2065的第一控制信號(hào)輸入端，所述第二電液換向閥2065的第一出油口和其進(jìn)油口連通，所述油泵70的第三出油口流出的液壓油通過(guò)所述第三調(diào)壓溢流閥2061、所述第三過(guò)濾器2063以及所述第二電液換向閥2065的進(jìn)油口流向所述第二電液換向閥2065的第一出油口，從而給所述第一蓄能器201和所述第一被動(dòng)液壓油缸204的無(wú)桿腔補(bǔ)充液壓油；當(dāng)需要為所述第二蓄能器202和所述第二被動(dòng)液壓油缸205的無(wú)桿腔補(bǔ)充液壓油時(shí)，所述控制單元10的第七供油控制端輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述第三電液換向閥2066的第一控制信號(hào)輸入端，其他工作過(guò)程類似，此處不加贅述。在上述過(guò)程中，若所述油泵70的第三出油口流出的液壓油的油壓高于所述第四調(diào)壓溢流閥2062的第四預(yù)設(shè)油壓閾值，則部分液壓油通過(guò)所述第四調(diào)壓溢流閥2062的回油口和所述第四過(guò)濾器2064流回油箱100。

若需要為所述第一被動(dòng)液壓油缸204的有桿腔補(bǔ)充液壓油，則所述控制單元10的第六供油控制端輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述第二電液換向閥2065的第二控制信號(hào)輸入端，所述第二電液換向閥2065的第二出油口和其進(jìn)油口連通，所述油泵70的第三出油口流出的液壓油通過(guò)所述第三調(diào)壓溢流閥2061、所述第三過(guò)濾器2063以及所述第二電液換向閥2065的進(jìn)油口流向所述第二電液換向閥2065的第二出油口，從而給所述第一蓄能器201和所述第一被動(dòng)液壓油缸204的無(wú)桿腔補(bǔ)充液壓油；當(dāng)需要為所述第二被動(dòng)液壓油缸205的有桿腔補(bǔ)充液壓油，所述控制單元10的第八供油控制端輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述第三電液換向閥2066的第二控制信號(hào)輸入端，其他工作過(guò)程類似，此處不加贅述。在上述過(guò)程中，若所述油泵70的第三出油口流出的液壓油的油壓高于所述第四調(diào)壓溢流閥2062的第四預(yù)設(shè)油壓閾值，則部分液壓油通過(guò)所述第四調(diào)壓溢流閥2062的回油口和所述第四過(guò)濾器2064流回油箱100。

優(yōu)選地，所述被動(dòng)補(bǔ)償單元20還包括第一安全隔離閥207和第二安全隔離閥208；所述控制單元10還具有隔離控制端；

所述第一安全隔離閥207設(shè)置在所述第一被動(dòng)無(wú)桿腔油口2041和所述第一蓄能器201之間，且所述第一安全隔離閥207的控制信號(hào)輸入端連接所述控制單元10的隔離控制端；所述第二安全隔離閥208設(shè)置在所述第二被動(dòng)無(wú)桿腔油口2051和所述第二蓄能器202之間，且所述第二安全隔離閥208的控制信號(hào)輸入端連接所述控制單元10的隔離控制端。

在本發(fā)明實(shí)施例中，增設(shè)所述第一安全隔離閥207和所述第二安全隔離閥208，當(dāng)所述第一被動(dòng)活塞桿2042和所述第二被動(dòng)活塞桿2052突然失去負(fù)載時(shí)，所述控制單元10的隔離控制端輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述第一安全隔離閥207和所述第二安全隔離閥208，所述第一安全隔離閥207和所述第二安全隔離閥208關(guān)閉，隔斷所述第一蓄能器201和所述第一被動(dòng)液壓油缸204之間的油路，以及所述第二蓄能器202和所述第二被動(dòng)液壓油缸205之間的油路，即所述第一蓄能器201無(wú)法再向所述第一被動(dòng)液壓油缸204壓入液壓油，所述第二蓄能器202無(wú)法再向所述第二被動(dòng)液壓油缸205壓入液壓油，能夠有效地防止所述第一被動(dòng)活塞桿2042從所述第一被動(dòng)液壓油缸204中飛出，以及所述第二被動(dòng)活塞桿2052從所述第二被動(dòng)液壓油缸205中飛出，增強(qiáng)了所述波浪補(bǔ)償裝置的安全性及可靠性。

優(yōu)選地，所述被動(dòng)補(bǔ)償單元20還包括工作氣瓶電控閥209和工作氣瓶排氣閥210；所述控制單元10還具有第二排氣控制端；

所述工作氣瓶電控閥209的進(jìn)氣口連接所述高壓工作氣瓶203的排氣口，所述工作氣瓶電控閥209的出氣口連接所述工作氣瓶排氣閥210，所述工作氣瓶電控閥209的控制信號(hào)輸入端連接所述控制單元10的第二排氣控制端。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述工作氣瓶電控閥209和工作氣瓶排氣閥210用于在需要時(shí)將所述高壓工作氣瓶203中的氣體排出，例如所述波浪補(bǔ)償裝置結(jié)束工作時(shí)，以避免所述高壓工作氣瓶203中的高壓氣體引發(fā)危險(xiǎn)事故。具體地，當(dāng)需要將所述高壓工作氣瓶203中的氣體排出時(shí)，所述控制單元10的第二排氣控制端輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述工作氣瓶電控閥209的控制信號(hào)輸入端，所述工作氣瓶電控閥209控制所述工作氣瓶排氣閥210打開，從而將所述高壓工作氣瓶203中的氣體排出。

需要說(shuō)明的是，通過(guò)所述工作氣瓶電控閥209和工作氣瓶排氣閥210和上述通過(guò)充氣控制單元50中的排氣回路均可排氣，但它們的區(qū)別在于，通過(guò)所述工作氣瓶電控閥209和所述工作氣瓶排氣閥210排氣較為精準(zhǔn)，而通過(guò)充氣控制單元50中的排氣回路排氣較為粗略。

優(yōu)選地，所述傳感器單元40包括用于采集所述第一蓄能器201的活塞位置信息的第一位置傳感器401、用于采集所述第二蓄能器202的活塞位置信息的第二位置傳感器402、用于采集所述第一被動(dòng)液壓油缸204的活塞位置信息的第三位置傳感器403、用于采集所述第二被動(dòng)液壓油缸205的活塞位置信息的第四位置傳感器404、用于采集所述主動(dòng)液壓油缸301的活塞位置信息的第五位置傳感器405、用于采集鉆井船的升沉位移的運(yùn)動(dòng)參考單元(未圖示)、用于采集所述大鉤60的升沉位移的大鉤位移傳感器(未圖示)、用于采集所述被動(dòng)液壓油缸的油壓的被動(dòng)油壓傳感器406、用于采集所述主動(dòng)液壓油缸301的油壓的主動(dòng)油壓傳感器407、用于采集所述被動(dòng)補(bǔ)償單元20中工作氣體的壓力的工作氣體壓力傳感器408，以及用于采集死繩端張力的張力傳感器(未圖示)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述第一位置傳感器401設(shè)置在所述第一蓄能器201的活塞上；所述第二位置傳感器402設(shè)置在所述第二蓄能器202的活塞上；所述第三位置傳感器403設(shè)置在所述第一被動(dòng)液壓油缸204的活塞上；所述第四位置傳感器404設(shè)置在所述第二被動(dòng)液壓油缸205的活塞上；所述第五位置傳感器405設(shè)置在所述主動(dòng)液壓油缸301的活塞上；所述運(yùn)動(dòng)參考單元設(shè)置在所述鉆井船的船體上，用于采集所述鉆井船的升沉位移，即所述鉆井船的相應(yīng)位置相對(duì)于海底的絕對(duì)位移；所述大鉤位移傳感器設(shè)置在所述大鉤60上，用于采集所述大鉤60的升沉位移，即所述大鉤60相對(duì)于所述鉆井船的相應(yīng)位置的絕對(duì)位移；所述被動(dòng)油壓傳感器406用于采集被動(dòng)液壓油缸中的液壓油的油壓，其可以設(shè)置在所述第一被動(dòng)液壓油缸204或者所述第二被動(dòng)液壓油缸205的油口處(無(wú)桿腔油口和有桿腔油口均可)，圖中僅僅示出了設(shè)置在所述第一被動(dòng)液壓油缸204的第一被動(dòng)無(wú)桿腔油口2041處的情況；所述主動(dòng)油壓傳感器407用于采集所述主動(dòng)液壓油缸301中的液壓油的油壓，其可以設(shè)置在所述主動(dòng)液壓油缸301的油口處(有桿腔油口或無(wú)桿腔油口均可)，圖中僅僅示出了設(shè)置在所述第一主動(dòng)無(wú)桿腔油口3012處的情況；所述工作氣體壓力傳感器408用于采集所述被動(dòng)補(bǔ)償單元20中工作氣體的壓力，其可以設(shè)置在所述高壓工作氣瓶203的氣體進(jìn)出口處；所述張力傳感器設(shè)置在所述死繩端處，用于采集所述死繩端的張力。上述各個(gè)傳感器實(shí)時(shí)采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并反饋至所述控制單元10。

需要說(shuō)明的是，所述控制單元10能夠根據(jù)所述第一位置傳感器401采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)且精確地將所述第一蓄能器201的活塞調(diào)整至行程的中間位置，類似的，能夠分別根據(jù)所述第二位置傳感器402、第三位置傳感器403、第四位置傳感器404、第五位置傳感器405采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)且精確地將所述第二蓄能器202、所述第一被動(dòng)液壓油缸204、所述第二被動(dòng)液壓油缸205、所述主動(dòng)液壓油缸301的活塞調(diào)整至行程的中間位置，調(diào)整過(guò)程無(wú)需用戶用肉眼觀察，且無(wú)需用戶手動(dòng)調(diào)整，簡(jiǎn)化了調(diào)整過(guò)程，增加了調(diào)整的準(zhǔn)確性，能更好的滿足用戶需求。

需要說(shuō)明的是，所述控制單元10能夠根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)參考單元采集的所述鉆井船的升沉位移獲取所述鉆井船的升沉速度，以及結(jié)合所述升沉位移和預(yù)存的歷史升沉數(shù)據(jù)獲取所述鉆井船的升沉趨勢(shì)，進(jìn)而根據(jù)所述升沉位移、升沉速度以及所述升沉趨勢(shì)生成主動(dòng)預(yù)測(cè)補(bǔ)償信號(hào)，以控制所述主動(dòng)供油控制模塊302的工作，使得所述油泵70為所述主動(dòng)液壓油缸301的無(wú)桿腔充油或者為所述主動(dòng)液壓油缸301的有桿腔充油，進(jìn)而補(bǔ)償所述大鉤60將因海浪作用產(chǎn)生的升沉位移。

另外，所述控制單元10還能夠根據(jù)所述大鉤位移傳感器采集的所述大鉤60的升沉位移獲取所述大鉤60的升沉速度和所述大鉤60的升沉趨勢(shì)，并且，根據(jù)所述被動(dòng)油壓傳感器406采集的被動(dòng)液壓油缸的油壓、所述主動(dòng)油壓傳感器407采集的所述主動(dòng)液壓油缸301的油壓、以及所述張力傳感器采集的死繩端張力獲取鉆壓，以及根據(jù)所述大鉤60的升沉趨勢(shì)獲取鉆壓變化趨勢(shì)，進(jìn)而根據(jù)所述大鉤60的升沉位移、升沉速度和升沉趨勢(shì)、所述鉆壓和所述鉆壓變化趨勢(shì)生成主動(dòng)二次補(bǔ)償信號(hào)，以控制所述主動(dòng)供油控制模塊302的工作，使得所述油泵70為所述主動(dòng)液壓油缸301的無(wú)桿腔或者有桿腔充油，進(jìn)而進(jìn)一步補(bǔ)償所述大鉤60因海浪作用產(chǎn)生的升沉位移。

優(yōu)選地，所述控制單元10還具有第九供油控制端；所述主動(dòng)控制模塊還具有第三受控端，所述第三受控端連接所述控制單元10的第九供油控制端；

所述主動(dòng)供油控制模塊302還包括第五調(diào)壓溢流閥3021、第五過(guò)濾器3022、第六過(guò)濾器3023、比例換向閥3024、電磁換向閥3025、第一邏輯芯3026、第二邏輯芯3027、第一單向?qū)ㄩy3028和第二單向?qū)ㄩy3029；

所述第五調(diào)壓溢流閥3021的進(jìn)油口連接所述主動(dòng)供油控制模塊302的進(jìn)油口，所述第五調(diào)壓溢流閥3021的出油口連接所述第五過(guò)濾器3022的進(jìn)油口，所述第五調(diào)壓溢流閥3021的回油口連接所述第六過(guò)濾器3023的進(jìn)油口；

所述第五過(guò)濾器3022的出油口連接所述比例換向閥3024的第一進(jìn)油口和所述電磁換向閥3025的第一進(jìn)油口，且所述第五過(guò)濾器3022的出油口還通過(guò)所述第一單向?qū)ㄩy3028連接所述主動(dòng)供油控制模塊302的第二出油口；

所述比例換向閥3024的第二進(jìn)油口連接所述第六過(guò)濾器3023的進(jìn)油口，所述比例換向閥3024的第一出油口連接所述主動(dòng)供油控制模塊302的第一出油口，所述比例換向閥3024的第二出油口通過(guò)所述第二單向?qū)ㄩy3029連接所述主動(dòng)供油控制模塊302的第二出油口，所述比例換向閥3024的第一控制信號(hào)輸入端連接所述主動(dòng)供油模塊的第一受控端，所述比例換向閥3024的第二控制信號(hào)輸入端連接所述主動(dòng)供油模塊的第二受控端；

所述電磁換向閥3025的第二進(jìn)油口連接所述第六過(guò)濾器3023的進(jìn)油口，所述電磁換向閥3025的出油口連接所述第一邏輯芯3026的控制油口和所述第二邏輯芯3027的控制油口，所述電磁換向閥3025的控制信號(hào)輸入端連接所述主動(dòng)供油模塊的第三受控端；

所述第一邏輯芯3026的第一油口連接所述主動(dòng)控制供油模塊的第一出油口，所述第一邏輯芯3026的第二油口連接所述第六過(guò)濾器3023的進(jìn)油口；

所述第二邏輯芯3027的第一油口連接所述主動(dòng)供油控制模塊302的第二出油口，所述第二邏輯芯3027的第二油口連接所述第六過(guò)濾器3023的進(jìn)油口；

所述第六過(guò)濾器3023的出油口用于連接油箱100。

需要說(shuō)明的是，在圖2中，用兩個(gè)A標(biāo)號(hào)表示所述主動(dòng)供油控制模塊302的第一出油口和所述主動(dòng)液壓油缸301的主動(dòng)有桿腔油口連接，用兩個(gè)B標(biāo)號(hào)表示所述主動(dòng)供油控制模塊302的第二出油口和所述主動(dòng)液壓油缸301的主動(dòng)無(wú)桿腔油口連接。

需要說(shuō)明的是，所述主動(dòng)供油控制模塊302用于控制油泵70和所述主動(dòng)液壓油缸301之間的供油通路的連通和隔斷，其可以有多種結(jié)構(gòu)，例如，形如上述第一被動(dòng)供油控制模塊，電液換向閥的第一出油口連接所述主動(dòng)供油控制模塊302的第一出油口，即連接所述主動(dòng)液壓油缸301的有桿腔油口，所述電液換向閥的第二出油口連接所述主動(dòng)供油控制模塊302的第二出油口，即連接所述主動(dòng)液壓油缸301的無(wú)桿腔油口，其他連接關(guān)系參考所述第一被動(dòng)供油控制模塊的結(jié)構(gòu)，此處不加贅述，但在上述結(jié)構(gòu)中，在所述海浪作用下，所述主動(dòng)液壓油缸301始終具有補(bǔ)償功能，然而，有時(shí)候用戶并不希望所述主動(dòng)液壓油缸301進(jìn)行主動(dòng)補(bǔ)償操作。

因此，在本發(fā)明實(shí)施例中，所述主動(dòng)供油控制模塊302具有懸浮/補(bǔ)償切換功能，即，所述主動(dòng)供油控制模塊302可以根據(jù)所述控制單元10的第九供油控制端輸出的控制信號(hào)控制所述主動(dòng)液壓油缸301的主動(dòng)活塞桿3013是否跟隨所述大鉤60運(yùn)動(dòng)，即是否能夠進(jìn)行主動(dòng)補(bǔ)償操作。本實(shí)施方式能夠根據(jù)用戶需求控制所述主動(dòng)補(bǔ)償單元30的工作狀態(tài)，豐富了波浪補(bǔ)償裝置的功能，能更好的滿足用戶需求。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述第五調(diào)壓溢流閥3021用于限制油壓，以防止供給所述主動(dòng)補(bǔ)償單元30的液壓油的油壓過(guò)高；具體地，所述第五調(diào)壓溢流閥3021具有第五預(yù)設(shè)油壓閾值，當(dāng)所述第五調(diào)壓溢流閥3021的進(jìn)油口流入的液壓油的油壓高于所述第五預(yù)設(shè)油壓閾值時(shí)，所述第五調(diào)壓溢流閥3021的進(jìn)油口和回油口連通，部分液壓油通過(guò)所述第五調(diào)壓溢流閥3021的回油口以及所述第六過(guò)濾器3023流回油箱100。所述第五過(guò)濾器3022和所述第六過(guò)濾器3023用于濾除所述液壓油內(nèi)的雜質(zhì)顆粒。所述比例換向閥3024為三位四通電液換向閥，所述比例換向閥3024具有第一控制信號(hào)輸入端、第二控制信號(hào)輸入端、第一進(jìn)油口、第二進(jìn)油口、第一出油口和第二出油口，當(dāng)所述第一控制信號(hào)輸入端有相應(yīng)的控制信號(hào)輸入時(shí)，所述第一出油口與所述第二進(jìn)油口連通，所述第二出油口與所述第一進(jìn)油口連通，當(dāng)所述第二控制信號(hào)輸入端有相應(yīng)的控制信號(hào)輸入時(shí)，所述第一出油口與所述第一進(jìn)油口連通，所述第二出油口與所述第二進(jìn)油口連通，所述電磁換向閥3025具有控制信號(hào)輸入端、第一進(jìn)油口、第二進(jìn)油口和出油口，當(dāng)所述電磁換向閥3025的控制信號(hào)輸入端有相應(yīng)的控制信號(hào)輸入時(shí)，所述第一進(jìn)油口與所述出油口連通，當(dāng)所述電磁換向閥3025的控制信號(hào)輸入端沒(méi)有相應(yīng)的控制信號(hào)輸入時(shí)，所述第二進(jìn)油口與所述出油口連通。所述第一邏輯芯3026具有第一油口、第二油口和控制油口，當(dāng)所述控制油口沒(méi)有液壓油輸入或者其輸入的液壓油的油壓低于預(yù)設(shè)的油壓時(shí)，所述第一油口和所述第二油口連通，當(dāng)所述控制油口輸入的液壓油的油壓高于所述預(yù)設(shè)的油壓時(shí)，所述第一油口和所述第二油口隔斷，即相當(dāng)于一個(gè)彈簧開關(guān)，所述第二邏輯芯3027與所述第一邏輯芯3026的結(jié)構(gòu)及功能均相同，此處不加贅述。

下面將詳述本實(shí)施例中的主動(dòng)供油控制模塊302的工作原理：

當(dāng)所述控制單元10的第九供油控制端輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述電磁換向閥3025的控制信號(hào)輸入端，所述油泵70輸出的高壓液壓油無(wú)法到達(dá)所述第一邏輯芯3026和所述第二邏輯芯3027的控制油口，因此，所述第一邏輯芯3026的第一油口和第二油口連通，所述第二邏輯芯3027的第一油口和第二油口連通，即等效于所述主動(dòng)液壓油缸301的主動(dòng)有桿腔油口3011和主動(dòng)無(wú)桿腔油口3012連通，所述主動(dòng)液壓油缸301的活塞的兩端始終不會(huì)產(chǎn)生壓力差，因此，所述主動(dòng)活塞桿3013將跟隨與所述大鉤60運(yùn)動(dòng)，即，所述主動(dòng)活塞桿3013無(wú)法對(duì)所述大鉤60施加作用力，無(wú)主動(dòng)補(bǔ)償操作；當(dāng)所述控制單元10的第九供油控制端沒(méi)有輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述電磁換向閥3025的控制信號(hào)輸入端時(shí)，所述油泵70輸出的高壓液壓油能夠到達(dá)所述第一邏輯芯3026和所述第二邏輯芯3027的控制油口，因此，所述第一邏輯芯3026的第一油口和第二油口隔斷，所述第二邏輯芯3027的第一油口和第二油口隔斷，即所述主動(dòng)液壓油缸301的主動(dòng)有桿腔油口3011和主動(dòng)無(wú)桿腔油口3012不連通，所述主動(dòng)液壓油缸301的活塞的兩端能夠在相應(yīng)的情況下產(chǎn)生相應(yīng)的壓力差，因此，在所述大鉤60產(chǎn)生升沉運(yùn)動(dòng)時(shí)，即，所述主動(dòng)活塞桿3013能夠?qū)λ龃筱^60施加相應(yīng)的作用力，存在主動(dòng)補(bǔ)償操作。

具體地，所述主動(dòng)補(bǔ)償單元30的工作狀態(tài)分為四種，分別為：所述主動(dòng)活塞桿3013跟隨所述大鉤60向上運(yùn)動(dòng)、所述主動(dòng)活塞桿3013跟隨所述大鉤60向下運(yùn)動(dòng)、所述主動(dòng)活塞桿3013在所述控制單元10的控制下向上運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)所述大鉤60向上運(yùn)動(dòng)、以及所述主動(dòng)活塞桿3013在所述控制單元10的控制下向下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)所述大鉤60向下運(yùn)動(dòng)。下面將分別詳述它們的工作過(guò)程。

一、所述主動(dòng)活塞桿3013跟隨所述大鉤60向上運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)所述控制單元10的第九供油控制端沒(méi)有輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述電磁換向閥3025的控制信號(hào)輸入端，且所述主動(dòng)活塞桿3013跟隨所述大鉤60向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述主動(dòng)液壓油缸301的無(wú)桿腔內(nèi)的液壓油被壓出，被壓出的液壓油經(jīng)過(guò)所述第一邏輯芯3026的第一油口，從所述第一邏輯芯3026的第二油口流出，一部分向下經(jīng)所述第六過(guò)濾器3023過(guò)濾后流回油箱100，另一部分依次經(jīng)過(guò)所述第二邏輯芯3027的第二油口和第一油口流向所述主動(dòng)液壓油缸301的有桿腔內(nèi)，在此過(guò)程中，所述主動(dòng)液壓油缸301的有桿腔和無(wú)桿腔內(nèi)的液壓油均為潤(rùn)滑作用。

二、所述主動(dòng)活塞桿3013跟隨所述大鉤60向下運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)所述控制單元10的第九供油控制端沒(méi)有輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述電磁換向閥3025的控制信號(hào)輸入端，且所述主動(dòng)活塞桿3013跟隨所述大鉤60向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述主動(dòng)液壓油缸301的有桿腔內(nèi)的液壓油被壓出，被壓出的液壓油經(jīng)過(guò)所述第二邏輯芯3027的第一油口，從所述第二邏輯芯3027的第二油口流向所述第一邏輯芯3026的第二油口，進(jìn)而從所述第一邏輯芯3026的第一油口流出至所述主動(dòng)液壓油缸301的無(wú)桿腔內(nèi)，另外，油箱100內(nèi)的液壓油在虹吸作用下，通過(guò)所述第六過(guò)濾器3023流向所述第一邏輯芯3026的第二油口，進(jìn)而從所述第一邏輯芯3026的第一油口流出至所述主動(dòng)液壓油缸301的無(wú)桿腔內(nèi)，在此過(guò)程中，所述主動(dòng)液壓油缸301的有桿腔和無(wú)桿腔內(nèi)的液壓油也均為潤(rùn)滑作用。

三、所述主動(dòng)活塞桿3013在所述控制單元10的控制下向下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)所述大鉤60向下運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)所述控制單元10檢測(cè)到所述大鉤60向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述控制單元10的第九供油控制端輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述電磁換向閥3025的控制信號(hào)輸入端，且其第二供油控制端輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述比例換向閥3024的第二控制信號(hào)輸入端，所述油泵70的第一出油口流出高壓液壓油，經(jīng)過(guò)所述第五調(diào)壓溢流閥3021和第五過(guò)濾器3022后，一部分高壓液壓油再經(jīng)過(guò)所述電磁換向閥3025的第二進(jìn)油口及出油口流至所述第一邏輯芯3026和所述第二邏輯芯3027的控制油口，使得所述第一邏輯芯3026的第一油口和第二油口隔斷，所述第二邏輯芯3027的第一油口和第二油口隔斷，即所述主動(dòng)液壓油缸301的主動(dòng)有桿腔油口3011和主動(dòng)無(wú)桿腔油口3012不連通。另一部分再經(jīng)過(guò)所述比例換向閥3024的第一進(jìn)油口，從所述比例換向閥3024的第一出油口流出至所述主動(dòng)液壓油缸301的無(wú)桿腔內(nèi)，為所述主動(dòng)液壓油缸301的無(wú)桿腔充油，所述主動(dòng)液壓油缸301的主動(dòng)活塞桿3013向下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)所述大鉤60向下運(yùn)動(dòng)，以補(bǔ)償所述大鉤60因海浪作用產(chǎn)生的上升位移。并且，當(dāng)所述主動(dòng)活塞桿3013向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述主動(dòng)液壓油缸301的有桿腔內(nèi)的液壓油被壓出，被壓出的液壓油經(jīng)過(guò)所述第二單向?qū)ㄩy3029后，從所述比例換向閥3024的第一進(jìn)油口流入，進(jìn)而從所述比例換向閥3024的第一出油口流出至所述主動(dòng)液壓油缸301的無(wú)桿腔內(nèi)，以為所述主動(dòng)液壓油缸301的無(wú)桿腔補(bǔ)充液壓油，由于所述主動(dòng)液壓油的有桿腔流出的液壓油直接為高壓液壓油，因此，可以用所述主動(dòng)液壓油的有桿腔流出的液壓油為所述主動(dòng)液壓油缸301的無(wú)桿腔補(bǔ)充部分液壓油，這樣可以減少所述油泵70需要為所述主動(dòng)液壓油缸301的有桿腔提供的高壓液壓油，即減少了油泵70的工作量，有效地節(jié)約了能源。

四、所述主動(dòng)活塞桿3013在所述控制單元10的控制下向上運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)所述大鉤60向上運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)所述控制單元10檢測(cè)到所述大鉤60向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述控制單元10的第九供油控制端輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述電磁換向閥3025的控制信號(hào)輸入端，且其第一供油控制端輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述比例換向閥3024的第一控制信號(hào)輸入端，所述油泵70的第一出油口流出的高壓液壓油，經(jīng)過(guò)所述第五調(diào)壓溢流閥3021和第五過(guò)濾器3022后，一部分高壓液壓油經(jīng)過(guò)所述電磁換向閥3025的第二進(jìn)油口及出油口流至所述第一邏輯芯3026和所述第二邏輯芯3027的控制油口，使得所述第一邏輯芯3026的第一油口和第二油口隔斷，所述第二邏輯芯3027的第一油口和第二油口隔斷，即所述主動(dòng)液壓油缸301的主動(dòng)有桿腔油口3011和主動(dòng)無(wú)桿腔油口3012不連通。另一部分高壓液壓油再經(jīng)過(guò)所述比例換向閥3024的第一進(jìn)油口，從所述比例換向閥3024的第二出油口流出，進(jìn)而經(jīng)過(guò)所述第一單向?qū)ㄩy3028后流向所述主動(dòng)液壓油缸301的有桿腔內(nèi)，為所述主動(dòng)液壓油缸301的有桿腔充油，所述主動(dòng)液壓油缸301的主動(dòng)活塞桿3013向上運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)所述大鉤60向上運(yùn)動(dòng)，以補(bǔ)償所述大鉤60因海浪作用產(chǎn)生的下沉位移，并且，當(dāng)所述主動(dòng)活塞桿3013向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述主動(dòng)液壓油缸301的無(wú)桿腔內(nèi)的液壓油被壓出，被壓出的液壓油從所述比例換向閥3024的第一出油口流入，進(jìn)而從所述比例換向閥3024的第二進(jìn)油口流出，經(jīng)過(guò)所述第六過(guò)濾器3023后流回油箱100。

優(yōu)選地，所述控制單元10包括微控制器101、交換機(jī)102和PLC控制器103；所述微控制器101通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線的方式連接所述交換機(jī)102，所述交換機(jī)102通過(guò)所述現(xiàn)場(chǎng)總線的方式連接所述PLC控制器103。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述微控制器101用于解析所述傳感器單元40采集的數(shù)據(jù)以及生成相應(yīng)的控制指令，所述交換機(jī)102用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)及控制指令的轉(zhuǎn)發(fā)，所述PLC控制器103用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換?？梢岳斫獾氖牵唧w實(shí)施時(shí)，在物理形式上，由所述控制單元10中的PLC控制器與裝置中的相應(yīng)閥門以及相應(yīng)傳感器電連接。

本發(fā)明實(shí)施例提供的波浪補(bǔ)償裝置，通過(guò)設(shè)置控制單元10、被動(dòng)補(bǔ)償單元20、主動(dòng)補(bǔ)償單元30和傳感器單元40；被動(dòng)補(bǔ)償單元20中的第一被動(dòng)液壓油缸204和第二被動(dòng)液壓油缸205對(duì)稱設(shè)置在所述大鉤60的兩端，第一被動(dòng)液壓油缸204的第一被動(dòng)活塞桿2042連接所述大鉤60的一端，第二被動(dòng)液壓油缸205的第二被動(dòng)活塞桿2052連接所述大鉤60的另一端；主動(dòng)補(bǔ)償單元30包括倒置連接于大鉤60的主動(dòng)液壓油缸301和主動(dòng)供油控制模塊302；主動(dòng)供油控制模塊302包括第一出油口、第二出油口、第一受控端、第二受控端和用于連接油泵的第一出油口的進(jìn)油口，第一出油口連接主動(dòng)液壓油缸301的主動(dòng)有桿腔油口3011，第二出油口連接主動(dòng)液壓油缸301的主動(dòng)無(wú)桿腔油口3012，第一受控端連接控制單元10的第一供油控制端，第二受控端連接控制單元10的第二供油控制端?？梢?jiàn)，本發(fā)明結(jié)合被動(dòng)補(bǔ)償和主動(dòng)補(bǔ)償，提高了補(bǔ)償精度，減少了動(dòng)力能源的投入，從而能夠更好地適應(yīng)海況惡劣且鉆柱負(fù)載大的深海鉆井作業(yè)。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。