CN112726605B - 一种超大型打桩船的组合式绞车液压系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超大型打桩船的组合式绞车液压系统,包括移船绞车液压系统、起重绞车液压系统和PLC电控系统。移船绞车液压系统中的数个移船油泵控制阀的进油口对应地与数台移船绞车供油泵的出油口连接;高压供油总管与若干移船油泵控制阀的右路油口连接;低压供油总管与若干移船油泵控制阀的左路出口连接;数个移船取油控制阀的高、低压油进口对应地与高、低压供油总管连通。起重绞车液压系统中的数个起重油泵控制阀的中路进口对应地与数台起重绞车供油泵的出油口连接;数个起重油泵控制阀的左、右路进口对应地与高、低压供油总管连接。本发明的液压系统提高了泵站功率与绞车负载的匹配适应性及效率,降低实时能耗,设备配置冗余度高。

Description

一种超大型打桩船的组合式绞车液压系统
技术领域
本发明涉及一种超大型打桩船的组合式绞车液压系统。
背景技术
打桩船是专门用于码头、桥梁等水下桩基的打桩作业,自从液压技术成熟普及后,其甲板机械特别是绞车的动力系统主要采用液压驱动方式,液压系统根据功能不同又可以划分为两部分:液压传动系统部分和液压控制系统部分,液压传动系统部分主要以传递动力和运动为主要功能;液压控制系统部分则要使液压系统输出满足特定性能要求的功能。
目前打桩船的绞车液压系统主要有如下两种类型:
第一类为液压传动系统采用定量高压柱塞泵为泵源,以低速大扭矩马达驱动液压绞车;液压控制部分由手动/液控比例阀控制绞车的速度和方向,电控部分采用继电器回路逻辑控制。该种液压系统由于采用定量泵:当设备以低于额定速度低速运行时,系统流量和功率会出现浪费,效率较低,主要发生在起重绞车和移船绞车的轻载阶段;该系统泵与马达基本采用一一对应配置,因此液压泵的数量多,且不能相互备用,系统冗余度差。这一类打桩船的甲板机械液压系统通常为了节省泵源配置,对移船类绞车一般采用对角串联回路,起重类绞车与移船类绞车并联供油,以节省液压泵的配置数量。该系统使用液控比例阀,遥控管路较长,响应速度慢,会有滞后现象。
第二类液压传动系统采用恒压变量泵为泵源集中供油,以低速大扭矩马达驱动液压绞车,液压控制部分由电液比例控制阀和双速阀控制绞车的速度和方向,电控部分采用PLC控制,容易实现设备操作的互锁与保护,安全性更高。移船绞车和起重绞车采用同一系统,油泵供油压力为系统的额定压力,这种系统的好处是任意台数油泵就可以为所有马达供油,泵组之间可相互备用,系统冗余度高,可以节省液压泵的配置数量。尽管这种系统釆用变量泵可按需要供油,但打桩船液压设备数量较多,同时投入使用的设备负载差异很大,当设备低于额定负载运行时,油泵供油的压力大于负载所需要的压力,系统功率损失较大。
对打桩船移船绞车而言,收缆绞车的操纵压力大,而放缆绞车的操纵压力小,移船操纵时通常都是一半数量的绞车为收缆,另一半数量的绞车为放缆,放缆绞车的操纵压力通常只有收缆绞车的操纵压力的50%甚至更低,操纵压力的差异较大,因而用同一压力等级的恒压系统泵源供油,其功率匹配效率较低。对起重绞车而言,吊锤绞车和启锤绞车始终处于固定负载运行,因此这两种绞车收缆操纵压力较大而放缆操纵压力较低;主吊桩绞车及副吊桩绞车在吊桩、立桩前后的阶段负载均会经过空载、半载、重载的变化过程,收缆操纵压力及放缆操纵压力变化也较大,因而用同一压力等级的恒压系统泵源供油,其功率匹配效率也较低。
由于在很多情况下系统供油压力大于实际荷载需要的压力,产生较大的功率损失,导致配备的柴油机功率大大增加,因而往往这类恒压系统配置的打桩船在做移船操纵动作和吊桩操纵时,不能同时进行桩架变幅或升锤操纵,否则会造成柴油机功率不足,工作效率大大降低。
定量泵系统和恒压变量泵系统二者各有利弊,一般来说,当设备长期处于接近额定速度运行,系统持续输出较大流量时,宜采用定量泵系统。而当负载所需压力经常处于系统最高压力的80%以上时,宜采用恒压变量泵系统。
对打桩船而言,系统需要驱动的设备数量较多,不同工况使用设备的数量不同,各设备负载大小不均匀,运行速度差异也较大,单纯采用定量泵系统或恒压变量泵系统来实现泵站功率与负载功率的完全匹配非常困难。现有的定量泵系统和恒压变量泵系统的方案都具有局限性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有打桩船绞车液压系统配置上的局限性,而提供一种超大型打桩船的组合式绞车液压系统,它改善了泵站功率与绞车负载功率的匹配性,从而提高了整个系统的传动效率,降低能耗,并且设备冗余度高,系统安全可靠。
本发明的目的是这样实现的:一种超大型打桩船的组合式绞车液压系统,包括柴油机、移船绞车液压系统、起重绞车液压系统和PLC电控系统;所述移船绞车液压系统用于驱动打桩船的数台移船绞车马达、启锤绞车马达和若干杂用绞车马达并包括数台移船绞车供油泵、数个移船油泵控制阀、高压供油总管、低压供油总管、数个移船取油控制阀、数个移船绞车的操纵阀组、启锤绞车的操纵阀组和若干杂用绞车的操纵阀组;所述起重绞车液压系统用于驱动打桩船的左主吊桩绞车马达、右主吊桩绞车马达、副吊桩绞车马达和吊锤绞车马达并包括数台起重绞车供油泵、数个起重油泵控制阀、左主吊桩绞车的操纵阀组、右主吊桩绞车的操纵阀组、副吊桩绞车的操纵阀组和吊锤绞车的操纵阀组;
所述柴油机驱动分动箱;
数台移船绞车供油泵均与所述分动箱的输出端连接,数台移船绞车供油泵的吸油口均与油箱连接;
数个移船油泵控制阀的进油口一一对应地与数个移船绞车供油泵的出油口连接;数个移船油泵控制阀中一半以上的移船油泵控制阀均为与右路通,其余的移船油泵控制阀均为左路通;
所述高压供油总管与所有右路通的移船油泵控制阀的右路出口连接;
所述低压供油总管与所有左路通的移船油泵控制阀的左路出口连接;
数个移船取油控制阀的高压油进口均与高压供油总管连通,数个移船取油控制阀的低压油进口均与低压供油总管连通;
数个移船绞车的操纵阀组的进油口一一对应地与数个移船取油控制阀的出油口连接;数个移船绞车的操纵阀组的出油口一一对应地与数个移船绞车马达的工作油口连接;数个移船绞车的操纵阀组的回油口均与油箱连接;
所述启锤绞车的操纵阀组的进油口和若干杂用绞车的操纵阀组的进油口均与高压供油总管连接,该启锤绞车的操纵阀组的出油口和若干杂用绞车操纵阀组的出油口一一对应地与启锤绞车马达的工作油口和若干杂用绞车马达的工作油口连接,该启锤绞车的操纵阀组的回油口和若干杂用绞车的操纵阀组的回油口均与油箱连接;
数个起重绞车供油泵均与所述分动箱的输出端连接,数个起重绞车供油泵的吸油口均与油箱连接;
数台起重油泵控制阀的中路进油口一一对应地与数个起重绞车供油泵的出油口连接;数台起重油泵控制阀的左路油口均与所述高压供油总管连接;数台起重油泵控制阀的右路油口均与所述低压供油总管连接;正常使用时,数台起重油泵控制阀均为中路通;数台起重油泵控制阀分成四组;
所述左主吊桩绞车的操纵阀组的进油口分别与第一组起重油泵控制阀的中路出油口连接,该左主吊桩绞车的操纵阀组的出油口与左主吊桩绞车马达的工作油口连接,该左主吊桩绞车的操纵阀组的回油口与油箱连接;
所述右主吊桩绞车的操纵阀组的进油口分别与第二组起重油泵控制阀的中路出油口连接,该右主吊桩绞车的操纵阀组的出油口与右主吊桩绞车马达的工作油口连接,该右主吊桩绞车的操纵阀组的回油口与油箱连接;
所述副吊桩绞车的操纵阀组的进油口分别与第三组起重油泵控制阀的中路出油口连接,该副吊桩绞车的操纵阀组的出油口与副吊桩绞车马达的工作油口连接,该副吊桩绞车的操纵阀组的回油口与油箱连接;
所述吊锤绞车的操纵阀组的进油口分别与第四组起重油泵控制阀的中路出油口连接,该吊锤绞车的操纵阀组的出油口与吊锤绞车马达的工作油口连接,该吊锤绞车的操纵阀组的回油口与油箱连接;
以上所有的操纵阀组均含有电液比例换向阀;
所述PLC电控系统包括PLC控制器、数块操纵放大板、数块油泵放大板和数块开关量驱动板;所述PLC控制器的输入端通过信号线与所有绞车的电操纵手柄连接,该PLC控制器的输出端通过信号线与数块操纵放大板的输入端、数块油泵放大板的输入端和数块开关量驱动板的输入端连接;数块操纵放大板的输出端通过控制电缆一一对应地与所有的操纵阀组中的电液比例换向阀连接;数块油泵放大板的输出端通过控制电缆一一对应地与数台起重供油泵上的比例阀连接;数块开关量驱动板的输出端通过控制电缆一一对应地与数个移船取油控制阀、数个移船油泵控制阀和数个起重油泵控制阀连接。
上述的超大型打桩船的组合式绞车液压系统,其中,数台所述移船绞车供油泵均为恒压变量泵。
上述的超大型打桩船的组合式绞车液压系统,其中,数台所述起重绞车供油泵均为电比例变量泵。
上述的超大型打桩船的组合式绞车液压系统,其中,数台移船绞车供油泵、数个移船油泵控制阀、数台起重绞车供油泵及数个起重油泵控制阀以矩阵回路的形式布置在机舱内;数个移船取油控制阀和所有的操纵阀组以矩阵回路的形式布置在甲板上。
本发明的超大型打桩船的组合式绞车液压系统,根据不同绞车的负载特点,通过呈矩阵回路的各个专用节能阀块的切换,最大程度上将差异化较大的负载隔开,实现差异化驱动,在功率消耗上做到优化处理,充分利用并合理分配柴油机的驱动功率。
1)第一至第十移船绞车、启锤绞车、左杂用绞车和右杂用绞车均通过各自的取油控制阀和操纵阀组执行绞车动作并控制速度,移船绞车供油泵组供油方式为集中供油。移船绞车工作时,通过取油控制阀将收缆的绞车与放缆的绞车隔开供油,移船绞车供油泵组供油的压力根据绞车收缆和放缆时不同的压力需要分为高、低压,设高、低压供油总管,再通过PLC控制器收集各绞车的电操作手柄的方向信号,自动选取高、低压油引入移船绞车的操纵阀组;
2)起重绞车的供油,通过起重油泵控制阀组与集中供油的移船绞车、启锤绞车、左杂用绞车和右杂用绞车隔开,由直接对应的起重绞车供油泵(电比例变量泵)供油,各起重绞车的操纵阀组均含有电液比例换向阀。
正常操作时,起重绞车的操纵阀组中的电液比例换向阀保持最大开口并控制起重绞车的运转方向,由PLC控制器通过电操纵手柄和油泵放大板直接控制起重绞车供油泵(电比例变量泵)的输出流量实现绞车调速,最大程度上降低起重液压回路的局部压降损失。
3)本系统的PLC电控系统在开机后,会自动通过各绞车的电操纵手柄的操作信号及各油泵压力传感器信号,实时估算各柴油机当前消耗的驱动功率并在触摸屏上显示。
4)当以上柴油机的估算功率超过PLC控制器内部设定的保护功率值时,PLC控制器将自动发出减速信号到预设好的各个关联放大板,最终通过降低部分绞车的运行速度,达到充分利用柴油机总功率的优化结果;
5)各绞车泵组通过节能阀块的切换,可实现互为备用,有效保证油泵出现故障时的开机率,设备冗余度高。
附图说明
图1是本发明的超大型打桩船的组合式绞车液压系统的原理图;
图2是本发明的超大型打桩船的组合式绞车液压系统的电控原理图;
图3是本发明的移船绞车液压系统的原理图;
图4是本发明的起重绞车液压系统的原理图;
图5是本发明的起重绞车由移船绞车供油泵集中供油的原理图;
图6是本发明的起重绞车供油泵(电比例变量泵)切换为恒压变量工作状态后向移船绞车供油的原理图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1至图6,本发明的超大型打桩船的组合式绞车液压系统,包括第一柴油机10A、第二柴油机10B、移船绞车液压系统、起重绞车液压系统和PLC电控系统。
第一柴油机10A和第二柴油机10B各自经高弹联轴器和传动轴一一对应地驱动第一分动箱和第二分动箱。
移船绞车液压系统用于驱动打桩船的第一至第十移船绞车马达101~110和启锤绞车马达205、左杂用绞车马达206和右杂用绞车马达207并包括第一至第八移船绞车供油泵1~8、第一至第八移船油泵控制阀301~308、高压供油总管20G、低压供油总管20D、第一至第十移船取油控制阀501~510和第一至第十移船绞车的操纵阀组101F~110F、启锤绞车的操纵阀组205F、左杂用绞车的操纵阀组206F和右杂用绞车的操纵阀组207F。
第一至第八移船绞车供油泵1~8均为恒压变量泵。
第一移船绞车供油泵1和第二移船绞车供油泵2组成第一套双联移船绞车供油泵;第三移船绞车供油泵3和第四移船绞车供油泵4组成第二套双联移船绞车供油泵;第五移船绞车供油泵5和第六移船绞车供油泵6组成第三套双联移船绞车供油泵;第七移船绞车供油泵7和第八移船绞车供油泵8组成第四套双联移船绞车供油泵。
第一至第四移船绞车供油泵1~4(第一套双联移船绞车供油泵和第二套双联移船绞车供油泵)均与第一分动箱的输出端连接;第五至第八移船绞车供油泵5~8(第三套双联移船绞车供油泵和第四套双联移船绞车供油泵)均与第二分动箱的输出端连接;第一至第八移船绞车供油泵1~8的吸油口均与油箱连接。
第一至第八移船油泵控制阀301~308的进油口一一对应地与第一至第八移船绞车供油泵1~8的出油口连接;第一移船油泵控制阀301、第三移船油泵控制阀303、第五移船油泵控制阀305、第六移船油泵控制阀306和第七移船油泵控制阀307均为右路通;第二移船油泵控制阀302、第四移船油泵控制阀304和第八移船油泵控制阀308均为左路通。
高压供油总管20G与右路通的第一移船油泵控制阀301的右路出口、第三移船油泵控制阀303的右路出口、第五移船油泵控制阀305的右路出口、第六移船油泵控制阀306的右路出口和第七移船油泵控制阀307的右路出口连接。
低压供油总管20D与左路通的第二移船油泵控制阀302的左路出口、第四移船油泵控制阀304的左路出口和第八移船油泵控制阀308的左路出口连接。
第一至第十移船取油控制阀501~510的高压油进口均与高压供油总管20G连通,第一至第十移船取油控制阀501~510的低压油进口均与低压供油总管20D连通。
第一至第十移船绞车的操纵阀组101F~110F的进油口一一对应地与第一至第十移船取油控制阀501~510的出油口连接;第一至第十移船绞车的操纵阀组101F~110F的出油口一一对应地与第一至第十移船绞车马达101~110的工作油口连接;第一至第十移船绞车的操纵阀组101F~110F的回油口均与油箱连接。
启锤绞车的操纵阀组205F的进油口、左杂用绞车的操纵阀组206F的进油口和右杂用绞车的操纵阀组207F的进油口均与高压供油总管20G连接;启锤绞车的操纵阀组205F的出油口、左杂用绞车操纵阀组206F的出油口和右杂用绞车的操纵阀组207F的出油口一一对应地与启锤绞车马达205的工作油口、左杂用绞车马达206的工作油口和右杂用绞车马达207的工作油口连接;启锤绞车的操纵阀组205F的回油口、左杂用绞车的操纵阀组206F的回油口和右杂用绞车的操纵阀组207F的回油口均与油箱连接。
起重绞车液压系统用于驱动打桩船的左主吊桩绞车马达201、右主吊桩绞车马达202、副吊桩绞车马达203、吊锤绞车马达204并包括第一至第十六起重绞车供油泵9~24、第一至第十六起重油泵控制阀401~416、左主吊桩绞车的操纵阀组201F、右主吊桩绞车的操纵阀组202F、副吊桩绞车的操纵阀组203F和吊锤绞车的操纵阀组204F。
第一至第十六起重绞车供油泵9~24均为电比例变量泵。
第一起重绞车供油泵9和第二起重绞车供油泵10组成第一套双联起重绞车供油泵;第三起重绞车供油泵11和第四起重绞车供油泵12组成第二套双联起重绞车供油泵;第五起重绞车供油泵13和第六起重绞车供油泵14组成第三套双联起重绞车供油泵;第七起重绞车供油泵15和第八起重绞车供油泵16组成第四套双联起重绞车供油泵;第九起重绞车供油泵17和第十起重绞车供油泵18组成第五套双联起重绞车供油泵;第十一起重绞车供油泵19和第十二起重绞车供油泵20组成第六套双联起重绞车供油泵;第十三起重绞车供油泵21和第十四起重绞车供油泵22组成第七套双联起重绞车供油泵;第十五起重绞车供油泵23和第十六起重绞车供油泵24组成第八套双联起重绞车供油泵。
第一至第八起重绞车供油泵9~16(第一至第四套双联起重绞车供油泵)均与第一分动箱的输出端连接;第九至第十六起重绞车供油泵17~24(第五至第八套双联起重绞车供油泵)均与第二分动箱的输出端连接;第一至第十六起重绞车供油泵9~24的吸油口均与油箱连接。
第一至第十六起重油泵控制阀401~416的中路进油口一一对应地与第一至第十六起重绞车供油泵9~24的出油口连接;第一至第十六起重油泵控制阀401~416的左路油口均与高压供油总管20G连接;第一至第十六起重油泵控制阀401~416的右路油口均与低压供油总管20D连接;正常使用时,第一至第十六起重油泵控制阀401~416均为中路通。
左主吊桩绞车的操纵阀组201F的进油口分别与第一起重油泵控制阀401、第二起重油泵控制阀402、第十一起重油泵控制阀411、第十二起重油泵控制阀412和第十三起重油泵控制阀413的中路出油口连接;左主吊桩绞车的操纵阀组201F的出油口与左主吊桩绞车马达201的工作油口连接;左主吊桩绞车的操纵阀组201F的回油口与油箱连接。
右主吊桩绞车的操纵阀组202F的进油口分别与第三起重油泵控制阀403、第四起重油泵控制阀404、第十四起重油泵控制阀414、第十五起重油泵控制阀415和第十六起重油泵控制阀416的中路出油口连接;右主吊桩绞车的操纵阀组202F的出油口与右主吊桩绞车马达202的工作油口连接;右主吊桩绞车的操纵阀组202F的回油口与油箱连接。
副吊桩绞车的操纵阀组203F的进油口分别与第五起重油泵控制阀405、第六起重油泵控制阀406和第九起重油泵控制阀409的中路出油口连接;副吊桩绞车的操纵阀组203F的出油口与副吊桩绞车马达203的工作油口连接;副吊桩绞车的操纵阀组203F的回油口与油箱连接。
吊锤绞车的操纵阀组204F的进油口分别与第七起重油泵控制阀407、第八起重油泵控制阀408和第十起重油泵控制阀410的中路出油口连接;吊锤绞车的操纵阀组204F的出油口与吊锤绞车马达204的工作油口连接;吊锤绞车的操纵阀组204F的回油口与油箱连接。
第一至第八移船绞车供油泵1~8、第一至第八移船油泵控制阀301~308、第一至第十六起重绞车供油泵9~24及第一至第十六起重油泵控制阀401~416以矩阵回路的形式布置在机舱内。
第一至第十移船取油控制阀501~510以及所有绞车的操纵阀组以矩阵回路的形式布置在甲板上;每个绞车的操纵阀组均含有电液比例换向阀;
PLC电控系统包括PLC控制器、十七块操纵放大板、十六块油泵放大板和三十四块开关量驱动板;其中,PLC控制器的输入端通过信号线与所有绞车的操纵电手柄连接;该PLC控制器的输出端通过信号线与十七块操纵放大板的输入端、十六块油泵放大板的输入端和三十四块开关量驱动板的输入端连接;十七块操纵放大板的输出端通过控制电缆一一对应地与所有的操纵阀组中的电液比例换向阀连接;十六块油泵放大板的输出端一一对应地与第一至第十六起重供油泵上的比例阀连接;三十四块开关量驱动板的输出端通过控制电缆一一对应地与第一至第十移船取油控制阀、第一至第八移船油泵控制阀、第一至第十六起重油泵控制阀连接。
图2是本发明的超大型打桩船的组合式绞车液压系统的电控原理图。
为更好描述本发明的液压系统的工作原理,将液压系统分成移船绞车液压系统和起重绞车液压系统来分别说明。
1、移船绞车液压系统的工作原理(参见图3)
安装在机舱内的第一柴油机10A和第二柴油机10B一一对应地带动第一分动箱和第二分动箱上的第一至第四双联移船绞车供油泵工作,产生吸排动作,第一移船绞车供油泵1、第三移船绞车供油泵3、第五移船绞车供油泵5、第六移船绞车供油泵6和第七移船绞车供油泵7一一对应地通过机舱内的第一移船油泵控制阀301、第三移船油泵控制阀303、第五移船油泵控制阀305、第六移船油泵控制阀306和第七移船油泵控制阀307向系统的高压供油总管20G供油;第二移船绞车供油泵2、第四移船绞车供油泵4和第八移船绞车供油泵8一一对应地通过机舱内的第二移船油泵控制阀302、第四移船油泵控制阀304和第八移船油泵控制阀308向低压供油总管20D供油;高压供油总管20G和低压供油总管20D送至甲板上的第一至第十移船取油控制阀501~510前等待。
PLC电控系统中的第一至第十移船绞车的电操纵手柄一一对应地作为第一至第十移船绞车的动作传感器并通过信号线与PLC控制器的输入端连接。电操纵手柄离开中位,往后/往前一定角度,表示绞车收缆/放缆;按电操纵手柄的操纵角度和操纵方向,对应输出一个0~10V的电压信号给PLC控制器。
以第一移船绞车为例:PLC控制器根据第一移船绞车的电操纵手柄的动作方向判断第一移船绞车是收缆还是放缆,并输出收缆或放缆信号到第一移船绞车取油控制阀501的高压油进口或低压油进口使其得电,收缆时第一移船取油控制阀501的高压油进口得电打开,从高压供油总管20G取油,高压油经第一移船绞车的操纵阀组101F进入第一移船绞车马达101的收缆油口,第一移船绞车马达101带动绞车按收缆方向旋转,使绞车收缆;反之,放缆时第一移船取油控制阀501的低压油进口得电打开,从低压供油总管20D取油,低压油经第一移船绞车的操纵阀组101F进入第一移船绞车马达101的放缆油口,第一移船绞车马达101带动绞车按放缆方向旋转,使绞车放缆。PLC控制器还根据第一移船绞车的电操纵手柄的动作角度计算得到第一移船绞车所需液压油的流量,PLC控制器会输出信号到与第一移船绞车的操纵阀组101F对应的操纵放大板,该操纵放大板根据输入信号对应输出一个放大电流信号到第一移船绞车的操纵阀组101F中的电液比例换向阀,该电液比例换向阀根据输入电流的大小和极性,随之变化阀芯的开度大小及阀芯的动作方向,控制电液比例换向阀对外输出流量大小及方向,进而使第一移船绞车马达101按照电操纵手柄的操作方向和角度大小进行工作。
同时PLC控制器还能根据移船绞车的电操纵手柄的动作数量、操作方向和操作角度,计算收缆/放缆绞车各自需要液压油的流量(高压油/低压油);根据需要高压油的流量和低压油的流量,输出信号给第一至第八移船油泵控制阀301~308,以控制投入收缆/放缆用移船绞车供油泵工作的数量。当根据收缆方向及角度的电操作手柄的数量计算得到所需液压油的流量达到高压供油总管20G设计的额定流量的80%以上时,第一移船绞车供油泵1、第三移船绞车供油泵3、第五移船绞车供油泵5、第六移船绞车供油泵6和第七移船绞车供油泵7全部投入运行,向高压供油总管20G供油;
2、启锤绞车和左、右杂用绞车的工作原理
启锤绞车的电操纵手柄、左杂用绞车的电操纵手柄和右杂用绞车的电操纵手柄一一对应地作为启锤绞车、左杂用绞车和右杂用绞车的动作传感器并通过信号线与PLC控制器连接。电操纵手柄离开中位,往后/往前一定角度,表示绞车收缆/放缆;按电操纵手柄的操作角度和操作方向,对应输出一个0~10V的电压信号给PLC控制器。
启锤绞车的操纵阀组205F、左杂用绞车的操纵阀组206F和右杂用绞车的操纵阀组207F均从高压供油总管20G取油工作。
以左杂用绞车为例:PLC控制器根据左杂用绞车的电操纵手柄的动作方向和角度判断左杂用绞车是收缆还是放缆,并计算得到左杂用绞车所需液压油的流量,PLC控制器会输出信号到与左杂用绞车的操纵阀组206F对应的操纵放大板,该操纵放大板根据输入信号对应输出一个放大电流信号到左杂用绞车的操纵阀组206F中的电液比例换向阀,该电液比例换向阀根据输入电流的大小和极性,随之变化阀芯的开度大小及阀芯的动作方向,控制电液比例换向阀对外输出流量的大小及方向,进而使左杂用绞车马达206按照电操纵手柄的操作方向和角度大小进行工作。
3、起重绞车液压系统的工作原理(参见图4)
第一柴油机10A和第二柴油机10B旋转带动分动齿轮箱上的第一至第十六起重绞车供油泵9~24工作,若干台起重绞车供油泵向相应的起重绞车供油,即左主吊桩绞车、右主吊桩绞车、副吊桩绞车、吊锤绞车分别由不同的油泵组提供需要的液压油,其中:左主吊桩绞车由第一起重绞车供油泵9、第二起重绞车供油泵10、第十一起重绞车供油泵19、第十二起重绞车供油泵20和第十三起重绞车供油泵21供油;右主吊绞车由第三起重绞车供油泵11、第四起重绞车供油泵12、第十四起重绞车供油泵22、第十五起重绞车供油泵23和第十六起重绞车供油泵24供油;副吊桩绞车由第五起重绞车供油泵13、第六起重绞车供油泵14和第九起重绞车供油泵17供油;吊锤绞车由第七起重绞车供油泵15、第八起重绞车供油泵16和第十起重绞车供油泵18供油。
PLC电控系统中所有的起重绞车的电操纵手柄,即左主吊桩绞车的电操纵手柄、右主吊桩绞车的电操纵手柄、副吊桩绞车的电操纵手柄、吊锤绞车的电操纵手柄一一对应地作为左主吊桩绞车、右主吊桩绞车、副吊桩绞车和吊锤绞车的动作传感器,并通过信号线与PLC控制器连接,按电操纵手柄的操作角度和操作方向,对应输出一个0~10V的电压信号给PLC控制器。
以右主吊桩绞车为例:PLC控制器根据右主吊桩绞车的电操纵手柄的动作方向判断右主吊桩绞车是收缆还是放缆,PLC控制器输出收缆或放缆信号到与右主吊桩绞车的操纵阀组202F对应的操纵放大板,该操纵放大板根据输入信号对应输出一个放大电流信号到右主吊桩绞车的操纵阀组202F中的电液比例换向阀,该电液比例换向阀根据输入电流的极性,作阀芯定向全开,进而使右主吊桩绞车马达202按照电操纵手柄的操作方向工作;同时PLC控制器根据右主吊桩绞车的电操纵手柄的动作角度计算得到右主吊桩绞车所需液压油的流量,PLC控制器输出信号到右主吊桩绞车对应的五块油泵放大板,这五块油泵放大板根据输入信号对应输出一个放大电流信号一一对应地到为右主吊桩绞车供油的第三起重绞车供油泵11上的比例阀、第四起重绞车供油泵12上的比例阀、第十四起重绞车供油泵22上的比例阀、第十五起重绞车供油泵23上的比例阀和第十六起重绞车供油泵24上的比例阀,控制这5台起重绞车供油泵对外输出液压油的流量,最终使右主吊桩绞车马达202按照电操纵手柄的操作方向和角度大小进行工作。
4、系统总功率自动控制
在作业状态下,PLC控制器将会根据所有的电操纵手柄的方向、角度及各油泵压力传感器信号的统计进行计算,得到当前系统实时总功率的估算值,当此功率估算值达到PLC控制器的预设定值时,则PLC控制器会按比例输出降速信号到各作业绞车对应的操纵放大板和油泵放大板,自动限制各作业绞车的最大速度,保持系统的总功率不变,达到充分利用柴油机总功率的自动优化结果。
5、应急情况下移船绞车供油泵与起重绞车供油泵可互为备用
当某台起重绞车对应的起重绞车供油泵出现故障时,将该起重油泵控制阀切换到集中供油模式,即将中路通切换到左路通/右路通,由移船绞车供油泵供油,即从高压供油总管20G或低压供油总管20D进油(见图5),此时该台起重绞车的速度通过其操纵阀组中的电液比例换向阀的开度大小调节。同时为了提高系统的冗余度,保证部分移船绞车供油泵故障时系统能正常工作,或集中供油回路中的移船绞车需要更大的液压油流量时,可将若干台起重绞车供油泵(电比例变量泵)切换到恒压变量状态,再通过切换对应的起重油泵控制阀输出液压油至高压供油总管20G或低压供油总管20D,向移船绞车供油(见图6)。
本发明的组合式绞车液压系统中的移船绞车和起重绞车采用不同的控制方式。其中移船绞车的液压系统采用移船绞车供油泵集中供油,共配置四套双联移船绞车供油泵,由八个移船油泵控制阀控制输出高、低压油,一一对应地汇入高压供油总管和低压供油总管,供移船绞车在不同的工况下选用,即绞车的收缆和放缆隔开供油,收缆采用高压油,放缆采用低压油;通过PLC控制器检测各移船绞车的操作手柄的操作方向和角度,自动控制移船绞车供油泵组中参与供油的泵的数量和各油泵的出口压力及出口方向;同时通过控制设在操纵阀组进油口的移船取油控制阀自动选择从高压供油总管进油或从低压供油总管进油。特别是放缆时从低压管路供油,降低了相关恒压系统的泵站输出压力,从而大大提高了油泵与马达的匹配效率。
系统中主要的起重绞车配置八套双联起重绞车供油泵,各起重绞车正常工作时,由直接对应连接的起重绞车供油泵供油,其中,2台主吊桩绞车各对应5台单起重绞车供油泵,1台吊锤绞车对应3台单起重绞车供油泵,1台副吊桩绞车对应另外3台单起重绞车供油泵。电控系统根据起重绞车的实际工作负荷控制起重绞车供油泵的供油压力和供油流量,实现起重绞车供油泵组按需要提供给各起重绞车所需要压力和流量的液压油,操作过程中各起重绞车的操纵阀组中的电液比例换向阀均为最大开度并控制起重绞车正确的运转方向,由起重绞车供油泵直接控制起重绞车马达的液压油流量和压力。这种控制方式集合了定量泵系统和电比例变量泵系统的优点,可实现泵组输出流量和压力与绞车所需功率的最优化匹配,从而达到降低系统无用功造成的液压油发热现象,减少设备的损耗和船舶燃油的消耗,既经济又安全。
本发明的组合式绞车液压系统是针对打桩船的各类绞车运行的特点,在打桩船常用的定量泵系统和恒压变量泵系统的基础上进行优化,通过引入矩阵控制概念,将差异化较大的负载相互隔开实现分区供油。移船绞车采用二级压力集中供油,分别对移船绞车的收缆和放缆进行驱动和控制;而对起重绞车的收缆和放缆采用一一对应的电比例变量泵进行驱动和控制,大大提高了泵站压力和输出流量与绞车负载大小和运行速度匹配效率,从而提高了整个液压系统的传动效率,降低能耗。移船绞车和起重绞车既是两个相对独立的液压系统,但又具备相互连通的功能,相互之间的油泵还可互为备用。通过专用阀组实现在分区控制和集中恒压控制之间可进行自由切换,使得整个系统元件配置少、设备冗余度高、系统安全可靠。
以上实施例仅供说明本发明之用,而非对本发明的限制,有关技术领域的技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以作出各种变换或变型,因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴,应由各权利要求所限定。

Claims (2)

1.一种超大型打桩船的组合式绞车液压系统,包括柴油机、移船绞车液压系统、起重绞车液压系统和PLC电控系统;所述移船绞车液压系统用于驱动打桩船的数台移船绞车马达、启锤绞车马达和若干杂用绞车马达并包括数台移船绞车供油泵、数个移船油泵控制阀、高压供油总管、低压供油总管、数个移船取油控制阀、数个移船绞车的操纵阀组、启锤绞车的操纵阀组和若干杂用绞车的操纵阀组;所述起重绞车液压系统用于驱动打桩船的左主吊桩绞车马达、右主吊桩绞车马达、副吊桩绞车马达和吊锤绞车马达并包括数台起重绞车供油泵、数个起重油泵控制阀、左主吊桩绞车的操纵阀组、右主吊桩绞车的操纵阀组、副吊桩绞车的操纵阀组和吊锤绞车的操纵阀组;其特征在于,
所述柴油机驱动分动箱;
数台移船绞车供油泵均与所述分动箱的输出端连接,数台移船绞车供油泵的吸油口均与油箱连接;数台移船绞车供油泵均为恒压变量泵;
数个移船油泵控制阀的进油口一一对应地与数个移船绞车供油泵的出油口连接;数个移船油泵控制阀中一半以上的移船油泵控制阀均为与右路通,其余的移船油泵控制阀均为左路通;
所述高压供油总管与所有右路通的移船油泵控制阀的右路出口连接;
所述低压供油总管与所有左路通的移船油泵控制阀的左路出口连接;
数个移船取油控制阀的高压油进口均与高压供油总管连通,数个移船取油控制阀的低压油进口均与低压供油总管连通;
数个移船绞车的操纵阀组的进油口一一对应地与数个移船取油控制阀的出油口连接;数个移船绞车的操纵阀组的出油口一一对应地与数个移船绞车马达的工作油口连接;数个移船绞车的操纵阀组的回油口均与油箱连接;
所述启锤绞车的操纵阀组的进油口和若干杂用绞车的操纵阀组的进油口均与高压供油总管连接,该启锤绞车的操纵阀组的出油口和若干杂用绞车操纵阀组的出油口一一对应地与启锤绞车马达的工作油口和若干杂用绞车马达的工作油口连接,该启锤绞车的操纵阀组的回油口和若干杂用绞车的操纵阀组的回油口均与油箱连接;
数个起重绞车供油泵均与所述分动箱的输出端连接,数个起重绞车供油泵的吸油口均与油箱连接;数个起重绞车供油泵均为电比例变量泵;
数台起重油泵控制阀的中路进油口一一对应地与数个起重绞车供油泵的出油口连接;数台起重油泵控制阀的左路油口均与所述高压供油总管连接;数台起重油泵控制阀的右路油口均与所述低压供油总管连接;正常使用时, 数台起重油泵控制阀均为中路通;数台起重油泵控制阀分成四组;
所述左主吊桩绞车的操纵阀组的进油口分别与第一组起重油泵控制阀的中路出油口连接,该左主吊桩绞车的操纵阀组的出油口与左主吊桩绞车马达的工作油口连接,该左主吊桩绞车的操纵阀组的回油口与油箱连接;
所述右主吊桩绞车的操纵阀组的进油口分别与第二组起重油泵控制阀的中路出油口连接,该右主吊桩绞车的操纵阀组的出油口与右主吊桩绞车马达的工作油口连接,该右主吊桩绞车的操纵阀组的回油口与油箱连接;
所述副吊桩绞车的操纵阀组的进油口分别与第三组起重油泵控制阀的中路出油口连接,该副吊桩绞车的操纵阀组的出油口与副吊桩绞车马达的工作油口连接,该副吊桩绞车的操纵阀组的回油口与油箱连接;
所述吊锤绞车的操纵阀组的进油口分别与第四组起重油泵控制阀的中路出油口连接,该吊锤绞车的操纵阀组的出油口与吊锤绞车马达的工作油口连接,该吊锤绞车的操纵阀组的回油口与油箱连接;
以上所有的操纵阀组均含有电液比例换向阀;
所述PLC电控系统包括PLC控制器、数块操纵放大板、数块油泵放大板和数块开关量驱动板;所述PLC控制器的输入端通过信号线与所有绞车的电操纵手柄连接,该PLC控制器的输出端通过信号线与数块操纵放大板的输入端、数块油泵放大板的输入端和数块开关量驱动板的输入端连接;数块操纵放大板的输出端通过控制电缆一一对应地与所有的操纵阀组中的电液比例换向阀连接;数块油泵放大板的输出端通过控制电缆一一对应地与数台起重供油泵上的比例阀连接;数块开关量驱动板的输出端通过控制电缆一一对应地与数个移船取油控制阀、数个移船油泵控制阀和数个起重油泵控制阀连接。
2.根据权利要求1所述的超大型打桩船的组合式绞车液压系统,其特征在于,数台移船绞车供油泵、数个移船油泵控制阀、数台起重绞车供油泵及数个起重油泵控制阀以矩阵回路的形式布置在机舱内;数个移船取油控制阀和所有的操纵阀组以矩阵回路的形式布置在甲板上。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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