Development of motor-controlled hydraulic cylinder systems for offshore crane applications
Wei Zhao
Bok · Engelsk · 2025
| Originaltittel | |
|---|---|
| Omfang | xviii, 1 bind (flere pagineringer) : illustrasjoner, figurer, tabell
|
| Opplysninger | Delvis opptrykk av artikler. - Avhandling (ph.d.) - Universitetet i Agder, Grimstad, 2025. - Jakten på energieffektive aktuatorsystemer for hydrauliske sylindre er et kritisk tema innen moderne hydraulikkteknikk. Dette gjelder spesielt for offshoreapplikasjoner hvor energitapene er betydelige. Denne doktorgradsavhandlingen undersøker potensialet til motorstyrte hydrauliske sylindre (MCC-er) som et lovende alternativ til konvensjonelle ventilstyrte systemer, med mål om å forbedre energieffektiviteten uten å gå på kompromiss med ytelsen. Studien implementerer MCC-er på ulike kranplattformer, inkludert en laboratoriebasert enbomskran, en laboratoriebasert knekkbomskran og en modell av en offshore knekkarmskran (OKBC). Disse fungerer som representative anvendelser for å vurdere gjennomførbarhet og ytelse til MCC-teknologien under realistiske arbeidsforhold.Studien undersøker to MCC-arkitekturer: to-motor-to-pumpe (2M2P) konfigurasjonen og en nyutviklet en-motor-en-pumpe (1M1P) konfigurasjon. En omfattende tilnærming som kombinerer simuleringsmodellering, reguleringssystemdesign og eksperimentell validering er benyttet. Simuleringsresultater som sammenligner kompakt og fjerninstallasjon av MCC på en OKBC viser at fjerninstallasjon kan redusere den maksimalt krevde effekten med opptil 6,2% uten å påvirke reguleringsresponsen. I tillegg ble en 2M2P MCC-prototype utviklet og eksperimentelt validert, noe som bekrefter dens evne til å oppnå passiv lastholdefunksjon under strømtap og stillstandskommandoer, selv om slangebruddsscenarier ikke kunne verifiseres grunnet utstyrsbegrensninger.For å redusere kompleksiteten i regulatoren, ble en forenklet 2M2P MCC-regulator uten tilstandskobling utviklet. Eksperimentell validering viste at denne gir forbedret trykkreguleringsytelse. Videre ble en ny 1M1P MCC-arkitektur foreslått i simulering, med fire proporsjonale magnetventiler og en passiv last-hold-mekanisme. Simuleringsresultatene viste at dette designet kan håndtere firekvadrantsoperasjoner, samtidig som det reduserer oscillasjoner mellom oprasjonsdi som observeres i konvensjonelle 1M1P-systemer ved å frakoble trykkdynamikken mellom sylinder og pumpe.Energieffektiviteten til MCC- og ventilstyrte sylindersystemer (VCC) ble sammenlignet under ulike lasttilfeller. Resultater fra både simuleringer og eksperimenter viste at MCC-er gir bedre energieffektivitet. Begrensninger som mangel på energilagring for regenerert energi i MCC-prototypen og utelatelse av tap i den hydrauliske pumpeenhet (HPU) i VCC-systemer kan imidlertid påvirke fullstendigheten av energivurderingen. Fremtidig arbeid kan håndtere disse begrensningene ved å innføre regenereringssystemer og mer representative testplattformer for VCC.Avslutningsvis bidrar denne forskningen til videreutviklingen av motorstyrt hydraulisk aktuering ved å demonstrere gjennomførbarheten, effektiviteten og den operasjonelle ytelsen til MCC-er. De foreslåtte metodene og eksperimentelle valideringene legger grunnlaget for fremtidige industrielle anvendelser og baner veien for mer energieffektive hydrauliske maskiner i tung industri og offshore-miljøet.
|
| Emner | |
| Dewey | |
| ISBN | 9788284272788
|
| ISSN |