主动波浪补偿
由 Tord Martinsen, CEO · 2025年10月
主动波浪补偿（AHC）是一种在海上作业期间减少吊机或绞车悬挂载荷垂直运动的方法。与依靠机械弹簧-阻尼系统的被动波浪补偿不同，主动波浪补偿使用由传感器和算法控制的动力液压或电动执行器，主动抵消波浪引起的运动。
AHC 系统常用于水下建造、铺管、ROV 部署、深水钻井以及在恶劣海况下的重型吊装作业。
主动波浪补偿是如何工作的？
主动波浪补偿器至少包括：
- 执行器（可以是直线式如液压缸或旋转式如绞车），带位置测量
- 运动参考单元（MRU），在直列式 AHC 中置于 AHC 上，在集成式 AHC 中置于船舶上
- 足够快速的执行器位置控制（例如液压马达），能够跟随船舶运动
当主动波浪补偿模式开启时，控制系统通过使用执行器主动抵消波浪运动，使载荷在静止参考系中保持静止。
主动波浪补偿效率可达 90% 以上。主动波浪补偿器通常在较长波浪周期下工作效果最佳。
主动波浪补偿器的主要类型
主动波浪补偿器有许多类型，以下是几种主要类型：
- 电动旋转式 AHC，通常最适合较轻载荷
- 液压旋转式 AHC，适用于重型载荷
- 甲板滑轮式 AHC，用于改装
- 顶部直列式 AHC，用于顶部基础 AHC 任务
- 水下直列式 AHC，结合 AHC 与自适应 PHC 的许多特性
Norwegian Dynamics 可以供应所有这些类型，但我们从成本角度建议选择直列式 AHC。水下版本的直列式 AHC 是目前市场上最通用的吊装工具。
主动与被动波浪补偿对比
| 特性 | 主动 (AHC) | 被动 (PHC) |
|---|---|---|
| 能量来源 | 需要外部动力（液压泵站） | 利用载荷自身重力势能 |
| 补偿精度 | 高（>95%可实现） | 中等（60-90%，取决于系统调谐） |
| 复杂度 | 高——传感器、控制器、液压泵站 | 低——无需外部动力或控制器 |
| 成本 | 较高的初始投资和维护成本 | 较低的初始和运行成本 |
| 典型应用 | 精密定位、钻井隔水管 | 水下吊装、着底保护 |
能耗分析
一个简单的例子：在空气中补偿100吨载荷的正弦运动，振幅1米，周期10秒。所需功率峰值约为60 kW。这是相当大的功率需求——需要一套完整的液压泵站来持续提供这种能量。
在第一个红色区域，我们需要增加能量来伸展液压缸，然后让液压缸在载荷重力作用下缩回。在第二个红色区域，我们再次需要增加能量。关键点在于：主动系统需要持续输入能量来跟踪运动，而被动系统仅利用载荷自身的重力势能。
何时选择AHC与PHC
选择主动波浪补偿的情况：
- 需要极高的补偿精度（>95%），例如钻井隔水管张紧
- 载荷重量在作业过程中变化很大
- 需要在接近零速度的情况下精确定位
- 船舶上已有足够的液压功率可用
选择被动波浪补偿的情况：
- 60-90%的补偿效率即可满足作业要求
- 希望降低系统复杂度和维护需求
- 成本敏感或需要快速部署
- 载荷重量相对恒定
