海上起重 · 运动补偿与绞车控制

升沉补偿系统

先确定要稳定吊物高度,还是维持绳索张力,再选择补偿方案。船体测得的升沉、吊臂端的运动和吊物的剩余位移,需要分别核对。

说明测量、控制、执行器与绞车的结构,按吊物、作业半径、运动周期和工作模式核对参数。传感器数据不能代替整套起重系统的动态验收。

升沉补偿系统应用场景
海上船舶起重、绞车与吊物转运的应用场景

控制高度与控制张力,解决的是不同的作业问题

产品作用

升沉补偿系统用于减小船舶垂直运动对海上吊物或连接载荷的影响。主动升沉补偿(AHC)利用实时运动测量和驱动控制收放绳或移动补偿机构;被动补偿及主动/被动组合则采用不同响应方式。Huisman分别列出这些方案,并将恒张力单独说明为按设定拉力调节收放绳的功能。恒张力不保证吊物保持同一高度,也不能仅凭名称认定它是被动系统。[1]

工作原理

AHC控制链从运动测量开始,把监测点的实时运动传给控制系统,再由绞车或液压执行器作出补偿。Kongsberg允许把MRU安装点的测量换算到吊臂端等监测点,需输入安装方向和相应位置;Rexroth的二次控制液压绞车方案还包含力、转速、绳长、制动和蓄能等接口。具体系统不一定同时使用绞车和补偿缸,采购应按实际结构核对。[1][2][3][4]

四个功能位置,核对实际采用的执行方案

这是功能结构解释,不含某一型号的数量、料号或制造清单。纯被动方案、主动绞车及缸式组合的配置不同;制动、载荷测量、动力与蓄能设备还要在实际系统图中列清。

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部件作用材料与配置
运动参考单元(MRU)测量姿态及升沉等运动,按配置输出到控制系统;安装点与吊臂端位置不同,要核对坐标、方向和监测点。实时与延迟输出必须分清。[2][3]MRU 5资料列阳极氧化铝外壳;这是该传感器的材质,不代表整套补偿系统采用同种材料。支架、接头和安装环境按具体设备确认。[2]
控制系统/PLC与驱动控制器处理运动及载荷信号,协调工作模式、驱动和保护。Rexroth方案将PLC、专用闭环控制与绞车接口分列,不能只用PLC扫描时间证明整条补偿回路性能。[4]柜体、电子模块、连接与布线按安装位置及设备文件确认;控制柜和露天传感器的防护条件分别核对。[2][4]
液压执行器/补偿缸在缸式方案中提供补偿运动,可用于主动、被动或组合结构;Huisman还提供液压或电动绞车方案,因此补偿缸不是所有AHC系统的必备串联部件。[1]缸体、活塞杆、密封、液压介质和相连压力部件按系统图及环境选定。承载和腐蚀条件需纳入结构及液压设计核验。[6]
绞车与恒张力/升沉补偿模式按所选模式收放绳。恒张力以拉力反馈和设定值为目标;AHC以实时运动补偿为目标。MacGregor主绞车同时列恒张力和AHC,说明二者是可配置功能,不能把恒张力一概归为被动。[1][5]卷筒、绳索、驱动、减速及制动按实际交付方案列清;Rexroth示例明确区分带减速和制动的绞车与液压驱动单元。[4]

十二项参数要对应同一吊物和作业工况

载荷、补偿运动、驱动功率和环境条件不能分别挑选不同设备的最好数值拼成一套规格。先给作业半径、吊物状态、水深或目标位置、运动幅度与周期,再约定测量和验收口径。

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参数资料与范围选型含义
额定载荷与工作模式核对实际型号、半径、吊物与模式的载荷表MacGregor Colibri当前页面将10–25T主绞车与3轴工具机构分开描述,不能把工具与主绞车能力互换。ISO4301-1按工作循环、载荷谱和位移分类,不规定本品类统一吨位范围。[5][7]
补偿行程与可用余量区分缸行程、收放绳量与吊钩运动执行方案及绳路决定这些位移如何对应;MRU 5的±50m是测量输出范围,不能当机械补偿行程。应由供应商在系统图中标出工作位置和可用运动包络。[1][2][4]
补偿精度/剩余运动约定监测位置、统计方法和运动条件MRU精度属于测量链,不是吊物剩余位移。MRU 5数据表与2026手册在10秒周期下的实时指标存在不同写法,见测量章节;整机另以约定载荷、位置和海况验证。[2][3][6]
补偿速度及同时起升给运动幅度、周期与附加起升任务同一位移幅度下,运动周期越短,执行器所需速度越高。Rexroth功率表脚注把波幅、周期、起升速度及AHC是否叠加起升分别列明;MRU速度测量精度不等于绞车最高速度。[2][4]
液压工作压力按动力、缸或驱动回路分别核对液压绞车、缸式方案与电动绞车结构不同。压力设定、峰值、部件额定和蓄能状态应对应实际回路,不由品类名称确定一个压力区间。[1][4][6]
安装功率与能量管理区分供电容量、峰值驱动和运行能耗Rexroth2008方案说明二次控制驱动可回收能量,表中安装功率与绞车最大功率分列并附工况。该历史方案不提供现代系统的通用节能百分比或功率保证;MRU 5最大8W仅是传感器。[2][4]
控制与传感器电源逐设备列电压、保护及接口条件MRU 5为10–36VDC输入,2026手册推荐24VDC,并要求核对连接器供电。控制电源不能替代主驱动供电,也不能将该传感器范围赋给所有PLC或执行器。[2][3]
工作与储存温度传感器、柜体、驱动与现场环境分别给MRU 5资料为−5至+55°C运行、−25至+70°C储存。这是该传感器条件,不能推定整套露天补偿系统可在同一环境运行。[2]
防护等级与安装条件按每个外壳及接口核对安装状态MRU 5列IP66;这不表示控制柜、绞车或接线后整机也获同等级防护。海上设备认证还涉及结构、液压、电气及控制安全,不能由IP标号代替。[2][6]
系统重量与船体接口给分模块质量、布置及支承载荷MRU 5的2.2kg只是传感器质量。动力、蓄能、柜体与绞车分开布置时,船体接口和检修空间仍需整体核对;MacGregor方案允许HPU置于甲板下。[2][4][5]
布置空间与检修通道明确甲板上下设备及运动包络不能仅给占地面积而缺吊臂、绳路、柜门、维护和模块连接。Rexroth系统图把控制柜、动力、蓄能及绞车分开;MacGregor的补偿工具与主绞车也有不同作用位置。[4][5]
承载与耐蚀材料承载结构、压力部件、传感器和连接分别列不能用一个钢或不锈钢牌号代表整套系统。核对各部件材料及安装环境,并取得对应的结构、液压和相关认证文件;MRU阳极氧化铝壳也不能作为起重结构材料证明。[2][6]

AHC、PHC和恒张力,要按控制目标分别选

Huisman将AHC描述为利用实时MRU信号控制相对海床的高度,把恒张力描述为按载荷测量维持设定拉力;被动补偿则多用于载荷与海床长期连接等任务,并可与主动方案组合。采购文件应写清任务,而非只写“带升沉补偿”。[1]

垂直补偿也不等于三轴定位。MacGregor Colibri在吊臂端用工具机构补偿三轴运动,主绞车另有恒张力及AHC功能。需要抑制横向运动、摆动或完成船间转运时,要说明实际目标和机构,不能由AHC名称推定已有全部功能。[5]

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任务需要确认的功能
保持相对海床的高度实时运动测量、AHC执行及剩余运动验收。[1]
维持绳索拉力张力测量、设定值及恒张力控制;同时确认吊物允许运动。[1]
被动或组合响应实际被动机构、适用载荷及失电后的可用功能。[1]
三轴转运定位各轴机构、工作空间与工具/主绞车载荷边界。[5]

实时信号、延迟信号和吊臂端坐标不能混用

MRU 5可输出安装点、重心及两个监测点的升沉。2026手册要求测定传感器位置和安装角度,并检查坐标正负与监测点位置。吊臂端离MRU有距离时,仅使用安装点的升沉读数,会遗漏姿态与位置换算对目标点运动的影响。[2][3]

数据表中的PFreeHeave利用过去测量,输出延迟数分钟的升沉,适合允许这种延迟的海底测绘任务。它的长周期指标不能直接替代AHC实时输入。实时滤波也要匹配船舶及当时运动条件;200Hz最大输出频率不等于从测量到吊钩动作的整条回路已达同样响应。[2][3]

原厂文件有一处需书面澄清:2025年9月MRU 5数据表在10秒周期下列实时精度为1cm或1%取较大值(RMS);2026年6月通用手册的MRU 5列为1cm或3%取较大值(RMS)。两份文件都已查看,不能自行把较好数字当合同保证。0–25秒实时条件下,两者均列5cm或5%取较大值(RMS);延迟条件另列。最终按所购型号、软件及供应商确认文件验收。[2][3]

波幅、周期和起升任务一起决定驱动需求

Rexroth2008二次控制绞车资料把安装功率与最大绞车功率分开,并在表下写明波幅±3m、周期9秒、起升速度30m/min;最大功率还限定为AHC不叠加其它起升运动。这张表用于说明比较条件,不能作为当前设备选型表或统一功率范围。[4]

给供应商的运动输入应包含幅度和周期。若只为说明运动学,假定垂直位移为y=A·sin(2πt/T),则峰值速度为2πA/T:A=1m、T=6秒约1.05m/s。这里的±1m对应2m峰峰位移;不是缸行程、绳速或海况许可,绳路、实际驱动和附加起升仍需工程设计。

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必须区分验收文件应如何写
运动输入与机械行程目标点运动、可用行程、绳路换算及工作位置。
安装功率与峰值功率同一载荷、运动周期、工作模式及能量管理配置。[4]
传感器与吊物精度测量条件及完整控制/机械链的实际剩余运动。[2][6]
甲板布置与整套交付动力、蓄能、控制、绞车和检修接口逐项列清。[4][5]

模式切换和失电处理,须连同制动及载荷验收

Rexroth方案将起升下降、AHC、恒张力和超载保护等分开列出;Huisman说明其被动方案可在断电时继续响应。不能由此宣称任何AHC设备失电后均能保持定位,也不能用模式切换顺畅的宣传代替保护功能测试。合同应列传感器无效、通信异常、驱动不可用和模式切换时的实际处理。[1][4]

液压方案的维护文件应覆盖油液与过滤、泄漏、缸与密封、支承及驱动状态;检查项目、油液指标和处理方法按所交付设备确认。补偿响应迟缓、异常噪声或可见漏油应记录发生模式和载荷,交由设备维护流程判定,不用一个通用过滤精度、压力阈值或预紧值指导所有系统调整。液压、机械及控制安全应在同一风险核验范围内检查。[6]

DNV的公开服务说明把结构、机械、液压、电气、控制与安全纳入风险设计核验,并列检验、测试与调试。应取得覆盖实际用途和交付配置的文件,约定载荷、位置、运动条件、测量口径和保护验证;只出示MRU校准证书或引用起重标准名称,不能证明整套补偿起重系统已通过认证。[6][8]

MRU维护也需要分对象。Kongsberg2026手册将再校准需求与型号、应用及静态精度关联,并指出仅依赖动态精度的海上起重补偿等任务不需据年限例行再校准。更换、位置或配置变动、异常状态仍按设备文件检查;这条传感器说明不取消起重设备的检查与维护责任。[3][6]

询价附目标点、运动输入和模式验收表

船舶/起重机、作业半径、目标结构或海床、水深:[ ]

吊物、吊具、绳路、工作模式及载荷表:[ ]

控制目标:高度/张力/三轴转运/组合:[ ]

目标点运动幅度、周期及同时起升任务:[ ]

MRU型号、位置、方向、监测点、实时协议与软件:[ ]

剩余运动或张力允差、统计方式、测点及测试条件:[ ]

驱动、补偿缸/绞车、制动、动力及能量管理:[ ]

失电、无效信号、通信异常、超载和模式切换验证:[ ]

船体接口、空间、环境、维护及认证交付范围:[ ]

关联的应用系统与部件

以下入口来自产品关系,用于继续查阅;具体机型的装配和兼容性仍需对应型号资料。

应用系统

关联部件

资料来源与适用范围

核对日期:2026-10-14。标准公开摘要支持其范围;具体尺寸、公差和验收要求须按约定标准全文及图纸执行。

  1. Huisman:主动、被动与恒张力补偿方案当前网页实际读取:控制目标、绞车/缸式结构与组合方案;特定方案失电响应不赋给所有设备。
  2. Kongsberg MRU 5数据表,388116/E,2025-09两页原厂资料及规格表实际查看;实时/延迟、周期、测点、供电与环境仅适用该传感器。
  3. Kongsberg MRU安装与操作手册,130-0002035/A,2026-0627、67–77、104–105、112、136–140、146页安装、滤波、维护及精度表;10秒实时指标与2025数据表差异已并列,待具体型号确认。
  4. Bosch Rexroth RAHC二次控制绞车资料,RE08026,2008-09六页原厂历史资料,2–5页原理、模式、功率表脚注及系统图实际读取;不将历史功率、节能或补偿百分比当当前通用保证。
  5. MacGregor Colibri三轴补偿起重机与工具当前网页实读:三轴工具/主绞车分工、10–25T主绞车及恒张力/AHC,选配能力不作默认配置或独立认证结论。
  6. DNV:起重设备的设计核验、检验与调试公开服务范围,包括结构、机械、液压、电气和控制安全;不推测未读取的标准测试阈值。
  7. ISO4301-1:2016起重机分类公开摘要2021确认的循环分类,工作循环、载荷谱及平均位移;不是本品类的吨位或补偿精度规定。
  8. DNV:海上起重及甲板设备认证服务范围按用途、客户及船旗/港口要求选择设计与型式认可、检验服务;没有据名称推定本页设备获证。

升沉补偿系统相关厂家

比较厂家官网列出的产品系列,在本页查看资料、准备采购需求。

0 家 · 产品来源可查

采购需求由 CNFX 接收处理。厂家认领标识与产品资料来源分别展示;具体型号、供货及交期以双方确认为准。

常见问题

恒张力绞车一定属于被动升沉补偿吗?

不能这样判断。Huisman把恒张力说明为按拉力反馈维持设定值的控制功能,MacGregor主绞车可同时带恒张力和AHC。看实际结构、反馈及任务。[1][5]

MRU的±50m范围就是机械补偿行程吗?

不是。它是MRU 5的升沉输出范围。缸行程、绞车收放绳与吊钩位移要按实际结构和绳路分别确认。[2][4]

延迟升沉精度更好,可以直接用于实时AHC吗?

PFreeHeave输出延迟数分钟的数据,不能直接当当前运动反馈。AHC应确认实时输出、滤波、坐标及控制接口。[1][2][3]

选好了MRU精度,吊物也能达到同样精度吗?

还要验证安装换算、控制、执行器及机械链。原厂MRU两份文件的10秒实时指标也存在不同写法,具体型号需书面澄清,整机另做动态验收。[2][3][6]

只补偿垂直升沉就等于三轴转运系统吗?

不等于。Colibri把三轴工具机构与主绞车的AHC/恒张力功能分开描述,载荷及工作空间也要按对应机构确认。[5]

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