CN107188062B - 一种原油外输绞车自动排管装置的液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原油外输绞车自动排管装置的液压系统，属于液压控制领域。该液压系统包括软管绞车液压系统和排管装置液压系统，软管绞车液压系统包括绞车马达和绞车控制模块；排管装置液压系统包括排管马达和排管控制模块；液压系统还包括控制器，控制器分别与第一三位四通电磁换向阀和第二三位四通电磁换向阀电连接，控制器被配置为通过控制第一三位四通电磁换向阀和第二三位四通电磁换向阀，使得绞车马达和排管马达同步工作。本发明解决了原油外输装置的工作效率较低的问题。

Description

一种原油外输绞车自动排管装置的液压系统

技术领域

本发明属于液压控制领域，特别涉及一种原油外输绞车自动排管装置的液压系统。

背景技术

原油外输装置是海上浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage andOffloading，FPSO)中的重要组成部分，其用于将FPSO中存储的原油输送至穿梭油轮。

常见的原油外输装置主要包括软管绞车和排管装置，软管绞车用于收放缠绕在其上的输油软管，排管装置用于使得输油软管能够依序回收在软管绞车上。通常软管绞车和排管装置各自配备一套独立的液压系统，为了使得软管绞车和排管装置能够良好的配合，一般需要控制软管绞车的操作人员和控制排管装置的操作人员配合通过对讲机配合作业，工作效率较低，且人工作业容易出现差错。

发明内容

为了解决原油外输装置的工作效率较低，且容易出现差错的问题，本发明实施例提供了一种原油外输绞车自动排管装置的液压系统。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种原油外输绞车自动排管装置的液压系统，所述自动排管装置的液压系统包括软管绞车液压系统和排管装置液压系统，

所述软管绞车液压系统包括绞车马达和绞车控制模块，所述绞车控制模块包括第一三位四通电磁换向阀和平衡阀模块，所述第一三位四通电磁换向阀的进油口与所述自动排管装置的液压系统的主供油口连通，所述第一三位四通电磁换向阀的回油口与所述自动排管装置的液压系统的主回油口连通，所述第一三位四通电磁换向阀的第一工作油口与所述绞车马达的第一油口连通，所述平衡阀模块包括单向阀和平衡阀，所述第一三位四通电磁换向阀的第二工作油口与所述平衡阀的第一油口连通，所述平衡阀的第二油口与所述绞车马达的第二油口连通，所述平衡阀的控制油口分别与所述平衡阀的第二油口和所述第一三位四通电磁换向阀的第一工作油口连通，所述单向阀的进油口与所述平衡阀的第一油口连通，所述单向阀的出油口与所述平衡阀的第二油口连通；

所述排管装置液压系统包括排管马达和排管控制模块，所述排管控制模块包括第二三位四通电磁换向阀，所述第二三位四通电磁换向阀的进油口与所述自动排管装置的液压系统的主供油口连通，所述第二三位四通电磁换向阀的回油口与所述自动排管装置的液压系统的主回油口连通，所述第二三位四通电磁换向阀的第一工作油口与所述排管马达的第一油口连通，所述第二三位四通电磁换向阀的第二工作油口与所述排管马达的第二油口连通；

所述自动排管装置的液压系统还包括控制器，所述控制器分别与所述第一三位四通电磁换向阀和所述第二三位四通电磁换向阀电连接，所述控制器被配置为通过控制所述第一三位四通电磁换向阀和所述第二三位四通电磁换向阀，使得所述绞车马达和所述排管马达同步工作。

在本发明的一种实现方式中所述控制器向所述第一三位四通电磁换向阀输出的电信号为第一电信号，所述控制器向所述第二三位四通电磁换向阀输出的电信号为第二电信号，所述第一电信号和所述第二电信号的电压值满足以下公式：

y＝k×(x-a)+a；

其中，k为比例系数，a为所述第一三位四通电磁换向阀和所述第二三位四通电磁换向阀的中位电压值，x为第一电信号的电压值，y为第二电信号的电压值，a、x和y的单位为伏特。

在本发明的另一种实现方式中，所述绞车控制模块还包括第一压力补偿器和第一梭阀，所述第一压力补偿器的进油口与所述主供油口连通，所述第一压力补偿器的出油口与所述第一三位四通电磁换向阀的进油口连通，所述第一压力补偿器的第一控制油口与所述第一压力补偿器的出油口连通，所述第一压力补偿器的第二控制油口与所述第一梭阀的出油口连通，所述第一梭阀的第一进油口与所述第一三位四通电磁换向阀的第一工作油口连通，所述第一梭阀的第二进油口与所述第一三位四通电磁换向阀的第二工作油口连通。

在本发明的又一种实现方式中，所述绞车控制模块还包括第一定差减压阀，所述第一定差减压阀的进油口与所述绞车马达的第一油口连通，所述第一定差减压阀的出油口与所述绞车马达的第二油口连通，所述第一定差减压阀的第一控制油口与所述第一定差减压阀的进油口连通，所述第一定差减压阀的第二控制油口与所述第一定差减压阀的出油口连通。

在本发明的又一种实现方式中，所述排管控制模块还包括减压阀，所述减压阀的进油口与所述主供油口连通，所述减压阀的出油口与所述第二三位四通电磁换向阀的进油口连通，所述减压阀的控制油口与所述减压阀的出油口连通。

在本发明的又一种实现方式中，所述排管控制模块还包括第二压力补偿器和第二梭阀，所述第二压力补偿器的进油口与所述减压阀的出油口连通，所述第二压力补偿器的出油口与所述第二三位四通的进油口连通，所述第二压力补偿器的第一控制油口与所述第二压力补偿器的出油口连通，所述第二压力补偿器的第二控制油口与所述第二梭阀的出油口连通，所述第二梭阀的第一进油口与所述第四给油单向阀的出油口连通，所述第二梭阀的第二进油口与所述第五给油单向阀的出油口连通。

在本发明的又一种实现方式中，所述排管控制模块还包括第二定差减压阀，所述第二定差减压阀的进油口与所述排管马达的第一油口连通，所述第二定差减压阀的出油口与所述排管马达的第二油口连通，所述第二定差减压阀的第一控制油口与所述第二定差减压阀的进油口连通，所述第二定差减压阀的第二控制油口与所述第二定差减压阀的出油口连通。

在本发明的又一种实现方式中，所述绞车马达为双向变量液压马达。

在本发明的又一种实现方式中，所述双向变量液压马达和所述排管马达均包括泄压油口，所述双向变量液压马达和所述排管马达的泄压油口均与所述自动排管装置的液压系统的主泄油口连通。

在本发明的又一种实现方式中，所述自动排管装置的液压系统还包括用于制动所述双向变量液压马达的刹车油缸，所述刹车油缸的有杆腔与所述第一压力补偿器的第二控制油口连通。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

在原油外输绞车自动排管装置的液压系统工作时，控制器控制第一三位四通电磁换向阀导通，使得绞车马达能够通过第一三位四通电磁换向阀得到主供油口的供油，绞车马达随之开始工作，与此同时，控制器根据第一三位四通电磁换向阀的开闭状态，控制第二三位四通电磁换向阀导通，使得排管马达能够通过第二三位四通电磁换向阀得到主供油路的供油，排管马达随之开始工作。由于控制器能够通过第一三位四通电磁换向阀和第二三位四通电磁换向阀控制排管马达和绞车马达组件同步工作，所以避免了需要多名操作人员协同操作原油外输绞车自动排管装置，解决了原油外输绞车自动排管装置的工作效率较低的问题，降低了出现差错的可能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的原油外输绞车自动排管装置的液压系统的液压图；

图中各符号表示含义如下：

1-绞车马达，11-刹车油缸，2-绞车控制模块，21-第一三位四通电磁换向阀，22-第一压力补偿器，23-第一梭阀，24-平衡阀模块，241-单向阀，242-平衡阀，25-第一定差减压阀，3-排管马达，4-排管控制模块，41-第二三位四通电磁换向阀，42-减压阀，43-第二压力补偿器，44-第二梭阀，45-第二定差减压阀。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例

本发明实施例提供了一种原油外输绞车自动排管装置的液压系统，该液压系统包括软管绞车液压系统和排管装置液压系统。

图1是本发明实施例提供的原油外输绞车自动排管装置的液压系统的液压图。如图1所示，软管绞车液压系统包括绞车马达1和绞车控制模块2。绞车控制模块2包括第一三位四通电磁换向阀21和平衡阀模块24，第一三位四通电磁换向阀21的进油口与液压系统的主供油口P1连通，第一三位四通电磁换向阀21的第一工作油口与绞车马达1的第一油口连通，平衡阀模块24包括单向阀241和平衡阀242，第一三位四通电磁换向阀21的第二工作油口与平衡阀242的第一油口连通，平衡阀242的第二油口与绞车马达1的第二油口连通，平衡阀242的控制油口分别与平衡阀242的第二油口和第一三位四通电磁换向阀21的第一工作油口连通，单向阀241的进油口与平衡阀242的第一油口连通，单向阀241的出油口与平衡阀242的第二油口连通。

排管装置液压系统包括排管马达3和排管控制模块4，排管控制模块4包括第二三位四通电磁换向阀41，第二三位四通电磁换向阀41的进油口与液压系统的主供油口P1连通，第二三位四通电磁换向阀41的回油口与液压系统的主回油口T1连通，第二三位四通电磁换向阀41的第一工作油口与排管马达3的第一油口连通，第二三位四通电磁换向阀41的第二工作油口与排管马达3的第二油口连通。

此外，该液压系统还包括控制器(图未示)，控制器分别与第一三位四通电磁换向阀21和第二三位四通电磁换向阀41电连接，控制器被配置为通过控制第一三位四通电磁换向阀21和第二三位四通电磁换向阀41，使得绞车马达1和排管马达3同步工作。

在原油外输绞车自动排管装置的液压系统工作时，控制器控制第一三位四通电磁换向阀21导通，使得绞车马达1能够通过第一三位四通电磁换向阀21得到主供油口P1的供油，绞车马达1随之开始工作，与此同时，控制器根据第一三位四通电磁换向阀21的开闭状态，控制第二三位四通电磁换向阀41导通，使得排管马达3能够通过第二三位四通电磁换向阀41得到主供油路的供油，排管马达3随之开始工作。由于控制器能够通过第一三位四通电磁换向阀21和第二三位四通电磁换向阀41控制排管马达3和绞车马达组件同步工作，所以避免了需要多名操作人员协同操作原油外输绞车自动排管装置，解决了原油外输绞车自动排管装置的工作效率较低的问题。

并且，绞车控制模块2配备了平衡阀模块24，当平衡阀242处于正常状态时(即平衡阀242的控制油口没有压力时)，平衡阀242的阀芯位于右位，当绞车控制模块2需要控制绞车马达1下放负载(软管绞车上的输油软管)时，第一三位四通电磁换向阀21的阀芯位于左位，第一三位四通电磁换向阀21的进油口和第一三位四通电磁换向阀21的第一工作油口连通，液压油导入绞车马达1的第一油口和平衡阀242的控制油口，使得平衡阀242的阀芯移动至中位，即平衡阀242导通，使得绞车马达1的回油能够经平衡阀242和第一三位四通电磁换向阀21回流至液压系统的主回油口T1；当绞车控制模块2需要控制绞车马达1拉起负载(软管)时，第一三位四通电磁换向阀21的阀芯位于右位，第一三位四通电磁换向阀21的进油口和第二工作油口连通，液压油直接通过单向阀241进入绞车马达1的第二油口，并从第一三位四通电磁换向阀21回流至液压系统的主回油口T1；当绞车控制模块2需要控制绞车马达1锁死负载(软管)时，第一三位四通电磁换向阀21的阀芯位于中位，由于负载受到重力的作用，使得绞车马达1有下放负载的趋势，平衡阀242的控制油口受到来自绞车马达1的第二油口处的压力，且该压力远大于主动下放负载时平衡阀242的控制油口受到的压力，所以使得平衡阀242的阀芯移动至左位，平衡阀242关断，从而实现了锁死负载。

需要说明的是，上述平衡阀242的阀芯的“左位、中位、右位”仅用于方便说明平衡阀242的阀芯的开闭状态，并不是指平衡阀242具有三位。

在本实施例中，控制器向第一三位四通电磁换向阀21输出的电信号为第一电信号，控制器向第二三位四通电磁换向阀41输出的电信号为第二电信号，第一电信号和第二电信号的电压值满足以下公式：

y＝k×(x-a)+a；

其中，k为比例系数，a为第一三位四通电磁换向阀21和第二三位四通电磁换向阀41的中位电压值，x为第一电信号的电压值，y为第二电信号的电压值，a、x和y的单位为伏特。

在上述实现方式中，a可以根据第一三位四通电磁换向阀21和第二三位四通电磁换向阀41的具体型号进行改变，在本实施例中，a可以为12v，也就是说，当第一三位四通电磁换向阀21和第二三位四通电磁换向阀41接收到12v的电信号时，第一三位四通电磁换向阀21和第二三位四通电磁换向阀41位于中位，通过上述公式使得第一电信号和第二电信号之间始终成一定的比例，即实现了绞车马达1和排管马达3的同步工作。

需要说明的是，k的具体取值可以根据实际情况进行改变，一般可以根据绞车马达和排管马达的具体型号对k值进行调整，在本实施例中，k可以为0.74。

在本实施例中，绞车控制模块2还包括第一压力补偿器22和第一梭阀23。第一压力补偿器22的进油口与主供油口P1连通，第一压力补偿器22的出油口与第一三位四通电磁换向阀21的进油口连通，使得第一三位四通电磁换向阀21通过第一压力补偿器22与主供油口P1连通。第一压力补偿器22的第一控制油口与第一压力补偿器22的出油口连通，第一压力补偿器22的第二控制油口与第一梭阀23的出油口连通，第一梭阀23的第一进油口与第一三位四通电磁换向阀21的第一工作油口连通，第一梭阀23的第二进油口与第一三位四通电磁换向阀21的第二工作油口连通。

在上述实现方式中，第一压力补偿器22用于使得第一三位四通电磁换向阀21的进油口处的压力能够保持在恒定值，第一梭阀23用于选择第一三位四通电磁换向阀21的第一工作油口和第二工作油口中较大的一处的压力，例如，如果第一三位四通电磁换向阀21的第一工作油口的压力大于第二工作油口的压力，那么第一三位四通电磁换向阀21的第一工作油口通过第一梭阀23的第一进油口和出油口与第一压力补偿器22的第二控制油口连通，使得第一压力补偿器22能够保持第一三位四通电磁换向阀21的进油口处的压力与第一三位四通电磁换向阀21的第一工作油口处的压力之差保持恒定。

在本实施例中，绞车控制模块2还包括第一定差减压阀25，第一定差减压阀25的进油口与绞车马达1的第一油口连通，第一定差减压阀25的出油口与绞车马达1的第二油口连通，第一定差减压阀25的第一控制油口与第一定差减压阀25的进油口连通，第一定差减压阀25的第二控制油口与第一定差减压阀25的出油口连通。第一定差减压阀25用于保持绞车马达1的第一油口和第二油口之间的压力差能够保持定值，其具体工作方式与常见的定差减压阀基本相同，在此不做赘述。

在本实施例中，排管控制模块4还包括减压阀42，减压阀42的进油口与主供油口P1连通，减压阀42的出油口与第二三位四通电磁换向阀41的进油口连通，减压阀42的控制油口与液压系统的第三给油单向阀241的出油口连通。

在本实施例中，由于主供油口P1同时为软管绞车液压系统和排管装置液压系统供油，而软管绞车液压系统所需的油压要远大于排管装置液压系统所需的油压，所以需要减压阀42降低主供油口P1输出的油压，以保证排管装置液压系统的正常工作。

具体地，排管控制模块4还包括第二压力补偿器43和第二梭阀44，第二压力补偿器43的进油口与减压阀42的出油口连通，第二压力补偿器43的出油口与第二三位四通的进油口连通，第二压力补偿器43的第一控制油口与第二压力补偿器43的出油口连通，第二压力补偿器43的第二控制油口与第二梭阀44的出油口连通，第二梭阀44的第一进油口与第二三位四通电磁换向阀41的第一工作油口连通，第二梭阀44的第二进油口与第二三位四通电磁换向阀41的第二油口连通。

在上述实现方式中，第二梭阀44用于选择第二三位四通电磁换向阀41的第一工作油口和第二工作油口中较大的一处的压力，第二压力补偿器43和第二梭阀44的工作原理与上文所述的第一压力补偿器22和第一梭阀23工作原理基本相同，在此不做赘述。

在本实施例中，排管控制模块4还包括第二定差减压阀45，第二定差减压阀45的进油口与排管马达3的第一油口连通，第二定差减压阀45的出油口与排管马达3的第二油口连通，第二定差减压阀45的第一控制油口与第二定差减压阀45的进油口连通，第二定差减压阀45的第二控制油口与第二定差减压阀45的出油口连通。

在本实施例中，绞车马达1为双向变量液压马达，双向变量液压马达的第一油口与第一三位四通电磁换向阀21的第一工作油口连通，双向变量液压马达的第二油口与第一三位四通电磁换向阀21的第二工作油口连通。

在本实施例中，双向变量液压马达和排管马达3均包括泄压油口，双向变量液压马达和排管马达3的泄压油口均与液压系统的主泄油口L1连通。

在本实施例中，绞车马达1还包括用于制动双向变量液压马达的刹车油缸11，刹车油缸11的有杆腔与第一压力补偿器22的第二控制油口连通。

在上述实现方式中，在常态下第一压力补偿器22的第二控制油口处无油压，刹车油缸11的活塞杆在无杆腔的弹簧的作用下伸出，并对双向变量液压马达制动；当第一压力补偿器22的第二控制油口的压力上升时，表明第一三位四通电磁换向阀21的第一工作油口或第二工作油口的压力上升，即第一三位四通电磁换向阀21内导通液压油，双向变量液压马达准备工作，此时刹车油缸11的有杆腔油压上升，使得刹车油缸11的活塞杆缩回，刹车油缸11停止对双向变量液压马达制动。

需要说明的是，绞车马达1可以为两个，与其对应的相关执行原件也可以为两个，例如对应设有两个刹车油缸11，两个绞车马达1和两个刹车油缸11的连接方式与上文所述的方式基本相同，在此不做赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种原油外输绞车自动排管装置的液压系统，所述自动排管装置的液压系统包括软管绞车液压系统和排管装置液压系统，其特征在于，

所述软管绞车液压系统包括绞车马达和绞车控制模块，所述绞车控制模块包括第一三位四通电磁换向阀和平衡阀模块，所述第一三位四通电磁换向阀的进油口与所述自动排管装置的液压系统的主供油口连通，所述第一三位四通电磁换向阀的回油口与所述自动排管装置的液压系统的主回油口连通，所述第一三位四通电磁换向阀的第一工作油口与所述绞车马达的第一油口连通，所述平衡阀模块包括单向阀和平衡阀，所述第一三位四通电磁换向阀的第二工作油口与所述平衡阀的第一油口连通，所述平衡阀的第二油口与所述绞车马达的第二油口连通，所述平衡阀的控制油口分别与所述平衡阀的第二油口和所述第一三位四通电磁换向阀的第一工作油口连通，所述单向阀的进油口与所述平衡阀的第一油口连通，所述单向阀的出油口与所述平衡阀的第二油口连通；

所述排管装置液压系统包括排管马达和排管控制模块，所述排管控制模块包括第二三位四通电磁换向阀，所述第二三位四通电磁换向阀的进油口与所述自动排管装置的液压系统的主供油口连通，所述第二三位四通电磁换向阀的回油口与所述自动排管装置的液压系统的主回油口连通，所述第二三位四通电磁换向阀的第一工作油口与所述排管马达的第一油口连通，所述第二三位四通电磁换向阀的第二工作油口与所述排管马达的第二油口连通；

所述自动排管装置的液压系统还包括控制器，所述控制器分别与所述第一三位四通电磁换向阀和所述第二三位四通电磁换向阀电连接，所述控制器被配置为通过控制所述第一三位四通电磁换向阀和所述第二三位四通电磁换向阀，使得所述绞车马达和所述排管马达同步工作。

2.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述控制器向所述第一三位四通电磁换向阀输出的电信号为第一电信号，所述控制器向所述第二三位四通电磁换向阀输出的电信号为第二电信号，所述第一电信号和所述第二电信号的电压值满足以下公式：

y＝k×(x-a)+a；

其中，k为比例系数，a为所述第一三位四通电磁换向阀和所述第二三位四通电磁换向阀的中位电压值，x为第一电信号的电压值，y为第二电信号的电压值，a、x和y的单位为伏特。

3.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述绞车控制模块还包括第一压力补偿器和第一梭阀，所述第一压力补偿器的进油口与所述主供油口连通，所述第一压力补偿器的出油口与所述第一三位四通电磁换向阀的进油口连通，所述第一压力补偿器的第一控制油口与所述第一压力补偿器的出油口连通，所述第一压力补偿器的第二控制油口与所述第一梭阀的出油口连通，所述第一梭阀的第一进油口与所述第一三位四通电磁换向阀的第一工作油口连通，所述第一梭阀的第二进油口与所述第一三位四通电磁换向阀的第二工作油口连通。

4.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述绞车控制模块还包括第一定差减压阀，所述第一定差减压阀的进油口与所述绞车马达的第一油口连通，所述第一定差减压阀的出油口与所述绞车马达的第二油口连通，所述第一定差减压阀的第一控制油口与所述第一定差减压阀的进油口连通，所述第一定差减压阀的第二控制油口与所述第一定差减压阀的出油口连通。

5.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述排管控制模块还包括减压阀，所述减压阀的进油口与所述主供油口连通，所述减压阀的出油口与所述第二三位四通电磁换向阀的进油口连通，所述减压阀的控制油口与所述减压阀的出油口连通。

6.根据权利要求5所述的液压系统，其特征在于，所述排管控制模块还包括第二压力补偿器和第二梭阀，所述第二压力补偿器的进油口与所述减压阀的出油口连通，所述第二压力补偿器的出油口与所述第二三位四通电磁换向阀的进油口连通，所述第二压力补偿器的第一控制油口与所述第二压力补偿器的出油口连通，所述第二压力补偿器的第二控制油口与所述第二梭阀的出油口连通，所述第二梭阀的第一进油口与所述第二三位四通电磁换向阀的第一工作油口连通，所述第二梭阀的第二进油口与所述第二三位四通电磁换向阀的第二工作油口连通。

7.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述排管控制模块还包括第二定差减压阀，所述第二定差减压阀的进油口与所述排管马达的第一油口连通，所述第二定差减压阀的出油口与所述排管马达的第二油口连通，所述第二定差减压阀的第一控制油口与所述第二定差减压阀的进油口连通，所述第二定差减压阀的第二控制油口与所述第二定差减压阀的出油口连通。

8.根据权利要求3所述的液压系统，其特征在于，所述绞车马达为双向变量液压马达。

9.根据权利要求8所述的液压系统，其特征在于，所述双向变量液压马达和所述排管马达均包括泄压油口，所述双向变量液压马达和所述排管马达的泄压油口均与所述自动排管装置的液压系统的主泄油口连通。

10.根据权利要求8所述的液压系统，其特征在于，所述自动排管装置的液压系统还包括用于制动所述双向变量液压马达的刹车油缸，所述刹车油缸的有杆腔与所述第一压力补偿器的第二控制油口连通。