一種基于液壓小車的移船系統

汪偉

摘 要：液壓小車移船系統是一種服務于平地造船工藝的新型專用設備，由分布式的液壓動力單元提供動力。小車采用伺服閥與壓力、位移傳感器結合構成對頂升油缸壓力、行程的精確反饋閉環控制，從而實現對整船的定程頂升、稱重、分組主動負載控制等功能。為適應小車的使用工況，控制上采用上位機加主從站PLC，形成分布式控制架構。

關鍵詞：平地造船；移船作業；分布式動力單元；動態分組；主動負載控制；行程控制

中圖分類號：U673.3 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）20-0045-02

1 概述

隨著造船行業競爭日趨激烈，新型的平地造船工藝以其經濟和高效，被越來越多的造船企業所采用。基于主動負載控制的液壓小車移船系統是為船廠平臺生產線配套研制的移船專用設備，用于將整船從平臺轉移到半淺駁的移船作業。該系統的研制成功，有助于推廣平地造船工藝在國內船舶企業的應用，達到為我國船舶工業節省投資、提高造船質量和擴大造船能力的目的。

2 系統介紹

2.1 系統組成

系統主要包含若干500噸組合臺車、抬船支架、控制小車及附件等。造船作業在水泥墩和抬船支架上進行，水泥墩和抬船支架根據船型預先進行布置。相應的，移船作業前，小車根據抬船支架的數量和位置進行配置。圖1為某船型移船系統平面布置圖，每條軌道上的方框代表一個500噸抬船支架和一臺500噸組合臺車。

500噸組合臺車是系統主要組成設備，主要由主動小車、從動小車、平衡梁等組成，由獨立的動力單元提供動力，最大承載能力為500噸。其中主動小車由車架結構、行走驅動機構、頂升機構等組成：車架結構作為小車其它機構或設備的安裝基礎，是主要的受力構件；小車采用減速馬達加開式齒輪驅動走輪軸，滿足移船系統無級變速行走的要求，具有使用便利、故障率低、啟停平穩、能效高的優點；小車頂升機構采用柴油發動機驅動高壓柱塞油泵提供動力，由液壓閥件、活塞缸等組成。

2.2 頂升負載、行程控制功能

小車頂升機構的作用是在移船系統行走的過程中安全平穩地頂升船舶，具有較強的過載能力，安全系數高。采用頂升伺服閥結合壓力、位移傳感器實現對頂升油缸負載、位移的閉環精確控制。頂升油缸可以控制系統指定的規定范圍內任意負載、行程進行作業（負載0～250噸，行程0～300mm）。

3 工作流程

移船作業前，待運移船舶坐墩在鋼支架及水泥墩上。根據工藝布置要求，若干小車組成移船系統。小車進入鋼支架底部，在電控系統的控制下統一頂起船舶行走，到達指定位置后，鋼支架落下作墩子用。移船作業主要包括抬船和行走兩個環節。

3.1 初始化

小車進入抬船支架底部，布置完成后，在控制系統中輸入小車的相對位置，沿著軌道方向為x向，水平垂直軌道方向為y向。

3.2 抬船

3.2.1 預頂升

系統空載頂升使頂升油缸上升接觸抬船支架，此時的油缸壓力不足以頂起整船。該步驟為下一步整體帶載同步頂升做好準備。

3.2.2 帶載定程頂升

預頂升完成后，根據工作需要設置整體抬船頂升高度，所有油缸以相同速度帶載頂升，保證所有抬船支架同時上升，至預定頂升高度停止。此時所有抬船支架支腿離開地面一定距離，為抬船行走坐好準備。

3.2.3 稱重

帶載頂升過程結束后，每臺小車頂升油缸內部壓力傳感器數據反饋給控制系統。系統根據每臺稱重結果及相對位置計算整船的總重及重心位置。計算過程如下：

其中，已知量：小車數量n；第i臺小車實際負載pi；第i臺小車的x、y坐標xi，yi。未知量：整船重量G；整船重心的x、y坐標xG，yG。

3.2.4 自動分組計算及載荷標定

根據稱重結果的重心位置將小車分為四組，如圖4所示。設定每組小車目標載荷相同，并計算該目標載荷。計算過程如下：

其中，已知量：第i組小車數量ni；整船重量G；第i組車組內第j臺小車的x、y坐標（相對重心位置）xij，yij。未知量：第i組車組內每臺小車的目標負載pi。

系統根據計算的出的目標載荷對每臺小車負載進行標定，使其達到目標值，為帶載行走做好準備。

3.3 行走

3.3.1 負載控制

整船行走過程中，控制系統將小車實時反饋負載與目標載荷進行比較，一旦反饋值超差20%，即進行調整：實時負載低于目標負載時，系統補償壓力；反之卸載。通過控制每臺小車的負載，保證移船作業的平穩進行。

3.3.2 調平

在移船作業過程中，特別是過駁時，整船可能發生偏斜，為了不影響移船，需要根據全站儀的測量結果，對整船進行左右調平。根據距離旋轉點的距離，確定小車頂升油缸的下降速度。

其中，yi為小車距離旋轉點的y坐標，小車分布在四組軌道上，每條軌道的y坐標均為已知量；ymax為小車距離旋轉點的最遠y坐標；vmax為油缸最大帶載下降速度，已知量。

通過伺服閥控制每臺小車頂升油缸下降速度，實現整船調平。

4 結束語

目前該系統已研制成功并投產，順利完成國內某船企50000噸成品油輪/化學品船的移船過駁作業，為國內首次完全依靠自主力量采取這種方式完成船舶下水，檢驗了系統的可靠性。與國外同類型設備相比，該系統成本較低，技術先進，性能可靠。該類型設備的研制成功，證明我國已經掌握該類型下水工藝的關鍵技術，有助于推廣平地造船工藝在船廠的應用，為客戶創造更好的社會、經濟效益。

參考文獻：

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