一種液艙模型砰擊荷載半實(shí)物仿真測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種液艙模型砰擊荷載仿真測(cè)量系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種適用于超大型 浮式LNG生產(chǎn)儲(chǔ)卸裝置的液艙模型砰擊荷載半實(shí)物仿真測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，用于超大型浮式LNG (液化天然氣）生產(chǎn)儲(chǔ)卸裝置的液艙模型砰擊荷載的仿 真測(cè)量首先需要根據(jù)實(shí)際的LNG液艙原形建造相應(yīng)的LNG液艙實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并在?shí)驗(yàn)室水池 內(nèi)模擬海洋環(huán)境動(dòng)力荷載，然后才能進(jìn)行液艙模型砰擊荷載的測(cè)量。由于液艙模型砰擊荷 載的測(cè)量結(jié)果對(duì)于超大型浮式LNG生產(chǎn)儲(chǔ)卸裝置液艙原形的建造成本起著決定性的作用， 而且，如果超大型浮式LNG生產(chǎn)儲(chǔ)卸裝置液艙原形建造不合理，會(huì)導(dǎo)致液艙失效，液艙失效 造成的經(jīng)濟(jì)損失極大。為了盡量避免液艙失效，造成不應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)損失，并且降低液艙原形 的建造成本，液艙模型砰擊荷載的測(cè)量精度必須很高。
[0003] 然而，液艙模型砰擊荷載的測(cè)量實(shí)驗(yàn)成本一般很高。一方面，由于仿真測(cè)量中采用 實(shí)驗(yàn)室水池來(lái)模擬海洋環(huán)境動(dòng)力荷載時(shí)只能采用縮比很大的液艙實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，因而?dǎo)致最終 的實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果誤差過(guò)大，測(cè)量精度將很差，無(wú)法應(yīng)用于實(shí)際工程中。另一方面，利用實(shí)驗(yàn) 室水池對(duì)海洋環(huán)境動(dòng)力荷載進(jìn)行模擬時(shí)非常困難，特別是對(duì)波浪荷載環(huán)境進(jìn)行模擬時(shí)更加 困難。而受波浪作用的超大型浮式LNG生產(chǎn)儲(chǔ)卸裝置又長(zhǎng)期工作在惡劣的海況下，例如南 中國(guó)海的海浪環(huán)境，其對(duì)液艙砰擊荷載的測(cè)量精度要求很高，如何真實(shí)地模擬波浪荷載環(huán) 境是無(wú)法回避的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種效率高、精度高、低成本的液艙模型砰擊 荷載半實(shí)物仿真測(cè)量系統(tǒng)。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種液艙模型砰擊荷載半實(shí)物仿真 測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：它包括工控機(jī)模擬平臺(tái)、數(shù)據(jù)采集卡、信號(hào)處理裝置、電液伺服作動(dòng) 器、運(yùn)動(dòng)臺(tái)、待測(cè)液艙模型和信號(hào)檢測(cè)裝置；所述工控機(jī)模擬平臺(tái)通過(guò)PCI總線將設(shè)定的運(yùn) 動(dòng)激勵(lì)信號(hào)發(fā)送到所述數(shù)據(jù)采集卡；所述數(shù)據(jù)采集卡將運(yùn)動(dòng)激勵(lì)信號(hào)發(fā)送到所述信號(hào)處理 裝置；所述信號(hào)處理裝置接收到運(yùn)動(dòng)激勵(lì)信號(hào)后，對(duì)其進(jìn)行放大和電平轉(zhuǎn)換，并將生成的控 制信號(hào)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口發(fā)送到所述電液伺服作動(dòng)器，所述電液伺服作動(dòng)器接收到控制信號(hào)后 驅(qū)動(dòng)所述運(yùn)動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)所述待測(cè)液艙模型運(yùn)動(dòng)；所述信號(hào)檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)所述電 液伺服作動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)臺(tái)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)信號(hào)，并通過(guò)所述數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送到所述工控機(jī)模擬平 臺(tái)；所述工控機(jī)模擬平臺(tái)根據(jù)接收到的實(shí)際運(yùn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行負(fù)反饋調(diào)節(jié)，并將負(fù)反饋信號(hào)通 過(guò)所述數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送到所述信號(hào)處理裝置；所述信號(hào)處理裝置對(duì)負(fù)反饋信號(hào)進(jìn)行放大和 電平轉(zhuǎn)換后發(fā)送到所述電液伺服作動(dòng)器，最終使得所述運(yùn)動(dòng)臺(tái)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)信號(hào)與所述工控 機(jī)模擬平臺(tái)設(shè)定的運(yùn)動(dòng)激勵(lì)信號(hào)相一致。
[0006] 所述待測(cè)液艙模型為實(shí)際液艙模型原型的縮比模型，且所述待測(cè)液艙模型底部固 定安裝在所述運(yùn)動(dòng)臺(tái)的臺(tái)面上，所述信號(hào)檢測(cè)裝置設(shè)置在所述運(yùn)動(dòng)臺(tái)和待測(cè)液艙模型之 間，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)所述電液伺服作動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)臺(tái)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)信號(hào)。
[0007] 所述工控機(jī)模擬平臺(tái)包括海洋環(huán)境實(shí)時(shí)仿真模型、超大型浮式LNG生產(chǎn)儲(chǔ)卸裝置 實(shí)時(shí)仿真模型和實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)；所述海洋環(huán)境實(shí)時(shí)仿真模型和超大型浮式LNG生產(chǎn)儲(chǔ)卸裝 置實(shí)時(shí)仿真模型為動(dòng)態(tài)計(jì)算模型，用于為液艙模型的砰擊測(cè)量提供不同的仿真環(huán)境；所述 實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)對(duì)所述電液伺服作動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)臺(tái)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理、顯示和保存。
[0008] 所述數(shù)據(jù)采集卡包括8路模數(shù)轉(zhuǎn)換通道和8路數(shù)模轉(zhuǎn)換通道。
[0009] 所述信號(hào)檢測(cè)裝置包括兩位移傳感器、兩速度傳感器和一力傳感器；兩所述位移 傳感器分別安裝在所述電液伺服作動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)臺(tái)上；兩所述速度傳感器分別安裝在所述電 液伺服作動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)臺(tái)上；所述力傳感器安裝在所述電液伺服作動(dòng)器上。
[0010] 本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明由于采用工控機(jī)模擬 平臺(tái)與待測(cè)液艙模型相結(jié)合構(gòu)成半實(shí)物仿真測(cè)量系統(tǒng)，用工控機(jī)模擬平臺(tái)模擬真實(shí)的載荷 環(huán)境，并以待測(cè)液艙模型進(jìn)行液艙模型砰擊荷載的測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了成本低、效率高、測(cè)量精度 高的液艙模型砰擊荷載的測(cè)量。2、本發(fā)明由于采用工控機(jī)模擬平臺(tái)對(duì)海洋環(huán)境和超大型浮 式LNG生產(chǎn)儲(chǔ)卸裝置進(jìn)行仿真，可以為砰擊荷載測(cè)量提供多種仿真環(huán)境，并可以針對(duì)液艙 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行匹配與優(yōu)化，極大地提高了仿真環(huán)境的靈活性和通用性，與實(shí)際的載荷環(huán)境 更加貼近。3、本發(fā)明由于采用的待測(cè)液艙模型為實(shí)際液艙原型的縮比模型，且其與實(shí)際液 艙原型的比例保持在1:20,相比現(xiàn)有的縮比很大的液艙實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，保證了液艙模型抨擊的 測(cè)量精度，能夠更好的適用于實(shí)際液艙模型的設(shè)計(jì)中。本發(fā)明可以通過(guò)修改參數(shù)對(duì)不同仿 真環(huán)境進(jìn)行快速修改，根據(jù)液艙模型荷載測(cè)量結(jié)果進(jìn)行匹配和優(yōu)化，完善了液艙模型砰擊 荷載的必要測(cè)量過(guò)程，降低了實(shí)際液艙應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)及成本，因而可以廣泛應(yīng)用于液艙模型 抨擊荷載的測(cè)量中。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0013] 如圖1所示，本發(fā)明包括工控機(jī)模擬平臺(tái)1、數(shù)據(jù)采集卡2、信號(hào)處理裝置3、電液伺 服作動(dòng)器4、運(yùn)動(dòng)臺(tái)5、待測(cè)液艙模型6和信號(hào)檢測(cè)裝置7。其中，待測(cè)液艙模型6為實(shí)際液 艙原型的縮比模型，且待測(cè)液艙模型6底部固定安裝在運(yùn)動(dòng)臺(tái)5的臺(tái)面上。信號(hào)檢測(cè)裝置7 設(shè)置在運(yùn)動(dòng)臺(tái)5和待測(cè)液艙模型6之間，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)電液伺服作動(dòng)器4和運(yùn)動(dòng)臺(tái)5的實(shí) 際運(yùn)動(dòng)信號(hào)。
[0014] 工控機(jī)模擬平臺(tái)1通過(guò)PCI總線將設(shè)定的運(yùn)動(dòng)激勵(lì)信號(hào)發(fā)送到數(shù)據(jù)采集卡2。數(shù) 據(jù)采集卡2包括8路模數(shù)轉(zhuǎn)換通道和8路數(shù)模轉(zhuǎn)換通道，數(shù)據(jù)采集卡2通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換通道 將運(yùn)動(dòng)激勵(lì)信號(hào)發(fā)送到信號(hào)處理裝置3。信號(hào)處理裝置3接收到運(yùn)動(dòng)激勵(lì)信號(hào)后，對(duì)其進(jìn)行 放大和電平轉(zhuǎn)換，并將生成的控制信號(hào)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口發(fā)送到電液伺服作動(dòng)器4,電液伺服作 動(dòng)器4接收到控制信號(hào)后驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)臺(tái)5運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)待測(cè)液艙模型6運(yùn)動(dòng)。信號(hào)檢測(cè)裝置 7實(shí)時(shí)檢測(cè)電液伺服作動(dòng)器4和運(yùn)動(dòng)臺(tái)5的實(shí)際運(yùn)動(dòng)信號(hào)，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡2的模數(shù)轉(zhuǎn) 換通道發(fā)送到工控機(jī)模擬平臺(tái)1。工控機(jī)模擬平臺(tái)1根據(jù)接收到的實(shí)際運(yùn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行負(fù)反 饋調(diào)節(jié)，并將負(fù)反饋信號(hào)通過(guò)