“航浚22”耙吸式挖泥船泥門液壓系統(tǒng)技術(shù)改進(jìn)

孫超 沈偉

摘 要：耙吸式挖泥船泥門通過液壓油缸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)泥門的開啟、關(guān)閉。作為挖泥船從下耙、挖泥、航行、拋泥的最后一道關(guān)卡，泥門的關(guān)閉狀況直接影響到挖泥的產(chǎn)量、效率。鑒于耙吸式挖泥船泥門液壓系統(tǒng)配套廠家不同，本文所述泥門液壓系統(tǒng)技術(shù)改進(jìn)僅適用于“航浚22”。

關(guān)鍵詞：航浚22;耙吸式挖泥船;泥門;液壓系統(tǒng)改進(jìn)

中圖分類號(hào)：U674.31 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006—7973（2020）07-0135-02

“航浚22”耙吸式挖泥船在施工作業(yè)過程中，出現(xiàn)挖好的泥裝艙后，在航行去拋泥的過程中，泥漿水會(huì)泄漏的現(xiàn)象。經(jīng)過檢查判斷，是泥門密封圈損壞或者泥門變形導(dǎo)致了泥漿水從泥門密封處泄漏。造成該現(xiàn)象的發(fā)生主要是泥門液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的缺陷造成的，通過了解實(shí)際液壓原理，結(jié)合相關(guān)的理論計(jì)算并參考液壓設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，本文提出了液壓系統(tǒng)改進(jìn)方案。

1故障現(xiàn)象及診斷

查看“航浚22”耙吸式挖泥船液壓系統(tǒng)各部分參數(shù)和閥件、油缸、管路等情況，在把出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象的泥門閉合到位，使系統(tǒng)壓力上升到18MPa，進(jìn)行挖泥裝艙作業(yè)，在航行去拋泥的過程中，還是出現(xiàn)艙內(nèi)泥泄漏到海里的現(xiàn)象。通過檢查泥門結(jié)構(gòu)和查看液壓原理圖，判斷航行途中泄漏主要原因是由于泥門油缸不保壓導(dǎo)致泥門下滑關(guān)不死，以及泥門密封圈損壞或泥門局部變形這兩個(gè)原因造成。泥門油缸下滑主要由泥門油缸、保壓閥有內(nèi)部泄漏或者油缸與保壓閥之間液壓管路有外泄漏油引起。通過測壓裝置檢查液控單向閥的保壓腔，壓力表顯示壓力18MPa，隔30分鐘觀察壓力表，壓力仍舊保持在18MPa，說明泥門保壓液控單向閥和油缸內(nèi)部無泄漏。檢查油缸與保壓閥之間的液壓管路，沒有液壓油的外泄現(xiàn)象，可以得出泥門油缸保壓狀況良好，壓力沒有下降，因而泥門油缸沒有下滑故障，艙內(nèi)的泥漿水泄漏不是泥門油缸不保壓造成泥門下滑引起的。而是由于泥門密封圈損壞或者泥門局部變形，形成不了密閉空間，造成了泥漿水外漏，造成該現(xiàn)象的發(fā)生主要與泥門液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的缺陷有關(guān)。船上實(shí)際液壓原理圖見下圖：

在圖1中，圖號(hào)①液壓油泵;②單向閥;③電磁溢流閥;④回油過濾器;⑤電液換向閥;⑥液控單向閥（保壓閥）;⑦單向節(jié)流閥;⑧泥門油缸;⑨接近開關(guān);⑩泥門; 測壓接頭。

泥門旁安裝有上升、下降兩個(gè)接近開關(guān)。當(dāng)液壓油由電磁溢流閥1DT得電建立壓力后，同時(shí)電液換向閥右側(cè)3DT得電，液壓油進(jìn)入泥門油缸下腔無桿腔，泥門油缸活塞桿伸出，泥門緩慢打開拋泥，泥門打開到一定位置感應(yīng)下降的那個(gè)接近開關(guān)，接近開關(guān)發(fā)訊，電磁溢流閥和電液換向閥同時(shí)失電，泥門打開的動(dòng)作自動(dòng)停止。當(dāng)電磁溢流閥1DT和電液換向閥另一側(cè)2DT同時(shí)得電，泥門開始上升關(guān)閉。正常情況下，泥門上沒有石頭等硬物粘在泥門密封面上的話，泥門開始在液壓系統(tǒng)空載低壓的情況下關(guān)閉。當(dāng)泥門的上下兩個(gè)面接觸，壓力開始上升，慢慢壓緊，壓力上升到系統(tǒng)設(shè)定壓力18MPa，泥門全部關(guān)緊到位同時(shí)感應(yīng)接近開關(guān)，停止動(dòng)作。泥門關(guān)閉開始上升時(shí)是空載，系統(tǒng)壓力小，只有4MPa～6MPa左右，當(dāng)上升關(guān)閉到離接近開關(guān)一定距離，如果存在石頭等硬物卡在泥門密封面將無法關(guān)緊泥門，泥門不能正常到達(dá)設(shè)定位置感應(yīng)接近開關(guān)并自動(dòng)停止。為了使泥門能夠關(guān)閉，液壓系統(tǒng)壓力上升，開始硬拉泥門，泥門油缸鎖緊時(shí)最大拉力為：

F拉=Pn*S=Pn*3.14*（D2/4-d2/4）=1800*3.14*（25*25/4-14*14/4）=606177N

備注：泥門液壓油缸技術(shù)參數(shù)（型號(hào)：HSG-250/140-1050）。

其中，油缸缸徑D：Φ250mm;

桿徑d：Φ140mm;

行程：1050mm;

設(shè)計(jì)壓力：Pn=18MPa=1800N/cm?。

當(dāng)泥門開始關(guān)閉，還沒有達(dá)到接近開關(guān)上限位置，如果這時(shí)有石頭等硬物卡在密封面，引起液壓系統(tǒng)壓力逐漸上升并達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定壓力18MPa，同時(shí)油缸產(chǎn)生的拉力也逐漸變大甚至達(dá)到最大拉力606177N。這么大的拉力持續(xù)作用在泥門接觸面上，使泥門密封圈壓壞或者泥門局部變形，形成不了密閉空間，造成漏泥的現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，將嚴(yán)重影響船舶挖泥作業(yè)的產(chǎn)量和效率。

2改進(jìn)方案

泵源電磁溢流閥采用二級(jí)壓力調(diào)節(jié)閥，同時(shí)采用泥門上升接近開關(guān)2個(gè)，來控制泥門的關(guān)閉動(dòng)作（見下原理圖）。

系統(tǒng)電磁溢流閥壓力設(shè)有2級(jí)壓力，一級(jí)壓力為低壓，設(shè)定6MPa，從開始關(guān)泥門到感應(yīng)到泥門的一個(gè)低位置接近開關(guān)時(shí)使用;二級(jí)壓力為18MPa高壓，在泥門鎖緊時(shí)使用。泥門關(guān)閉時(shí)設(shè)有2個(gè)接近開關(guān)，一個(gè)為泥門初步到位接近開關(guān)，另一個(gè)為鎖緊到位接近開關(guān)。整個(gè)動(dòng)作步驟如下：二級(jí)壓力電磁溢流閥2DT和電液換向閥4DT得電，泥門油缸活塞桿收回，泥門開始關(guān)閉，這時(shí)由于是空載，系統(tǒng)壓力很低，不會(huì)超過6MPa;當(dāng)上升到一定位置能夠感應(yīng)到一個(gè)泥門初步接近開關(guān)時(shí)，表示此時(shí)沒有石頭等硬物卡在泥門上，接近開關(guān)發(fā)訊，駕駛臺(tái)上指示燈亮，動(dòng)作自動(dòng)停止;說明沒有異物卡泥門，可以開始泥門高壓鎖緊動(dòng)作，這時(shí)可以按下駕駛臺(tái)鎖緊按鈕，二級(jí)壓力電磁溢流閥1DT和電液換向閥4DT得電，泥門開始高壓并緊，壓力緩慢上升到18MPa，同時(shí)感應(yīng)到另一個(gè)鎖緊到位接近開關(guān)，泥門鎖緊，同時(shí)接近開關(guān)發(fā)訊，駕駛臺(tái)上鎖緊到位指示燈亮，動(dòng)作自動(dòng)停止。如果進(jìn)行第一步泥門關(guān)閉動(dòng)作時(shí)，泥門初步到位接近開關(guān)沒有感應(yīng)到，駕駛臺(tái)指示燈沒有亮起，說明泥門上有異物，需要清除。這是由于是低壓電磁溢流閥工作，最高壓力6MPa，產(chǎn)生的拉力較小，不會(huì)對(duì)泥門密封圈和泥門造成很大損傷和塑性變形，能有效保護(hù)泥門和密封面。此時(shí)，操作駕駛臺(tái)上泥門鎖緊按鈕，由于PLC程序里設(shè)定有互鎖保護(hù)功能，電磁閥不會(huì)得電，鎖緊動(dòng)作不會(huì)發(fā)生。只有當(dāng)泥門初步到位接近開關(guān)指示燈亮，才能進(jìn)行泥門鎖緊動(dòng)作，更好地避免誤操作引起的泥門和密封圈損壞。

3結(jié)語

經(jīng)過實(shí)踐證明，通過PLC程序修改和液壓系統(tǒng)的改進(jìn)，有效地降低了泥門密封圈損壞或者泥門局部變形故障，提高了船舶生產(chǎn)產(chǎn)能和效率。

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