CN101876595B - 液压起网绞车能量回收试验台 - Google Patents

Abstract

一种液压起网绞车能量回收试验台，用于液压起网绞车进行寿命试验和性能测试，该液压起网绞车包括绞车马达，该液压起网绞车能量回收试验台包括液压系统和钢丝绳卷绕系统，液压系统和绞车马达通过钢丝绳卷绕系统相互作用，该液压系统包括加载泵，其特征在于，绞车马达的正向卷取工况为参考，加载泵的出油口连接第一支路，该第一支路将加载泵的油路汇合到绞车马达的进油路中。该试验台能实现能量的回收再利用。

Description

液压起网绞车能量回收试验台

技术领域

本发明涉及一种用于对液压绞车及渔船起网设备进行寿命试验和性能测试的试验装置。

背景技术

由于海上捕捞作业的特殊工况，捕捞装备不但要求功能齐全，在性能上还必须具有相当的可靠程度，必须通过相关试验认可后方能装船使用。因此需要一种能满足大型捕捞设备科研试验与检验的综合性实验平台。建设该专业的功能性实验平台的目的是测试重要电气和液压元器件以及设备总体的技术性能与可靠性，并为捕捞装备的关键技术研究和设计选型提供依据。

液压起网绞车试验台，作为整个功能性实验平台的一部分，旨在对渔船绞车进行寿命试验和性能测试。然而，传统的液压起网绞车试验台(如节流型)都是将加载泵的出口高压油通过节流阀流回油箱，在这个过程中，高压油的能量全部转化为热能，通过各种方式散发出去白白浪费。而进行寿命试验，又需要试验台长时间的运转，这样就势必造成巨大的能量浪费。非但如此，节流损失产生的热量会使系统的液压油温度过高，会严重影响机器的正常使用、降低液压元件的使用寿命，并增加工程机械的维修成本，甚至造成严重后果。因此，在液压起网绞车试验台中运用能量循环利用的新技术，那么在很大程度上能减少能量的浪费，并减少节流发热，不但有益于整个系统的长时间正常运转，而且其产生的经济效益也将非常可观。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液压起网绞车能量回收试验台，解决传统的液压绞车试验台运作时能量浪费、液压油温度过高等问题，实现能量的回收再利用。

为实现前述目的，本实用新型的液压起网绞车能量回收试验台，用于液压起网绞车进行寿命试验和性能测试，该液压起网绞车包括绞车马达，该液压起网绞车能量回收试验台包括液压系统和钢丝绳卷绕系统，液压系统和绞车马达通过钢丝绳卷绕系统相互作用，该液压系统包括加载泵，其特点是，绞车马达的正向卷取工况为参考，加载泵的出油口连接第一支路，该第一支路将加载泵的油路汇合到绞车马达的进油路中。

所述的液压起网绞车能量回收试验台，其进一步的特点是，该第一支路连接有第二支路，该第二支路中设置有常用溢流阀，用于调节该第一支路的压力。

所述的液压起网绞车能量回收试验台，其进一步的特点是，该第一支路还连接有第三支路，该第三支路和该第二支路并联，该第三支路中设置备用溢流阀，该备用溢流阀和该常用溢流阀配合使用，在第一工况，备用溢流阀的溢流压力大于常用溢流阀的溢流压力，在第二工况，常用溢流阀的溢流压力大于备用溢流阀的溢流压力。

所述的液压起网绞车能量回收试验台，其进一步的特点是，该液压系统还包括第一补油泵，该第一补油泵连接至该第一支路，为该第一支路供油。

所述的液压起网绞车能量回收试验台，其进一步的特点是，第二支路中还设置有流量计，该流量计测量该常用溢流阀的溢流量，它的测量值被用于对补油泵1和加载泵10的控制。

所述的液压起网绞车能量回收试验台，其进一步的特点是，该液压系统还包括第二补油泵和一换向阀，在换向阀的第一连通位置，该第二补油泵为加载泵供油，且绞车马达输出的系统回油通过一溢流阀溢流，在换向阀的第二连通位置，该第二补油泵为绞车马达供油，且加载泵输出的系统回油通过该溢流阀溢流。

本实用新型的有益效果是：加载泵出口的高压油没有通过节流阀流回油箱，而是汇合到绞车马达的进油路中继续工作，实现能量的回收再利用，提高能量的利用效率，既不影响试验台的功用性能，又节能环保，提高使用的经济效益。

附图说明

图1是液压起网绞车能量回收试验台的液压系统图。

图2是正向卷取工况加载泵排量q_po理想曲线图。

图3是反向收绳工况加载泵排量q_po理想曲线图。

具体实施方式

结合图1，下面先分别描述液压系统中各液压元件。在下面的描述中，为简化系统，绞车马达和减速箱视为一个整体作为当量绞车马达；加载泵和增速箱视为一个整体作为当量加载泵。

如图1所示，补油泵1在进行液压绞车试验时，补油泵1供应的高压油主要用于补充绞车马达和加载泵的泄漏量、溢流阀的溢流量(溢流量设定为10L/min)，以及绞车马达与加载泵连接油路由于两者排量与转速不一致所引起的流量差。调节补油泵1的供油压力，就可以调节系统的负载(即钢丝绳拉力)的大小。

补油泵2在正向卷取时，补油泵2为加载泵10补充低压油，克服系统的摩擦阻力，推动整个系统正向运转；在反向收绳时，补油泵2为绞车马达补充低压油，推动整个系统反向运转。通过调节辅助泵2的输出流量，即可调节加载泵和绞车马达的转速，从而调节钢丝绳的卷取速度。

安全阀3最好是选用先导式电磁溢流阀作为安全阀。此阀可以手动调节设定溢流压力，还可以随时卸荷，卸荷通过先导的二位电磁阀控制，用于保护补油泵1和整个液压系统。

安全阀4与安全阀3类似，用于保护补油泵2。

三位电液换向阀5用于切换正向卷取和反向收绳两种工况。当正向卷取时，电液换向阀5处于右位；当反向收绳时，电液换向阀5处于左位。

电液比例溢流阀6采用电液比例控制。在正向卷取时，绞车马达输出的系统回油通过溢流阀6溢流，调节其溢流压力就可调节马达的出口压力；在反向收绳时，加载泵输出的系统回油通过溢流阀6溢流，调节其溢流压力就可调节加载泵的出口压力。

电液比例溢流阀7采用电液比例控制，通过保持小流量的溢流，可以保持补油泵1的泵油压力等于电液比例溢流阀7的设定压力。调节此电液比例溢流阀7的溢流压力，即可调节泵1的出口压力，也就是加载泵与绞车马达之间回收油路的压力，进而调节钢丝绳的拉力。

电液比例溢流阀8采用电液比例控制，其额定流量大于电液比例溢流阀7的额定流量。电液比例溢流阀8的作用是与电液比例溢流阀7配合使用，调节加载泵与绞车马达之间回收油路的压力，从而控制系统负载和钢丝绳拉力。正、反向工况的大多数情况下，需要补油泵1正常工作，为回收油路补充高压油，这时将溢流阀8的溢流压力调高，只有溢流阀7保持小流量的溢流，用以调节油压。而在某些阶段，比如反向收绳时，绞车马达的出口油量远大于加载泵的入口油量，回收利用的高压油足以保证系统正常运转，而且还有较大流量的盈余，就不需要补油泵1补油了。这时候，由于溢流量较大，为保护流量计F₁，将溢流阀7的溢流压力调高，只有溢流阀8工作，由溢流阀8调定回收油路的油压和钢丝绳的收绳拉力。

加载泵10选取电液比例控制的变量马达，可以正转和反转。正向卷取时，将其作为加载泵使用，其进油压力就是补油泵2的出口压力，而出油压力(通过溢流阀7或8进行调节)就是回收油路的压力。在补油泵2的协助下，加载泵吸入低压油，输出高压油，形成负载，为系统加载。影响负载大小的因素有两个，其一是加载泵的排量；其二是加载泵出油和进油的压差。反向收绳时，加载泵10和绞车马达进行了角色互换。加载泵10作为马达使用，而绞车马达则成了反向收绳时的加载泵，为系统加载，绞车马达的排量和进出口液压油的压差成为控制钢丝绳拉力的两个因素。

扭矩仪11安装在增速箱12和加载泵10之间，用于检测增速箱12输出的扭矩和加载泵10的转速。它所检测出的扭矩和转速的数值将用于对系统的控制。如增速箱高速轴的最高允许转速为1500r/min，若扭矩仪测出的转速高于1500r/min，便可减少补油泵2的输出流量，降低加载泵10的转速，即增速箱高速轴的转速。

增速箱12安装在辅卷筒13与加载泵10之间，起到增速降扭的作用。正向卷取时，绞车马达带动主卷筒15，再通过钢丝绳带动辅卷筒13，增速箱12就将辅卷筒13的转速增高、扭矩降低后传递下去，带动加载泵10。而反向收绳的时候，增速箱12做减速箱用。

转速传感器14检测主卷筒的转速，即当量马达(绞车马达)的当量转速，为系统的控制提供数据。比如在正向卷取初始阶段以及反向收绳末尾阶段，根据测量的当量转速的数值与标定转速对比，过高时则减少补油泵2的流量来调低主卷筒的转速(即当量转速)，过低时则增加补油泵2的流量来调高主卷筒15的转速，由此来维持当量转速的恒定。

液压绞车9，整个液压绞车由液压马达、减速箱、主卷筒、机架、支撑轴以及带单向平衡阀的配流器等几个部分组成。其中绞车马达与加载泵10相对应，减速箱和增速箱12相对应，这些命名都是根据正向卷取工况而定的，反向收绳时，它们两两之间分别进行角色互换。

流量计F₁测量溢流阀7的溢流量，它的测量值被用于对补油泵1和加载泵10的控制。在正向卷取时，流量计F₁用于调节补油泵1的排量，使其输出合适的补油流量，控制通过流量计F₁的流量为预定流量(10L/min)。若超出预定流量，则减小补油泵1的排量；若不足预定流量，则加大补油泵1的排量。在反向收绳的初始阶段，流量计F₁用于控制加载泵10的排量，控制通过流量计F₁的流量为预定流量(10L/min)，若超出预定流量，则减小加载泵10的排量；若不足，则加大加载泵10的排量。在反向收绳的末尾阶段，加载泵10全排量工作，溢流阀7和流量计F₁不工作，多余的油从溢流阀8溢流。

压力变送器P₁、P₂、P₃检测各主要油路上的压力，起到控制和显示作用。

压力变送器P₁——检测回收油路的压力。当正向卷取时，检测绞车马达的入口压力，也是加载泵10的出口压力；反向收绳时，检测绞车马达的出口压力，也是加载泵10的入口压力。

压力变送器P₂——当正向卷取时，检测绞车马达的出口压力；当反向收绳时，检测补油泵2的出口压力，即绞车马达的入口压力。

压力变送器P₃——当正向卷取时，检测补油泵2的出口压力，即加载泵10的入口压力；当反向收绳时，检测加载泵10的出口压力。

另外，本发明的液压起网绞车能量回收试验台的控制系统部分包括：

1可编程逻辑控制器(Pro-grammable Logic Controller，简称PLC)作为控制系统处理器，完成液压绞车能量回收试验台的系统控制。

2触摸屏及MCGS嵌入版组态软件，实现了液压绞车能量回收试验台的数据采集，报警提醒、实时显示和历史数据查阅、处理以及打印。

继续参照图1，液压系统的工作流程如下：

当系统处于正向卷取工况时，电液换向阀5处于右位工作；溢流阀7的调定压力根据钢丝绳拉力要求决定，溢流阀8不工作；绞车马达运转产生转矩通过减速箱，减速增扭，传递到主卷筒15上，使其转动卷取钢丝绳；钢丝绳带动辅卷筒13转动，释放钢丝绳，同时通过增速箱12，增速降扭，带动加载泵10转动，加载泵10输出的流量通过支路1提供给绞车马达，实现能量回收。补油泵1供应的流量主要补充绞车马达和加载泵10的泄漏量、溢流阀7的溢流量以及绞车马达与加载泵连接油路由于两者排量与转速不一致所引起的流量差，通过流量计F₁检测溢流阀7的溢流量调节补油泵1的排量。补油泵2向加载泵10低压供油，驱动加载泵10克服系统运行阻力。在正向卷取的初始阶段，通过转速传感器14检测主卷筒15转速，调节补油泵2的流量，维持主卷筒15转速恒定为某一设定值；随着主卷筒15与辅卷筒13的卷绳容量变化引起的直径比逐渐增大，加载泵10的转速不断增大，在正向卷取的后半阶段，由于增速箱12有转速限制(1500r/min)，自动调节补油泵2的流量，使加载泵10的转速恒定为限制转速。

在正向卷取初始阶段，如图2，线段ab表示当主卷筒15与辅卷筒13直径比相差较大时，当量加载泵的最大排量小于系统所需的实际当量加载泵排量，此时调节当量加载泵为全排量工作，调节溢流阀6的调定压力。随着主卷筒15与辅卷筒13的卷绳容量变化引起的直径比逐渐增大，曲线1逐渐逼近加载泵10最大排量，溢流阀6的调定压力不断减小。随后保证溢流阀6的调定压力和补油泵2的出口压力不变，调节当量加载泵排量，变化情况由线段bc所表示。线段cd表示在正向卷取结束阶段，当量加载泵最小排量大于系统所需的实际当量加载泵排量，此时调节当量加载泵最小排量工作，补油泵2的出口压力自动升高，完成最后阶段的卷取工作。

当系统处于反向收绳工况时，由于当量马达的输出油量总大于当量加载泵的输入油量，因此补油泵1不工作；电液换向阀5处于左位工作；溢流阀6调定在较小值，保证当量加载泵的出口最小回油压力；当量加载泵驱动辅卷筒转动，同时通过钢丝绳和滑轮带动主卷筒转动，主卷筒驱动绞车马达转动，绞车马达输出的高压油提供给加载泵，实现能量回收。补油泵2向绞车马达提供液压油，驱动绞车马达克服系统运行阻力。

在反向收绳初始阶段，调节补油泵2的流量维持当量加载泵的转速不超过1500r/min，随着主卷筒与辅卷筒的直径比逐渐减小，转速传感器14检测到主卷筒的转速不断增大，当主卷筒转速达到某一设定值时，通过调节补油泵2的流量，使主卷筒转速维持在设定值。加载泵10回油经过换向阀5，再经过溢流阀6回油箱。为使当量绞车马达输出流量能充分提供给当量加载泵回收利用，溢流阀8不工作，溢流阀7工作，其调定压力由收绳拉力所决定。由流量计F₁检测溢流阀7溢流量(保持溢流量为10L/min)控制当量加载泵排量的变化。当量加载泵排量变化曲线如图3中曲线2，但这是一种理想曲线，实际当量加载泵排量变化曲线只能满足线段ef。随着反向卷取，主卷筒与辅卷筒的卷绳容量变化引起的直径比不断减小，在反向收绳结束阶段，当量加载泵最大排量小于系统所需的实际当量加载泵排量，此时控制当量加载泵全排量工作，溢流阀7不工作，溢流阀8工作，其调定压力由收绳拉力所决定，当量马达输出的多余流量通过溢流阀8溢流。

可编程逻辑控制器作为控制系统处理器，编制程序，完成液压起网绞车能量回收试验台的正向卷取工况和反向收绳工况的系统控制。编制MCGS嵌入版组态软件，通过触摸屏实现了液压起网绞车能量回收试验台的数据采集，报警提醒、实时显示和历史数据查阅、处理以及打印。

Claims (2)

1.一种液压起网绞车能量回收试验台，用于对液压起网绞车进行寿命试验和性能测试，该液压起网绞车包括绞车马达，该液压起网绞车能量回收试验台包括液压系统和钢丝绳卷绕系统，液压系统和绞车马达通过钢丝绳卷绕系统相互作用，该液压系统包括加载泵，其特征在于，以绞车马达的正向卷取工况为参考，加载泵的出油口连接第一支路，该第一支路将加载泵的油路汇合到绞车马达的进油路中；该液压系统还包括第一补油泵，该第一补油泵连接至该第一支路，为该第一支路供油；该第一支路连接有第二支路，该第二支路中设置有常用溢流阀，该常用溢流阀用于调节该第一支路的压力，第二支路中还设置有流量计，该流量计测量该常用溢流阀的溢流量，它的测量值被用于对第一补油泵和加载泵的控制；该第一支路还连接有第三支路，该第三支路和该第二支路并联，该第三支路中设置备用溢流阀，该备用溢流阀和该常用溢流阀配合使用，在需要第一补油泵正常工作的第一工况，备用溢流阀的溢流压力大于常用溢流阀的溢流压力；在不需要第一补油泵补油的第二工况，常用溢流阀的溢流压力大于备用溢流阀的溢流压力。

2.如权利要求1所述的液压起网绞车能量回收试验台，其特征在于，该液压系统还包括第二补油泵和一换向阀，在换向阀的第一连通位置，该第二补油泵为加载泵供油，且绞车马达输出的系统回油通过常用或备用溢流阀溢流，在换向阀的第二连通位置，该第二补油泵为绞车马达供油，且加载泵输出的系统回油通过常用或备用溢流阀溢流。

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