CN105256856B - 易操作自航钢耙抓斗挖泥船液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种易操作的自航钢耙抓斗挖泥船液压系统，包括液压执行机构、液压泵站、液压控制系统、液压管路、液压电控系统，本发明结构合理，工作性能好，使用安全，易操作。

Description

易操作自航钢耙抓斗挖泥船液压系统

技术领域

本发明涉及一种自航钢耙抓斗挖泥船液压系统。

背景技术

现有自航钢耙抓斗挖泥船液压系统在工作性能、结构形式等方面存在一定缺陷，工作效率低，需要进一步加以改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工作性能好的易操作自航钢耙抓斗挖泥船液压系统。

本发明的技术解决方案是：

一种自航钢耙抓斗挖泥船液压系统，包括液压执行机构、液压泵站、液压控制系统、液压管路、液压电控系统，其特征是：

（1）液压执行机构包括定位桩升降装置四套，台车行走油缸二台，钢耙升降绞车一台，锚机绞盘四台；

（2）系统动力泵组配置如下：

每套升降装置配2台22KW的电机泵组并联供油给升降油缸，单台运行时运行速度减半，即两台互为应急，提高系统的可靠性，全船共8台电机泵组；

全船调两台4KW电机泵组为插销油缸供油，视实际工况开一备一或两台并用互为应急，因插销油缸的特点为运行时间短，瞬间流量大，因此在泵出口油路中设2 台容积40L的蓄能器;

1#升降装置的升降泵源兼供1#台车油缸，2#升降装置的升降泵兼供2#台车油缸，3#升降装置的升降泵源兼供升降绞车，4#升降装置的升降泵源兼供4台锚机绞盘，插销油缸泵源同时为8台主泵变量提供动力油源;

8台主油泵选用恒压、恒功率比例变量泵，其中比例变量的输入讯号设定为两个固定值实现低压大排量及高压小排量两种工况要求，油泵出口的电磁溢流安全阀也设定为高低两档工作压力，初步设定数据为125ml/r-6MPa或30ml/r-27.5MPa；电机同步转速1500rpm；

托销油缸选用16ml/r的恒压变量泵，减少系统的发热，变量压力设定为8.5MPa；

在泵站的总回油管路中设背压单向阀，回油过滤器及冷却器；

（3）液压控制系统

台车油缸、升降绞车、锚机绞盘的控制方式较为简单，其中四台锚机绞盘采用机旁手动阀控制，台车油缸及升降绞车采用电液控；

升降装置的控制：

每套装置中共有升降油缸四根，且四根油需同步升降，由升降装置的结构可知，四根升降油缸实际上是机构同步，因此四根油缸可并联采用1路换向阀控制换向即可；由于定位桩下降及船体下降对油缸而言是两个不同的油腔受背压平衡控制，因此，在换向阀的A、B总油路中均需设置单向平衡阀作背压控制及液压锁紧；

由于升降油缸的安装方式为两头关节轴承，在油缸运行时存在一定幅度的摆动，因此每根油缸的AB油口与AB总管连接需用高压软管过渡，考虑到系统的安全性，因此每根油缸均需设置液压锁，该液压锁的回油存在单向平衡阀的背压，所以该液压锁需采用外控外泄的产品；

在升降油缸AB油口的软管防爆安全事项中，还有另一种方案可供选择，就是在四个升降油缸的A口和B口均设固定阻尼孔，取消单根油缸上的液压锁；这样四根油缸始终处于并联状态下工作，即使某一根软管出现爆裂，船体最多只是平稳缓慢地下降一个行程；

在升降装置中有上下两组共四根插销油缸，每组两根并联同时伸缩，为确保系统的安全性，两组油缸采用一个“P”型换向阀控制，这样原始状态两组插销均处在伸出位置，换向时只有一组插销拔出，因此任何工况下始终至少有一组插销处在伸出状态，确保了系统的安全性；

（4）液压管路及液压油

全船液压管路由船厂按液压系统原理图要求制作，为提高四根油缸的同步性能，AB总管与四根油缸的支管需采用“中心对称”布管连接，使每根油缸的油口到总管的油路结构完全相同，这样能有效地进一步提高油缸的同步；采用68号抗磨液压油，油液清洁度为NAS8~9级；

（5）液压电控系统

全船液压电控系统由泵站电机控制箱、PLC集中控制箱、驾驶室集中控制面板及桩旁控制箱四部分组成，各部分设以下功能：

泵站电控控制箱：8台22KW的星三角启停控制，及2台4KW电机的直接启动控制，并设驾驶室的遥控接口，防护等级IP22，布置在泵站舱内；

PLC控制箱：PLC控制箱实现对全系统的精确控制，报警讯号控制及互锁，面板设电源开关，防护等级为IP22，可布置在泵站舱或驾控室内；

驾驶室集中控制面板包括：

控制电源开关；电机的遥控启及运行指示；液压系统集中声光报警；各泵源的运行油压显示；水平仪；2套台车油缸控制及运行指示；1套升降绞车控制及运行指示；主油泵两种工况选择开关；升降油缸伸缩控制、行程显示、极限位置指示、四套升降同步顶升；插销油缸拔销控制及插销位置显示；“试音”、“消音”开关；运行状态及报警显示采用HMI显示；

桩旁控制箱

每套定位桩旁各设一套控制箱防护等级为IP56，设以下控制内容

控制转换开关；两种工况运行选择；升降油缸伸缩控制；插销油缸拔出控制及插销位置显示。

油液清洁度为NAS8级。

油液清洁度为NAS9级。

冷却器中冷却水流量为20~30m³/h。

本发明结构合理，工作性能好、使用安全、易操作。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

实施例1：

一种自航钢耙抓斗挖泥船液压系统，包括液压执行机构、液压泵站、液压控制系统、液压管路、液压电控系统，其特征是：

（1）液压执行机构包括定位桩升降装置四套，台车行走油缸二台，钢耙升降绞车一台，锚机绞盘四台；

（2）系统动力泵组配置如下：

每套升降装置配2台22KW的电机泵组并联供油给升降油缸，单台运行时运行速度减半，即两台互为应急，提高系统的可靠性，全船共8台电机泵组；

全船调两台4KW电机泵组为插销油缸供油，视实际工况开一备一或两台并用互为应急，因插销油缸的特点为运行时间短，瞬间流量大，因此在泵出口油路中设2 台容积40L的蓄能器;

1#升降装置的升降泵源兼供1#台车油缸，2#升降装置的升降泵兼供2#台车油缸，3#升降装置的升降泵源兼供升降绞车，4#升降装置的升降泵源兼供4台锚机绞盘，插销油缸泵源同时为8台主泵变量提供动力油源;

8台主油泵选用恒压、恒功率比例变量泵，其中比例变量的输入讯号设定为两个固定值实现低压大排量及高压小排量两种工况要求，油泵出口的电磁溢流安全阀也设定为高低两档工作压力，初步设定数据为125ml/r-6MPa或30ml/r-27.5MPa；电机同步转速1500rpm；

托销油缸选用16ml/r的恒压变量泵，减少系统的发热，变量压力设定为8.5MPa；

在泵站的总回油管路中设背压单向阀，回油过滤器及冷却器；

（3）液压控制系统

台车油缸、升降绞车、锚机绞盘的控制方式较为简单，其中四台锚机绞盘采用机旁手动阀控制，台车油缸及升降绞车采用电液控；

升降装置的控制：

每套装置中共有升降油缸四根，且四根油需同步升降，由升降装置的结构可知，四根升降油缸实际上是机构同步，因此四根油缸可并联采用1路换向阀控制换向即可；由于定位桩下降及船体下降对油缸而言是两个不同的油腔受背压平衡控制，因此，在换向阀的A、B总油路中均需设置单向平衡阀作背压控制及液压锁紧；

由于升降油缸的安装方式为两头关节轴承，在油缸运行时存在一定幅度的摆动，因此每根油缸的AB油口与AB总管连接需用高压软管过渡，考虑到系统的安全性，因此每根油缸均需设置液压锁，该液压锁的回油存在单向平衡阀的背压，所以该液压锁需采用外控外泄的产品；

在升降油缸AB油口的软管防爆安全事项中，还有另一种方案可供选择，就是在四个升降油缸的A口和B口均设固定阻尼孔，取消单根油缸上的液压锁；这样四根油缸始终处于并联状态下工作，即使某一根软管出现爆裂，船体最多只是平稳缓慢地下降一个行程；

在升降装置中有上下两组共四根插销油缸，每组两根并联同时伸缩，为确保系统的安全性，两组油缸采用一个“P”型换向阀控制，这样原始状态两组插销均处在伸出位置，换向时只有一组插销拔出，因此任何工况下始终至少有一组插销处在伸出状态，确保了系统的安全性；

（4）液压管路及液压油

全船液压管路由船厂按液压系统原理图要求制作，为提高四根油缸的同步性能，AB总管与四根油缸的支管需采用“中心对称”布管连接，使每根油缸的油口到总管的油路结构完全相同，这样能有效地进一步提高油缸的同步；采用68号抗磨液压油，油液清洁度为NAS8~9级；

（5）液压电控系统

全船液压电控系统由泵站电机控制箱、PLC集中控制箱、驾驶室集中控制面板及桩旁控制箱四部分组成，各部分设以下功能：

泵站电控控制箱：8台22KW的星三角启停控制，及2台4KW电机的直接启动控制，并设驾驶室的遥控接口，防护等级IP22，布置在泵站舱内；

PLC控制箱：PLC控制箱实现对全系统的精确控制，报警讯号控制及互锁，面板设电源开关，防护等级为IP22，可布置在泵站舱或驾控室内；

驾驶室集中控制面板包括：

控制电源开关；电机的遥控启及运行指示；液压系统集中声光报警；各泵源的运行油压显示；水平仪；2套台车油缸控制及运行指示；1套升降绞车控制及运行指示；主油泵两种工况选择开关；升降油缸伸缩控制、行程显示、极限位置指示、四套升降同步顶升；插销油缸拔销控制及插销位置显示；“试音”、“消音”开关；运行状态及报警显示采用HMI显示；

桩旁控制箱

每套定位桩旁各设一套控制箱防护等级为IP56，设以下控制内容

控制转换开关；两种工况运行选择；升降油缸伸缩控制；插销油缸拔出控制及插销位置显示。

油液清洁度为NAS8级。

冷却器中冷却水流量为30m³/h。

实施例2：

一种自航钢耙抓斗挖泥船液压系统，包括液压执行机构、液压泵站、液压控制系统、液压管路、液压电控系统，其特征是：

（1）液压执行机构包括定位桩升降装置四套，台车行走油缸二台，钢耙升降绞车一台，锚机绞盘四台；

（2）系统动力泵组配置如下：

每套升降装置配2台22KW的电机泵组并联供油给升降油缸，单台运行时运行速度减半，即两台互为应急，提高系统的可靠性，全船共8台电机泵组；

全船调两台4KW电机泵组为插销油缸供油，视实际工况开一备一或两台并用互为应急，因插销油缸的特点为运行时间短，瞬间流量大，因此在泵出口油路中设2 台容积40L的蓄能器;

1#升降装置的升降泵源兼供1#台车油缸，2#升降装置的升降泵兼供2#台车油缸，3#升降装置的升降泵源兼供升降绞车，4#升降装置的升降泵源兼供4台锚机绞盘，插销油缸泵源同时为8台主泵变量提供动力油源;

8台主油泵选用恒压、恒功率比例变量泵，其中比例变量的输入讯号设定为两个固定值实现低压大排量及高压小排量两种工况要求，油泵出口的电磁溢流安全阀也设定为高低两档工作压力，初步设定数据为125ml/r-6MPa或30ml/r-27.5MPa；电机同步转速1500rpm；

托销油缸选用16ml/r的恒压变量泵，减少系统的发热，变量压力设定为8.5MPa；

在泵站的总回油管路中设背压单向阀，回油过滤器及冷却器；

（3）液压控制系统

台车油缸、升降绞车、锚机绞盘的控制方式较为简单，其中四台锚机绞盘采用机旁手动阀控制，台车油缸及升降绞车采用电液控；

升降装置的控制：

每套装置中共有升降油缸四根，且四根油需同步升降，由升降装置的结构可知，四根升降油缸实际上是机构同步，因此四根油缸可并联采用1路换向阀控制换向即可；由于定位桩下降及船体下降对油缸而言是两个不同的油腔受背压平衡控制，因此，在换向阀的A、B总油路中均需设置单向平衡阀作背压控制及液压锁紧；

由于升降油缸的安装方式为两头关节轴承，在油缸运行时存在一定幅度的摆动，因此每根油缸的AB油口与AB总管连接需用高压软管过渡，考虑到系统的安全性，因此每根油缸均需设置液压锁，该液压锁的回油存在单向平衡阀的背压，所以该液压锁需采用外控外泄的产品；

在升降油缸AB油口的软管防爆安全事项中，还有另一种方案可供选择，就是在四个升降油缸的A口和B口均设固定阻尼孔，取消单根油缸上的液压锁；这样四根油缸始终处于并联状态下工作，即使某一根软管出现爆裂，船体最多只是平稳缓慢地下降一个行程；

在升降装置中有上下两组共四根插销油缸，每组两根并联同时伸缩，为确保系统的安全性，两组油缸采用一个“P”型换向阀控制，这样原始状态两组插销均处在伸出位置，换向时只有一组插销拔出，因此任何工况下始终至少有一组插销处在伸出状态，确保了系统的安全性；

（4）液压管路及液压油

全船液压管路由船厂按液压系统原理图要求制作，为提高四根油缸的同步性能，AB总管与四根油缸的支管需采用“中心对称”布管连接，使每根油缸的油口到总管的油路结构完全相同，这样能有效地进一步提高油缸的同步；采用68号抗磨液压油，油液清洁度为NAS8~9级；

（5）液压电控系统

全船液压电控系统由泵站电机控制箱、PLC集中控制箱、驾驶室集中控制面板及桩旁控制箱四部分组成，各部分设以下功能：

泵站电控控制箱：8台22KW的星三角启停控制，及2台4KW电机的直接启动控制，并设驾驶室的遥控接口，防护等级IP22，布置在泵站舱内；

PLC控制箱：PLC控制箱实现对全系统的精确控制，报警讯号控制及互锁，面板设电源开关，防护等级为IP22，可布置在泵站舱或驾控室内；

驾驶室集中控制面板包括：

控制电源开关；电机的遥控启及运行指示；液压系统集中声光报警；各泵源的运行油压显示；水平仪；2套台车油缸控制及运行指示；1套升降绞车控制及运行指示；主油泵两种工况选择开关；升降油缸伸缩控制、行程显示、极限位置指示、四套升降同步顶升；插销油缸拔销控制及插销位置显示；“试音”、“消音”开关；运行状态及报警显示采用HMI显示；

桩旁控制箱

每套定位桩旁各设一套控制箱防护等级为IP56，设以下控制内容

控制转换开关；两种工况运行选择；升降油缸伸缩控制；插销油缸拔出控制及插销位置显示。

油液清洁度为NAS9级。

冷却器中冷却水流量为25m³/h。

实施例3：

一种自航钢耙抓斗挖泥船液压系统，包括液压执行机构、液压泵站、液压控制系统、液压管路、液压电控系统，其特征是：

（1）液压执行机构包括定位桩升降装置四套，台车行走油缸二台，钢耙升降绞车一台，锚机绞盘四台；

（2）系统动力泵组配置如下：

每套升降装置配2台22KW的电机泵组并联供油给升降油缸，单台运行时运行速度减半，即两台互为应急，提高系统的可靠性，全船共8台电机泵组；

全船调两台4KW电机泵组为插销油缸供油，视实际工况开一备一或两台并用互为应急，因插销油缸的特点为运行时间短，瞬间流量大，因此在泵出口油路中设2 台容积40L的蓄能器;

1#升降装置的升降泵源兼供1#台车油缸，2#升降装置的升降泵兼供2#台车油缸，3#升降装置的升降泵源兼供升降绞车，4#升降装置的升降泵源兼供4台锚机绞盘，插销油缸泵源同时为8台主泵变量提供动力油源;

8台主油泵选用恒压、恒功率比例变量泵，其中比例变量的输入讯号设定为两个固定值实现低压大排量及高压小排量两种工况要求，油泵出口的电磁溢流安全阀也设定为高低两档工作压力，初步设定数据为125ml/r-6MPa或30ml/r-27.5MPa；电机同步转速1500rpm；

托销油缸选用16ml/r的恒压变量泵，减少系统的发热，变量压力设定为8.5MPa；

在泵站的总回油管路中设背压单向阀，回油过滤器及冷却器；

（3）液压控制系统

台车油缸、升降绞车、锚机绞盘的控制方式较为简单，其中四台锚机绞盘采用机旁手动阀控制，台车油缸及升降绞车采用电液控；

升降装置的控制：

每套装置中共有升降油缸四根，且四根油需同步升降，由升降装置的结构可知，四根升降油缸实际上是机构同步，因此四根油缸可并联采用1路换向阀控制换向即可；由于定位桩下降及船体下降对油缸而言是两个不同的油腔受背压平衡控制，因此，在换向阀的A、B总油路中均需设置单向平衡阀作背压控制及液压锁紧；

由于升降油缸的安装方式为两头关节轴承，在油缸运行时存在一定幅度的摆动，因此每根油缸的AB油口与AB总管连接需用高压软管过渡，考虑到系统的安全性，因此每根油缸均需设置液压锁，该液压锁的回油存在单向平衡阀的背压，所以该液压锁需采用外控外泄的产品；

在升降油缸AB油口的软管防爆安全事项中，还有另一种方案可供选择，就是在四个升降油缸的A口和B口均设固定阻尼孔，取消单根油缸上的液压锁；这样四根油缸始终处于并联状态下工作，即使某一根软管出现爆裂，船体最多只是平稳缓慢地下降一个行程；

在升降装置中有上下两组共四根插销油缸，每组两根并联同时伸缩，为确保系统的安全性，两组油缸采用一个“P”型换向阀控制，这样原始状态两组插销均处在伸出位置，换向时只有一组插销拔出，因此任何工况下始终至少有一组插销处在伸出状态，确保了系统的安全性；

（4）液压管路及液压油

全船液压管路由船厂按液压系统原理图要求制作，为提高四根油缸的同步性能，AB总管与四根油缸的支管需采用“中心对称”布管连接，使每根油缸的油口到总管的油路结构完全相同，这样能有效地进一步提高油缸的同步；采用68号抗磨液压油，油液清洁度为NAS8~9级；

（5）液压电控系统

全船液压电控系统由泵站电机控制箱、PLC集中控制箱、驾驶室集中控制面板及桩旁控制箱四部分组成，各部分设以下功能：

泵站电控控制箱：8台22KW的星三角启停控制，及2台4KW电机的直接启动控制，并设驾驶室的遥控接口，防护等级IP22，布置在泵站舱内；

PLC控制箱：PLC控制箱实现对全系统的精确控制，报警讯号控制及互锁，面板设电源开关，防护等级为IP22，可布置在泵站舱或驾控室内；

驾驶室集中控制面板包括：

控制电源开关；电机的遥控启及运行指示；液压系统集中声光报警；各泵源的运行油压显示；水平仪；2套台车油缸控制及运行指示；1套升降绞车控制及运行指示；主油泵两种工况选择开关；升降油缸伸缩控制、行程显示、极限位置指示、四套升降同步顶升；插销油缸拔销控制及插销位置显示；“试音”、“消音”开关；运行状态及报警显示采用HMI显示；

桩旁控制箱

每套定位桩旁各设一套控制箱防护等级为IP56，设以下控制内容

控制转换开关；两种工况运行选择；升降油缸伸缩控制；插销油缸拔出控制及插销位置显示。

油液清洁度为NAS8级。

冷却器中冷却水流量为20m³/h。

Claims (3)

1.一种易操作自航钢耙抓斗挖泥船液压系统，包括液压执行机构、液压泵站、液压控制系统、液压管路、液压电控系统，其特征是：

（1）液压执行机构包括定位桩升降装置四套，台车油缸二台，钢耙升降绞车一台，锚机绞盘四台；

（2）系统动力泵组配置如下：

每套升降装置配2台22KW的电机泵组并联供油给升降油缸，单台运行时运行速度减半，即两台互为应急，提高系统的可靠性，全船共8台电机泵组；

全船调两台4KW电机泵组为插销油缸供油，视实际工况开一备一或两台并用互为应急，因插销油缸的特点为运行时间短，瞬间流量大，因此在泵出口油路中设2 台容积40L的蓄能器;

1#升降装置的升降泵源兼供1#台车油缸，2#升降装置的升降泵兼供2#台车油缸，3#升降装置的升降泵源兼供升降绞车，4#升降装置的升降泵源兼供4台锚机绞盘，插销油缸泵源同时为8台主油泵变量提供动力油源;

8台主油泵选用恒压、恒功率比例变量泵，其中比例变量的输入讯号设定为两个固定值实现低压大排量及高压小排量两种工况要求，油泵出口的电磁溢流安全阀也设定为高低两档工作压力，初步设定数据为125ml/r-6MPa或30ml/r-27.5MPa；电机同步转速1500rpm；

插销油缸选用16ml/r的恒压变量泵，减少系统的发热，变量压力设定为8.5MPa；

在泵站的总回油管路中设背压单向阀，回油过滤器及冷却器；

（3）液压控制系统

台车油缸、升降绞车、锚机绞盘的控制方式较为简单，其中四台锚机绞盘采用机旁手动阀控制，台车油缸及升降绞车采用电液控；

升降装置的控制：

每套装置中共有升降油缸四根，且四根升降油缸需同步升降，由升降装置的结构可知，四根升降油缸实际上是机构同步，因此四根油缸可并联采用1路换向阀控制换向即可；由于定位桩下降及船体下降对油缸而言是两个不同的油腔受背压平衡控制，因此，在换向阀的A、B总油路中均需设置单向平衡阀作背压控制及液压锁紧；

由于升降油缸的安装方式为两头关节轴承，在油缸运行时存在一定幅度的摆动，因此每根油缸的AB油口与AB总管连接需用高压软管过渡，考虑到系统的安全性，因此每根油缸均需设置液压锁，该液压锁的回油存在单向平衡阀的背压，所以该液压锁需采用外控外泄的产品；

在升降油缸AB油口的软管防爆安全事项中，在四个升降油缸的A口和B口均设固定阻尼孔，取消单根油缸上的液压锁；这样四根油缸始终处于并联状态下工作，即使某一根软管出现爆裂，船体最多只是平稳缓慢地下降一个行程；

在升降装置中有上下两组共四根插销油缸，每组两根并联同时伸缩，为确保系统的安全性，两组油缸采用一个“P”型换向阀控制，这样原始状态两组插销均处在伸出位置，换向时只有一组插销拔出，因此任何工况下始终至少有一组插销处在伸出状态，确保了系统的安全性；

（4）液压管路及液压油

全船液压管路由船厂按液压系统原理图要求制作，为提高四根油缸的同步性能，AB总管与四根油缸的支管需采用“中心对称”布管连接，使每根油缸的油口到总管的油路结构完全相同，这样能有效地进一步提高油缸的同步；采用68号抗磨液压油，油液清洁度为NAS8~9级；

（5）液压电控系统

全船液压电控系统由泵站电控控制箱、PLC控制箱、驾驶室集中控制面板及桩旁控制箱四部分组成，各部分设以下功能：

泵站电控控制箱：8台22KW的星三角启停控制，及2台4KW电机的直接启动控制，并设驾驶室的遥控接口，防护等级IP22，布置在泵站舱内；

PLC控制箱：PLC控制箱实现对全系统的精确控制，报警讯号控制及互锁，面板设电源开关，防护等级为IP22，可布置在泵站舱或驾控室内；

驾驶室集中控制面板包括：

控制电源开关；电机的遥控启及运行指示；液压系统集中声光报警；各泵源的运行油压显示；水平仪；2套台车油缸控制及运行指示；1套升降绞车控制及运行指示；主油泵两种工况选择开关；升降油缸伸缩控制、行程显示、极限位置指示、四套升降同步顶升；插销油缸拔销控制及插销位置显示；“试音”、“消音”开关；运行状态及报警显示采用HMI显示；

桩旁控制箱

每套定位桩旁各设一套控制箱防护等级为IP56，设以下控制内容

控制转换开关；两种工况运行选择；升降油缸伸缩控制；插销油缸拔出控制及插销位置显示。

2.根据权利要求1所述的易操作自航钢耙抓斗挖泥船液压系统，其特征是：油液清洁度为NAS8级。

3.根据权利要求1所述的易操作自航钢耙抓斗挖泥船液压系统，其特征是：冷却器中冷却水流量为30m³/h。