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耙吸船带重力负载液压系统管理维护

作者:钱 明 文章来源:中国水运杂志 日期:2015年05月20日

摘 要:耙吸式挖泥船上许多重型设备的动作是由液压来完成的。实际工作中液压系统容易出现各种各样的故障,而相当一部分故障的发生都是由管理或操作不当造成的。鉴于液压系统是工程船舶的重要组成部分,同时又考虑到工程船液压系统的技术复杂性和设备重要性,作为挖泥船的机务管理人员,应针对液压系统设备的结构和性能,结合自己长期在生产一线的实战经验,加强对带重力负载液压系统日常维护管理。[NextPage]

关键词:耙吸船 液压系统 管理维护

随着国内沿海开发,港口及航道疏浚的工程量大大增加,耙吸式工程船舶的作用显得尤为突出。耙吸式挖泥船的许多重型施工设备动作都是由液压来控制完成的。耙吸式挖泥船带重力负载的液压系统主要分布在耙头、弯管、泥门和液压吊车等处。这些工程机械特点是体积大、重量重,操作起来不太方便。工程机械的动作绝大部分都是由液压来控制的,液压系统在工程船舶及工程机械设备上的应用越来越广泛。它们对船舶的安全运行及营运经济性都产生了极大的影响。然而,液压系统也具有一些众所周知的缺点,运行可靠性较低,维护工作量较大。

船舶液压传动系统构造

船舶液压传动系统是根据液体静压力传递原理实现的,主要由动力元件、执行元件、控制元件和辅助元件四个部分组成。带重力负载的液压系统和普通液压系统一样,也是由动力元件(液压泵)将油箱的液压油抽出,通过控制元件(换向阀)将油液送往各执行元件(油缸或油马达),完成所需的动作。

带重力负载的液压系统其重型设备的动作都是由液压油缸和液压马达来完成的,油缸和马达都是将液压油的压力能转换为机械能。油缸是输出直线运动,马达是输出回转运动。但从工作原理来说,任何容积泵(除结构上有吸、排单向阀外),只要提供压力油,都能被驱动回转而成为油马达。但油泵大部分不可逆转,而马达一般都可以正、反转。马达的种类较多,船上带重力负载的一般采用低速大扭矩液压马达,主要以径向柱塞式和叶片式居多。径向柱塞式密封性好,便于采用高压油;叶片式密封性相对较差,多用于中、低压场合。

液压马达在使用中要注意工作油压和工作转速不能超过其规定数值,输出轴和传动轴要保证一定的同心度。初次安装使用时,壳体内应灌满工作油,壳体上的泄油管接口一般应朝上。在低温场合起动时应先作轻负荷运转,切记不要将热油突然供入冷态的液压马达中,以免发生配合面咬伤事故。

带重力负载的液压系统一般通常设平衡阀和刹车油缸,平衡阀有单向和双向平衡阀之分,平衡阀的主要作用是产生背压,防止负载因自重下落,使运动平稳。其主要目的是克服系统失压或在操作过程中停顿时,产生的惯性而导致重力负载的下滑。一般平衡阀采用液控单向节流设计,实现液控单向阀和单向节流阀的控制功能。

平衡阀在单杆液压缸液压平衡回路中(如:耙吸船的锥形泥门启闭),是在换向阀处于中位(为了安全,应始终使用闭中位的方向阀)时,平衡阀保持垂直放置的液压缸不因自重而下落。当换向阀交叉油路供油时,液压油经过平衡阀(起单向阀作用),推动液压缸活塞提升负载。这时如果液压泵到平衡阀之间的液压油管破裂,压力下降,由于负载压力作用,主阀立即关闭,油缸保持在工作位置。当换向阀平行油路进行工作时,由平衡阀的开口面积、开启压力和开口压差决定了液压阀的反向流量。这本身决定于液压缸另一侧的进口流量,从而防止液压缸失控。这时如果在方向阀与平衡阀之间发生管子破裂,不会影响负载的下放操作,起到安全作用。

平衡阀在起重机的液压机械联合制动回路中(如:耙头和弯管绞车收放),在换向阀处于中位时两个油口一般都要连接油箱,这样才能保证马达回路中没有压力,靠弹簧力制动液压马达。当马达起升重物时,换向阀的交叉回路进入工作,液压油在推动马达的同时通过梭阀给制动油缸下腔供油,解除马达的制动,实现起重机的提升。在下放重物时,换向阀的平行回路进入工作,同样液压油在推动马达的同时通过梭阀给制动油缸下腔供油,解除马达的制动,进行下放动作。下放速度由平衡阀的开口面积、开启压力和开口压差决定了液压阀的反向流量,从而防止马达失控。这时如果在方向阀与平衡阀之间发生管子破裂,不会影响负载的下放操作,起到安全作用。

带重力负载的液压系统故障排查

一般情况下,带重力负载的液压系统出现故障主要表现在:管路泄漏、阀件内部弹簧断裂、液压阀件卡滞无法动作或动作不灵活、压力调节不正确、阀与阀座密封问题导致泄漏等几个方面。耙吸船带重力负载的液压系统日常维护需特别注意。油马达在初次使用或解体后重新安装时,壳体内应注满液压油。液压油缸在使用过程中尽可能套上可伸缩的防护罩,不使用时尽量将柱塞收回缸体里。各类暴露在室外的阀件阀体、接头及调节螺钉应进行相应的包扎或涂抹牛油以防腐蚀。平时要经常检查系统有无泄漏,应定期检查绞车齿轮箱的油位和油质,必要时添加或更换。

对平衡阀的背压调节较为重要。背压过大将造成运动速度缓慢,系统噪音大。背压过小起不到制动和保压的效果。平衡阀压力的调节应在空载情况下或在架子上,做好相应的安全防护(如:加装保险),要在保证安全的情况下才能调节。调节前应注意调节螺钉的原始位置(建议做上记号),松开调节螺丝锁紧螺帽,压力调节螺钉调节时要分次小幅度调节且做好记号,边调边试,边试边调。调整后要将锁紧螺帽锁死,并将调节螺钉抹上黄油以防锈蚀。[NextPage]

耙吸船带重力负载液压系统的故障五花八门,较容易出现的故障现象就是负载下滑或提升无力。对于这些常见故障作为机务管理人员应当能够及时排除。例如:耙吸式挖泥船只要施工就涉及到放耙和收耙的动作,而在施工过程中经常出现耙头下滑(船员俗称滑耙),导致闷耙,使施工效率明显降低,这就需要对滑耙现象进行排除。基本步骤是将耙头提升至水面上,观察其下滑的速度,然后将耙头上架,备好绞车保险销应急时用,对耙头绞车的平衡阀进行调节,调节前应注意调节螺钉的原始位置(建议做上记号),松开调节螺丝锁紧螺帽,压力调节螺钉调节时要分次小幅度调节且做好记号,调节过程中要反复试收和试放耙头,以肉眼看不出下滑为准,调整后要将锁紧螺帽锁死。总之,液压系统出现故障都要由易到难,耐心的逐步排查。

日常维护注意事项

选取适宜的液压油品。液压系统运行故障的80%是由液压油引起的,正确合理地选用液压油有利于液压系统和设备的安全高效运行。

防止固体杂质混入液压系统。液压系统中的液压阀件都很精密,油道和配合间隙很小。如节流孔、阻尼孔、阀口等,若固体杂质入侵将造成拉伤、发卡、油道堵塞等,将造成相对运动部件的异常磨损,导致元件泄漏增加或动作失灵,油泵吸油阻力过大产生噪音或震动等。因此防止固体杂质混入液压系统尤为重要。

防止空气入侵液压系统。常压常温下液压油中含有容积比为6~8%的空气,当压力降低时空气会从油中游离出来,气泡破裂使液压元件发生“气蚀”。大量空气进入油中将使“气蚀”现象加剧,出现液压油压缩性增大、工作不稳定、降低工作效率、执行元件出现工作“爬行”等不良后果,此外空气还会使液压油氧化而加速油的变质。

防止水入侵液压系统。液压油中含有过量水分,会使液压元件锈蚀、油液乳化变质、润滑油膜强度降低,降低油的润滑性能,增加油液的酸值,导致元件使用寿命缩短,泄漏增加。

加强液压系统及设备的维护保养。液压系统运行前要进行常规检查,液压系统运行中要进行巡回检查,通过看、闻、听、摸等方式方法,发现异常应立即分析原因并及时处理,以消除安全隐患。严格按照设备维护保养说明书的要求,及时更换易损耗易老化的元件(如:耐油橡胶圈、滤芯等),定期用同牌号的液压油对管路、油箱、滤清器等进行清洗。工程船施工的特点是纬度跨度大,通常情况在低温下,应事先打开液压油箱加热装置,当油温达到一定温度后再进行暖机运转,尤其是环境温度低于10℃时,需要进行暖机运转,起动液压泵电机空载怠速运转3~5分钟后,使液压油升温达标后方可加载运行,必要时更换低粘度液压油。

规范液压系统及设备的操作使用,操作时尽量柔和平顺,液压阀开、闭不能过猛过快,避免使工作装置部件运动到极限位置,以免产生过大的冲击负荷,减少机械故障的发生率。

耙吸船带重力负载液压系统的正确管理和维护,对船舶的安全生产和正常运行来说至关重要。

参考文献:

【1】林建亚,何存兴主编.液压元件.北京:机械工业出版社,1988

【2】林济猷.液压油概论.北京:煤炭工业出版社,1986

【3】胜帆,罗志骏主编.液压技术基础.北京:机械工业出版社,1985

【4】夏志新.液压系统污染控制.北京:机械工业出版社,1992

【5】曾祥荣,叶文柄,吴沛荣编著.液压传动.北京:国防工业出版社,1980

(作者单位:长江南京航道工程局)

(中国水运杂志)

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