絞吸式挖泥船定位樁液壓系統(tǒng)故障排除

王曉東

(大連奧凱液壓機電有限公司,遼寧 大連 116033)

絞吸式挖泥船定位樁液壓系統(tǒng)故障排除

王曉東

(大連奧凱液壓機電有限公司,遼寧 大連 116033)

定位樁之類的大型重載翻轉機構不宜設置流量調節(jié)閥進行同步調節(jié)，大型重載翻轉機構作業(yè)前應該進行系統(tǒng)測試，液壓系統(tǒng)應該設置壓力監(jiān)控及報警裝置，以確保操作安全。

挖泥船;定位樁;液壓系統(tǒng);同步調節(jié)

Abstract:The large-scale heavy duty reversing mechanism like the spud pile should not be set with flow control valve and be controlled isochronously.A safety test should be made systematically before the large-scale heavy duty reverisng mechanism works.The hydraulic system of spud pile should be installed by pressure warning unit to insure operational safety.

Keywords：dredger;spud pile;hydraulic system;synchrodrive adjust

絞吸式挖泥船在疏浚作業(yè)時，定位樁要垂直立起插入海底，挖泥船在結束作業(yè)時，定位樁要水平放倒在船上，以便安全航行。由于挖泥船定位樁高達幾十米、質量近百噸，加之海上風浪影響，安全立放定位樁是值得研究的問題。

金港008絞吸式挖泥船在曹妃甸港作業(yè)完畢，船舶需要駛離作業(yè)區(qū)，船員操作立放樁機構，出現(xiàn)立放樁油缸油口噴油，油缸無法動作的故障，因此船方報修，并要求維修人員協(xié)助完成倒樁操作。

1 故障情況

金港008是一艘作業(yè)能力4 500 m3/h的非自航絞吸式挖泥船，船上有主、輔定位樁各一根，定位樁高達46 m，質量為100 t， 故障情況是空載向上頂升輔助定位樁油缸，油缸不動作，油缸管接頭噴油后緊急停機。

沿著立放樁系統(tǒng)管路對整個機構進行觀察；在油缸下面甲板上一灘油里，發(fā)現(xiàn)一個變形的紫銅墊，可看出紫銅墊內孔明顯被高壓油沖大了；輔樁油缸支架的軸承座，表面有一道焊縫，顯然是機械或液壓原因導致的軸承座裂紋損傷，損傷側油缸體略微傾斜，由于船員更替，無法了解這道焊縫產(chǎn)生的原因。但這道焊縫說明軸承座曾受力異常，提示倒樁作業(yè)風險很大。

2 原因分析

定位樁立放是通過2只油缸推拉轉動臂實現(xiàn)的，根據(jù)液壓原理圖初步分析故障原因是：左側油缸上腔(有桿腔)無法回油，無桿腔活塞面積大于有桿腔面積，上腔(有桿腔)將產(chǎn)生增壓，因此上腔壓力，大于系統(tǒng)壓力；右側油缸上升快，左右油缸剛性連接，左側油缸被右側油缸帶動，進一步加大左側油缸上腔壓力。當左側油缸上腔(有桿腔)無法回油時，左側油缸上腔壓力為P：

P=2PsA/A1，

(1)

式中：Ps為系統(tǒng)壓力;A為無桿腔面積;A1為有桿腔面積。

由于活塞桿要承受定位樁重力，故活塞桿較粗，從外表目測，無桿腔面積至少為有桿腔面積2倍以上，可知左側油缸上腔故障壓力大于4倍系統(tǒng)壓力，這應該是管接頭噴油，銅墊被沖大的原因。

因此初步判斷：由于油液雜質，液控單向閥閥芯或平衡閥閥芯卡阻，導致閥芯閉鎖，使左側油缸上腔(有桿腔)無法回油。

3 維修過程

1)確認油缸處于原始位置，缸內無壓力后，拆檢液控單向閥及平衡閥，未見異常。

2)檢查單向節(jié)流閥，發(fā)現(xiàn)左側油缸上端單向節(jié)流閥手柄被扭死，油路不通，將手柄 打開后，降低系統(tǒng)壓力，點動空載試車，油缸升降未見異常。

3)提高系統(tǒng)壓力為正常工作壓力試車，發(fā)現(xiàn)油缸空載下降回油背壓高達14 MPa。由于倒樁時定位樁的重量作用在油缸下腔，倒樁過程是變負載工況，定位樁重心相對鉸接點力臂變化，定位樁的重量作用在油缸下腔的力會逐漸增大，這樣油缸下腔所受壓力將有可能超過油缸允許壓力，這樣倒樁作業(yè)是極其危險的。對油缸下腔單向節(jié)流閥進行調節(jié)，進行第二次空載試車，空載回油背壓降到7 MPa(估計是因油缸離泵源較遠，管路長，沿程阻力大加上元件的液阻影響)。

4 系統(tǒng)調試

輔樁機構曾經(jīng)進行過維修，這次輔樁左側油缸又承受異常高壓，不知油缸密封是否受損。在倒樁作業(yè)時，如果一個油缸出現(xiàn)內外泄，定位樁重量將作用在另一個油缸上，出現(xiàn)偏載，這種現(xiàn)象是很危險的，因此制定了系統(tǒng)調試檢測方案，對立放樁液壓系統(tǒng)性能進行檢測，確保倒樁作業(yè)安全順利。

1)檢查油箱油位，防止吸空。

2)空載試車，觀察定位樁油缸有無機械卡阻，異常抖動的情況。

3)空載試車，油缸升降一個滿行程排除油缸內空氣。

4)提高系統(tǒng)壓力，檢查系統(tǒng)元件、管路耐壓能力及密封性能。

5)檢查油缸內外漏。

6)點動升降油缸，檢查定位樁油缸同步性。

7)倒樁異常情況應急處理(與船方探討)。

在對液壓系統(tǒng)進行安全測試評估后，交付船方使用，完成倒樁作業(yè)。

5 結束語

此次故障表面上看是由于船方人員誤調單向節(jié)流閥手柄造成的，但根本原因是由于液壓系統(tǒng)設計缺陷造成的，盡管挖泥船液壓系統(tǒng)圖紙署名是國內某權威機構(沒有說明是自主設計還是引進國外的設計)，但定位樁立放液壓系統(tǒng)設計是有待商榷的，原因如下。

1)本系統(tǒng)中單向節(jié)流閥起到限制油缸速度和兩缸粗略同步的作用， 系統(tǒng)中平衡閥和手動比例閥可以調節(jié)油缸升降速度，系統(tǒng)無需再用單向節(jié)流閥調節(jié)速度。

2)2個油缸已經(jīng)剛性連接在一起，屬于機械同步，故無需再用單向節(jié)流閥調節(jié)同步。

3)2個油缸是機械剛性連接的，連接機構龐大，現(xiàn)場不可能將2個油缸的連接機構斷開單獨調節(jié)油缸同步，而2個油缸剛性連一起調節(jié)單向節(jié)流閥，油缸是否同步不易觀察，即使能夠調節(jié)同步，如果油溫和負載變化，單向節(jié)流閥調節(jié)效果無穩(wěn)定性，用單向節(jié)流閥調節(jié)也沒有多大意義。

4)單向節(jié)流閥手柄暴露在外，存在閑雜人員誤動的可能，這種誤動可能造成極其重大事故，這次故障就是因此引起。

總之，定位樁似定海神針，如果倒樁失控，后果不堪設想，為確保倒樁作業(yè)萬無一失，立放樁之前，進行系統(tǒng)測試是很有必要的。定位樁作為絞吸式挖泥船的一項重要裝備，國內的技術還不夠成熟，缺乏自主設計能力，定位樁立放會受到風浪，浮力變化影響，受力復雜，因此，對定位樁立放裝置的研究是一個值得關注的課題。因此立放樁液壓系統(tǒng)，應該設置異常壓力監(jiān)測報警裝置以及備用應急油源，確保立放樁安全。

王曉東(1965-)，男,山東蓬萊人,工程師,學士,主要從事液壓系統(tǒng)設計維護工作。

U674.31

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.05.006

2017-05-16