(10)申请公布号
(43)申请公布日 (21)申请号 201510922440.7
(22)申请日 2015.12.13
F15B 19/00(2006.01)
(71)申请人北京工业大学
地址100124 北京市朝阳区平乐园100号
(72)发明人聂松林 袁劭华
(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理
有限公司 11203
代理人
沈波
(54)发明名称
(57)摘要
深海高背压环境下海水液压马达的性能测试
装置及试验方法，主要包括海水液压马达试验系
环水冷却系统，深海模拟舱通过压力加载系统为
被测海水液压马达的性能测试提供不同水深环境
工作时所要承受的背压；被测海水液压马达的试
验负载由循环水冷却管路中安装的高压流量控制
阀自由调节；循环水冷却管路能够有效地避免因
带载运行的海水液压泵，马达等产生热量将舱内
水温升高；本方法可以模拟既定海洋深度下的背
压环境并实现对海水液压马达的性能测试，操作
简单，易于实现，不但克服了将海水液压马达下放
到大深度深海中测试技术困难，而且可以准确地
得到海水液压马达进行性能参数。(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书5页 附图1页CN 105443503 A 2016.03.30
C N 105443503
A
1.深海高背压环境下海水液压马达的性能测试装置，其特征在于：该装置包括海水液压马达试验系统，监测控制系统，深海模拟舱，压力加载系统，循环水冷却系统，其中：海水液压马达试验系统位于深海模拟舱(28)内部，其主要包括过滤器I(1)，海水液压泵I(3)，深海电机(2)通过联轴器与海水液压泵(3)连接，在海水液压泵(3)的出口管路支路接有溢流阀I(4)，通过穿舱管路(j)接有压力传感器IV(23)，两位三通电磁阀(5)的P口与海水液压泵(3)的出口相接；两位三通电磁阀(5)的出水口A、B口分别连接到穿舱管路(c)和被测海水液压马达(6)的入口，穿舱管路(c)通过单向阀I(17)连接到循环水冷却系统(18)；被测海水液压马达(6)的出口通过穿舱管路(b)，依次连接流量计II(16)和压力传感器II (15)，之后通过单向阀II(14)连接到循环水冷却系统(18)；被测海水液压马达(6)通过联轴器与海水液压泵II(8)相连，海水液压泵II(8)的入口接有过滤器II(7)，海水液压泵II(8)的出口管路支路接有溢流阀II(9)，海水液压泵II(8)的出口通过穿舱管路(a)依次连接流量计I(10)、压力传感器I(11)，高压流量控制阀(12)，之后通过单向阀I(13)连接到循环水冷却系统(18)，循环水冷却系统(18)通过穿舱管路(h)将冷却后的水流回深海模拟舱(28)内部；
监测系统包括流量计I(10)、压力传感器I(11)、流量计II(16)、压力传感器II(15)、温度传感器I(21)、压
力传感器III(22)、液位传感器I(24)、水下照明摄像系统(25)，数据采集卡(26)和工控机(27)；深海模拟舱(28)舱体上装有温度传感器(21)I、压力传感器III(22)、液位传感器I(24)，并且都通过信号线连接到数据采集卡(26)的端子上；水下照明摄像系统(25)安置在深海模拟舱(28)内部，水下照明摄像系统(25)的供电线与信号线通过穿舱水密接口(k)导出到舱外，并连接到数据采集卡(26)的端子上；流量计I(10)、压力传感器I(11)、流量计II(16)、压力传感器II(15)通过信号线与数据采集卡(26)相连；深海模拟舱(28)内部的深海电机(2)的电缆线通过动力电水密接口(h)导出到舱外，并且与变频调速器(19)连接，深海电机(2)的信号线通过信号水密接口(i)导出到舱外并连接到变频调速器(19)的端子上，变频调速器(19)与数据采集卡(26)通过信号线连接在一起；循环水冷却系统(18)、压力加载系统(20)的高压水出口通过穿舱管路(e)与深海模拟舱(28)连通，信号控制接在数据采集卡(26)的端子上；数据采集卡(26)插装在工控机(27)内部，上述信号线通过数据采集卡(26)集成与工控机(27)相连接。
2.根据利要求1所述的深海高背压环境下海水液压马达的性能测试装置，其特征在于：深海电机(2)的电源线和信号线、压力传感器IV(23)的信号线、摄像照明系统(24)的供电线和信号线分别通过水密接口(h)、(j)、(k)导出到舱外。
3.根据利要求1所述的深海高背压环境下海水液压马达的性能测试装置，其特征在于：穿舱管路(a)、舱管路(b)、舱管路(c)、舱管路(d)、舱管路(i)与深海模拟舱筒壁之间也能采用螺纹连接，并通过密封装置密封。
4.深海高背压环境下海水液压马达的性能测试试验方法，其特征在于：该方法包括以下方法步骤：
1)开始试验时，压力加载系统(20)的抽水泵开始向深海模拟舱(28)内注水，当液位传感器I(24)监测到舱内注满水后，抽水泵停止注水，在工控机(27)上设置试验所需的背压压力值，压力加载系统(20)的加压泵开始对高压舱进行加压，由压力传感器III(22)监测高压舱内的压力，并将舱内的压力信号通过数据采集卡(26)传回到工控机(27)，当舱内压力达
到预设的背压压力值，压力加载系统(20)停止加压并进行保压；
2)试验时，两位三通电磁阀(5)处于右位，工控机(27)通过数据采集卡(26)、变频调速器(19)来控制深海电机(2)的转动驱动海水液压泵I(3)工作，海水液压泵I(3)通过过滤器I (1)直接从深海模拟舱(28)内吸水，此时泵空载运转，排出的水经过穿舱管路(c)、循环水冷却系统(18)冷却，从穿舱管路(d)流回高压舱；当深海电机(2)驱动海水液压泵I(3)稳定转动时，两位三通电磁阀(5)电磁铁得电，使阀处于左位，海水液压泵I(3)输出的高压水驱动被测海水液压马达(6)转动，马达出口的工作水经过流量计II(16)、压力传感器II(15)、循环水冷却系统(18)冷却，流回高压舱，同时，被测海水液压马达(6)带动海水液压泵II(8)转动，海水液压泵II(8)通过过滤器I(7)直接从深海模拟舱(28)内吸水，排出的水经过穿舱管路(a)、流量计I(10)、压力传感器I(11)、高压流量控制阀(12)、循环水冷却系统(18)冷却，从穿舱管路(d)流回高压舱；流量计II(16)、压力传感器II(15)能够实时监测马达的出口流量和压力，通过调节高压流量控制
阀(12)开口的不同大小，能够改变被测海水液压马达(6)所需要带动的负载压力，流量计I(10)、压力传感器I(11)测得的数据能够得出马达的负载压力以及输出扭矩，通过监测控制系统能够监测被测海水液压马达(6)在不同负载工作情况下工作性能，得到海水液压马达(6)的性能参数；
3)试验结束后，首先将高压流量控制阀(12)调为全开状态，为被测海水液压马达(6)卸荷，再将两位三通电磁阀(5)处于右位，为海水液压泵I(3)卸荷，通过工控机(27)控制压力加载系统(20)为深海模拟舱(28)卸压排水。
5.根据权利要求4所述的深海高背压环境下海水液压马达的性能测试试验方法，其特征在于：通过水下摄像机观测海水液压泵出口处压力表指针变化即可反映海水液压泵及先导电磁溢流阀的工作状况。
6.根据权利要求4所述的深海高背压环境下海水液压马达的性能测试试验方法，其特征在于：深海模拟舱(28)内的背压压力由压力传感器III(22)实时监测，得到的压力信号传回工控机(27)，通过控制系统控制压力加载系统(20)来自动补偿舱内压力损失，保持舱内背压压力为稳定值。
7.根据权利要求4所述的深海高背压环境下海水液压马达的性能测试试验方法，其特征在于：深海模拟舱(28)内的温度由温度传感器I(21)实时监测，得到的温度信号传回工控机(27)，通过控制循环水冷却系统(18)的工作，来保持舱内水温在正常的工作温度范围。
8.根据权利要求4所述的深海高背压环境下海水液压马达的性能测试试验方法，其特征在于：溢流阀I(4)和溢流阀II(9)作为安全阀，保证海水液压泵I(3)、被测海水液压马达(6)、海水液压泵(8)在安全的压力下工作。
9.根据权利要求4所述的深海高背压环境下海水液压马达的性能测试试验方法，其特征在于：水下照明摄像系统(25)能够实时观测舱内各个元件的工作状态，记录深海模拟舱(28)内的情况。
深海高背压环境下海水液压马达的性能测试装置及试验方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种深海高背压环境下海水液压马达的性能测试装置及试验方法，适用于海水液压马达研制，属于海洋技术领域，尤其适用于海水液压马达在深海高背压环境下性能测试。
技术背景
[0002]海洋开发是各个国家争相发展的重要领域，无论是海下救捞、海洋资源勘探、海洋建筑还是海洋国防工程，都需要高效的水下作业工具。
[0003]传统的液压是以矿物型液压油作为工作介质，因而存在泄漏污染，系统必须为配置油源的闭式
循环系统等一些难以克服的弊端。海水液压传动技术在水下机械臂，水下潜器，水下作业工具等领域都有着不可替代的优势。海洋开发的深度不断增加，工作环境背压越来越高，海水液压传动技术的优势就更为明显。系统传动介质为海水，无需附加沉重的油源，系统直接从海洋中吸入海水作为传动介质，也无需配置压力补偿装置，系统为开式海水液压系统，工作后的海水直接排入海洋，无需考虑冷却问题。海水液压传动技术，降低系统复杂性，系统可靠性高，对环境无污染，极大降低系统重量和成本，因此尤为适合在深海水下工程中应用。
[0004]海水液压马达作为海水液压系统的重要执行元件，其性能的优劣直接决定了水下作业系统的性能。若是将研制的海水液压马达直接下放到工作深度的海洋中进行背压环境试验，尤其是在大深度海洋背压试验时，不仅试验条件及技术要求极高，并且需要耗费大量的人力，物力和财力，对于试验数据准确采集更是难以实现。然而通过背压试验来真实可靠的测试海水液压马达在深海环境中工作时的各项主要性能参数，是判断其能否能够再深海可靠工作的依据。目前针对海水液压马达的试验是在实验室内做常压下的试验台试验为主，没有对高背压环境下海水液压马达试验方法的研究，更未见到有关深海高背压环境下海水液压马达的性能测试装置及试验方法。
发明内容
[0005]针对上述情况，本发明公开了深海高背压环境下海水液压马达的性能测试装置及试验方法。能
够进行拟定海洋深度的模拟试验，实现高背压情况下海水液压马达的性能测试，真实准确地采集海水液压马达在高背压环境下的性能指标。为了实现上述试验，本发明采用如下技术方案：
[0006]深海高背压环境下海水液压马达的性能测试装置，该装置包括海水液压马达试验系统，监测控制系统，深海模拟舱，压力加载系统，循环水冷却系统；其中，海水液压马达试验系统位于深海模拟舱(28)内部，海水液压马达试验系统主要包括过滤器I(1)、海水液压泵I(3)，深海电机(2)通过联轴器与海水液压泵(3)连接，在海水液压泵(3)的出口管路支路接有溢流阀I(4)，通过穿舱管路(j)接有压力传感器IV(23)，两位三通电磁阀(5)的P口与海水液压泵(3)的出口相接；两位三通电磁阀(5)的出水口A、B口分别连接到穿舱管路(c)和被
测海水液压马达(6)的入口，穿舱管路(c)通过单向阀I(17)连接到循环水冷却系统(18)；被测海水液压马达(6)的出口通过穿舱管路(b)，依次连接流量计II(16)和压力传感器II (15)，之后通过单向阀II(14)连接到循环水冷却系统(18)；被测海水液压马达(6)通过联轴器与海水液压泵II(8)相连，海水液压泵II(8)的入口接有过滤器II(7)，海水液压泵II(8)的出口管路支路接有溢流阀II(9)，海水液压泵II(8)的出口通过穿舱管路(a)依次连接流量计I(10)、压力传感器I(11)，高压流量控制阀(12)，之后通过单向阀I(13)连接到循环水冷却系统(18)，循环水冷却系统(18)通过穿舱管路(h)将冷却后的水流回深海模拟舱(28)内部。
[0007]监测系统包括流量计I(10)、压力传感器I(11)、流量计II(16)、压力传感器II (15)、温度传感器I(21)
、压力传感器III(22)、液位传感器I(24)、水下照明摄像系统(25)，数据采集卡(26)和工控机(27)。深海模拟舱(28)舱体上装有温度传感器(21)I、压力传感器III(22)、液位传感器I(24)，并且都通过信号线连接到数据采集卡(26)的端子上；水下照明摄像系统(25)安置在深海模拟舱(28)内部，水下照明摄像系统(25)的供电线与信号线通过穿舱水密接口(k)导出到舱外，并连接到数据采集卡(26)的端子上；流量计I(10)、压力传感器I(11)、流量计II(16)、压力传感器II(15)通过信号线与数据采集卡(26)相连；深海模拟舱(28)内部的深海电机(2)的电缆线通过动力电水密接口(h)导出到舱外，并且与变频调速器(19)连接，深海电机(2)的信号线通过信号水密接口(i)导出到舱外并连接到变频调速器(19)的端子上，变频调速器(19)与数据采集卡(26)通过信号线连接在一起；循环水冷却系统(18)、压力加载系统(20)的高压水出口通过穿舱管路(e)与深海模拟舱(28)连通，信号控制接在数据采集卡(26)的端子上；数据采集卡(26)插装在工控机(27)内部，上述信号线通过数据采集卡(26)集成与工控机(27)相连接。
[0008]所述的深海高背压环境下海水液压马达的性能测试试验方法，主要包括以下步骤：
[0009]1)开始试验时，压力加载系统(20)的抽水泵开始向深海模拟舱(28)内注水，当液位传感器I(24)监测到舱内注满水后，抽水泵停止注水，在工控机(27)上设置试验所需的背压压力值，压力加载系统(20)的加压泵开始对高压舱进行加压，由压力传感器III(22)监测高压舱内的压力，并将舱内的压力信号通过数据采集卡(26)传回到工控机(27)，当舱内压力达到预设的背压压力值，压力加载系统(20)停止加压并进行保压；
[0010]2)试验时，两位三通电磁阀(5)处于右位，工控机(27)通过数据采集卡(26)、变频调速器(19)来控制深海电机(2)的转动驱动海水液压泵I(3)工作，海水液压泵I(3)通过过滤器I(1)直接从深海模拟舱(28)内吸水，此时泵空载运转，排出的水经过穿舱管路(c)、循环水冷却系统(18)冷却，从穿舱管路(d)流回高压舱；当深海电机(2)驱动海水液压泵I(3)稳定转动时，两位三通电磁阀(5)电磁铁得电，使阀处于左位，海水液压泵I(3)输出的高压水驱动被测海水液压马达(6)转动，马达出口的工作水经过流量计II(16)、压力传感器II (15)、循环水冷却系统(18)冷却，流回高压舱，同时，被测海水液压马达(6)带动海水液压泵II(8)转动，海水液压泵II(8)通过过滤器I(7)直接从深海模拟舱(28)内吸水，排出的水经过穿舱管路(a)、流量计I(10)、压力传感器I(11)、高压流量控制阀(12)、循环水冷却系统(18)冷却，从穿舱管路(d)流回高压舱；流量计II(16)、压力传感器II(15)能够实时监测马达的出口流量和压力，通过调节高压流量控制阀(12)开口的不同大小，能够改变被测海水
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议