王曉東

(大連奧凱液壓機(jī)電有限公司,遼寧 大連 116033)

絞吸式挖泥船定位樁液壓系統(tǒng)故障排除

王曉東

(大連奧凱液壓機(jī)電有限公司,遼寧 大連 116033)

定位樁之類的大型重載翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)不宜設(shè)置流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)行同步調(diào)節(jié)，大型重載翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)作業(yè)前應(yīng)該進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試，液壓系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)置壓力監(jiān)控及報(bào)警裝置，以確保操作安全。

挖泥船;定位樁;液壓系統(tǒng);同步調(diào)節(jié)

Abstract:The large-scale heavy duty reversing mechanism like the spud pile should not be set with flow control valve and be controlled isochronously.A safety test should be made systematically before the large-scale heavy duty reverisng mechanism works.The hydraulic system of spud pile should be installed by pressure warning unit to insure operational safety.

Keywords：dredger;spud pile;hydraulic system;synchrodrive adjust

絞吸式挖泥船在疏浚作業(yè)時(shí)，定位樁要垂直立起插入海底，挖泥船在結(jié)束作業(yè)時(shí)，定位樁要水平放倒在船上，以便安全航行。由于挖泥船定位樁高達(dá)幾十米、質(zhì)量近百噸，加之海上風(fēng)浪影響，安全立放定位樁是值得研究的問(wèn)題。

金港008絞吸式挖泥船在曹妃甸港作業(yè)完畢，船舶需要駛離作業(yè)區(qū)，船員操作立放樁機(jī)構(gòu)，出現(xiàn)立放樁油缸油口噴油，油缸無(wú)法動(dòng)作的故障，因此船方報(bào)修，并要求維修人員協(xié)助完成倒樁操作。

1 故障情況

金港008是一艘作業(yè)能力4 500 m3/h的非自航絞吸式挖泥船，船上有主、輔定位樁各一根，定位樁高達(dá)46 m，質(zhì)量為100 t， 故障情況是空載向上頂升輔助定位樁油缸，油缸不動(dòng)作，油缸管接頭噴油后緊急停機(jī)。

沿著立放樁系統(tǒng)管路對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行觀察；在油缸下面甲板上一灘油里，發(fā)現(xiàn)一個(gè)變形的紫銅墊，可看出紫銅墊內(nèi)孔明顯被高壓油沖大了；輔樁油缸支架的軸承座，表面有一道焊縫，顯然是機(jī)械或液壓原因?qū)е碌妮S承座裂紋損傷，損傷側(cè)油缸體略微傾斜，由于船員更替，無(wú)法了解這道焊縫產(chǎn)生的原因。但這道焊縫說(shuō)明軸承座曾受力異常，提示倒樁作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)很大。

2 原因分析

定位樁立放是通過(guò)2只油缸推拉轉(zhuǎn)動(dòng)臂實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)液壓原理圖初步分析故障原因是：左側(cè)油缸上腔(有桿腔)無(wú)法回油，無(wú)桿腔活塞面積大于有桿腔面積，上腔(有桿腔)將產(chǎn)生增壓，因此上腔壓力，大于系統(tǒng)壓力；右側(cè)油缸上升快，左右油缸剛性連接，左側(cè)油缸被右側(cè)油缸帶動(dòng)，進(jìn)一步加大左側(cè)油缸上腔壓力。當(dāng)左側(cè)油缸上腔(有桿腔)無(wú)法回油時(shí)，左側(cè)油缸上腔壓力為P：

P=2PsA/A1，

(1)

式中：Ps為系統(tǒng)壓力;A為無(wú)桿腔面積;A1為有桿腔面積。

由于活塞桿要承受定位樁重力，故活塞桿較粗，從外表目測(cè)，無(wú)桿腔面積至少為有桿腔面積2倍以上，可知左側(cè)油缸上腔故障壓力大于4倍系統(tǒng)壓力，這應(yīng)該是管接頭噴油，銅墊被沖大的原因。

因此初步判斷：由于油液雜質(zhì)，液控單向閥閥芯或平衡閥閥芯卡阻，導(dǎo)致閥芯閉鎖，使左側(cè)油缸上腔(有桿腔)無(wú)法回油。

3 維修過(guò)程

1)確認(rèn)油缸處于原始位置，缸內(nèi)無(wú)壓力后，拆檢液控單向閥及平衡閥，未見(jiàn)異常。

2)檢查單向節(jié)流閥，發(fā)現(xiàn)左側(cè)油缸上端單向節(jié)流閥手柄被扭死，油路不通，將手柄 打開(kāi)后，降低系統(tǒng)壓力，點(diǎn)動(dòng)空載試車(chē)，油缸升降未見(jiàn)異常。

3)提高系統(tǒng)壓力為正常工作壓力試車(chē)，發(fā)現(xiàn)油缸空載下降回油背壓高達(dá)14 MPa。由于倒樁時(shí)定位樁的重量作用在油缸下腔，倒樁過(guò)程是變負(fù)載工況，定位樁重心相對(duì)鉸接點(diǎn)力臂變化，定位樁的重量作用在油缸下腔的力會(huì)逐漸增大，這樣油缸下腔所受壓力將有可能超過(guò)油缸允許壓力，這樣倒樁作業(yè)是極其危險(xiǎn)的。對(duì)油缸下腔單向節(jié)流閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)行第二次空載試車(chē)，空載回油背壓降到7 MPa(估計(jì)是因油缸離泵源較遠(yuǎn)，管路長(zhǎng)，沿程阻力大加上元件的液阻影響)。

4 系統(tǒng)調(diào)試

輔樁機(jī)構(gòu)曾經(jīng)進(jìn)行過(guò)維修，這次輔樁左側(cè)油缸又承受異常高壓，不知油缸密封是否受損。在倒樁作業(yè)時(shí)，如果一個(gè)油缸出現(xiàn)內(nèi)外泄，定位樁重量將作用在另一個(gè)油缸上，出現(xiàn)偏載，這種現(xiàn)象是很危險(xiǎn)的，因此制定了系統(tǒng)調(diào)試檢測(cè)方案，對(duì)立放樁液壓系統(tǒng)性能進(jìn)行檢測(cè)，確保倒樁作業(yè)安全順利。

1)檢查油箱油位，防止吸空。

2)空載試車(chē)，觀察定位樁油缸有無(wú)機(jī)械卡阻，異常抖動(dòng)的情況。

3)空載試車(chē)，油缸升降一個(gè)滿行程排除油缸內(nèi)空氣。

4)提高系統(tǒng)壓力，檢查系統(tǒng)元件、管路耐壓能力及密封性能。

5)檢查油缸內(nèi)外漏。

6)點(diǎn)動(dòng)升降油缸，檢查定位樁油缸同步性。

7)倒樁異常情況應(yīng)急處理(與船方探討)。

在對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行安全測(cè)試評(píng)估后，交付船方使用，完成倒樁作業(yè)。

5 結(jié)束語(yǔ)

此次故障表面上看是由于船方人員誤調(diào)單向節(jié)流閥手柄造成的，但根本原因是由于液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷造成的，盡管挖泥船液壓系統(tǒng)圖紙署名是國(guó)內(nèi)某權(quán)威機(jī)構(gòu)(沒(méi)有說(shuō)明是自主設(shè)計(jì)還是引進(jìn)國(guó)外的設(shè)計(jì))，但定位樁立放液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)是有待商榷的，原因如下。

1)本系統(tǒng)中單向節(jié)流閥起到限制油缸速度和兩缸粗略同步的作用， 系統(tǒng)中平衡閥和手動(dòng)比例閥可以調(diào)節(jié)油缸升降速度，系統(tǒng)無(wú)需再用單向節(jié)流閥調(diào)節(jié)速度。

2)2個(gè)油缸已經(jīng)剛性連接在一起，屬于機(jī)械同步，故無(wú)需再用單向節(jié)流閥調(diào)節(jié)同步。

3)2個(gè)油缸是機(jī)械剛性連接的，連接機(jī)構(gòu)龐大，現(xiàn)場(chǎng)不可能將2個(gè)油缸的連接機(jī)構(gòu)斷開(kāi)單獨(dú)調(diào)節(jié)油缸同步，而2個(gè)油缸剛性連一起調(diào)節(jié)單向節(jié)流閥，油缸是否同步不易觀察，即使能夠調(diào)節(jié)同步，如果油溫和負(fù)載變化，單向節(jié)流閥調(diào)節(jié)效果無(wú)穩(wěn)定性，用單向節(jié)流閥調(diào)節(jié)也沒(méi)有多大意義。

4)單向節(jié)流閥手柄暴露在外，存在閑雜人員誤動(dòng)的可能，這種誤動(dòng)可能造成極其重大事故，這次故障就是因此引起。

總之，定位樁似定海神針，如果倒樁失控，后果不堪設(shè)想，為確保倒樁作業(yè)萬(wàn)無(wú)一失，立放樁之前，進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試是很有必要的。定位樁作為絞吸式挖泥船的一項(xiàng)重要裝備，國(guó)內(nèi)的技術(shù)還不夠成熟，缺乏自主設(shè)計(jì)能力，定位樁立放會(huì)受到風(fēng)浪，浮力變化影響，受力復(fù)雜，因此，對(duì)定位樁立放裝置的研究是一個(gè)值得關(guān)注的課題。因此立放樁液壓系統(tǒng)，應(yīng)該設(shè)置異常壓力監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置以及備用應(yīng)急油源，確保立放樁安全。

王曉東(1965-)，男,山東蓬萊人,工程師,學(xué)士,主要從事液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)維護(hù)工作。

U674.31

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.05.006

2017-05-16