“航浚22”耙吸式挖泥船泥門液壓系統技術改進

孫超 沈偉

摘 要：耙吸式挖泥船泥門通過液壓油缸驅動實現泥門的開啟、關閉。作為挖泥船從下耙、挖泥、航行、拋泥的最后一道關卡，泥門的關閉狀況直接影響到挖泥的產量、效率。鑒于耙吸式挖泥船泥門液壓系統配套廠家不同，本文所述泥門液壓系統技術改進僅適用于“航浚22”。

關鍵詞：航浚22;耙吸式挖泥船;泥門;液壓系統改進

中圖分類號：U674.31 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2020）07-0135-02

“航浚22”耙吸式挖泥船在施工作業過程中，出現挖好的泥裝艙后，在航行去拋泥的過程中，泥漿水會泄漏的現象。經過檢查判斷，是泥門密封圈損壞或者泥門變形導致了泥漿水從泥門密封處泄漏。造成該現象的發生主要是泥門液壓系統設計的缺陷造成的，通過了解實際液壓原理，結合相關的理論計算并參考液壓設計標準，本文提出了液壓系統改進方案。

1故障現象及診斷

查看“航浚22”耙吸式挖泥船液壓系統各部分參數和閥件、油缸、管路等情況，在把出現泄漏現象的泥門閉合到位，使系統壓力上升到18MPa，進行挖泥裝艙作業，在航行去拋泥的過程中，還是出現艙內泥泄漏到海里的現象。通過檢查泥門結構和查看液壓原理圖，判斷航行途中泄漏主要原因是由于泥門油缸不保壓導致泥門下滑關不死，以及泥門密封圈損壞或泥門局部變形這兩個原因造成。泥門油缸下滑主要由泥門油缸、保壓閥有內部泄漏或者油缸與保壓閥之間液壓管路有外泄漏油引起。通過測壓裝置檢查液控單向閥的保壓腔，壓力表顯示壓力18MPa，隔30分鐘觀察壓力表，壓力仍舊保持在18MPa，說明泥門保壓液控單向閥和油缸內部無泄漏。檢查油缸與保壓閥之間的液壓管路，沒有液壓油的外泄現象，可以得出泥門油缸保壓狀況良好，壓力沒有下降，因而泥門油缸沒有下滑故障，艙內的泥漿水泄漏不是泥門油缸不保壓造成泥門下滑引起的。而是由于泥門密封圈損壞或者泥門局部變形，形成不了密閉空間，造成了泥漿水外漏，造成該現象的發生主要與泥門液壓系統設計的缺陷有關。船上實際液壓原理圖見下圖：

在圖1中，圖號①液壓油泵;②單向閥;③電磁溢流閥;④回油過濾器;⑤電液換向閥;⑥液控單向閥（保壓閥）;⑦單向節流閥;⑧泥門油缸;⑨接近開關;⑩泥門; 測壓接頭。

泥門旁安裝有上升、下降兩個接近開關。當液壓油由電磁溢流閥1DT得電建立壓力后，同時電液換向閥右側3DT得電，液壓油進入泥門油缸下腔無桿腔，泥門油缸活塞桿伸出，泥門緩慢打開拋泥，泥門打開到一定位置感應下降的那個接近開關，接近開關發訊，電磁溢流閥和電液換向閥同時失電，泥門打開的動作自動停止。當電磁溢流閥1DT和電液換向閥另一側2DT同時得電，泥門開始上升關閉。正常情況下，泥門上沒有石頭等硬物粘在泥門密封面上的話，泥門開始在液壓系統空載低壓的情況下關閉。當泥門的上下兩個面接觸，壓力開始上升，慢慢壓緊，壓力上升到系統設定壓力18MPa，泥門全部關緊到位同時感應接近開關，停止動作。泥門關閉開始上升時是空載，系統壓力小，只有4MPa～6MPa左右，當上升關閉到離接近開關一定距離，如果存在石頭等硬物卡在泥門密封面將無法關緊泥門，泥門不能正常到達設定位置感應接近開關并自動停止。為了使泥門能夠關閉，液壓系統壓力上升，開始硬拉泥門，泥門油缸鎖緊時最大拉力為：

F拉=Pn*S=Pn*3.14*（D2/4-d2/4）=1800*3.14*（25*25/4-14*14/4）=606177N

備注：泥門液壓油缸技術參數（型號：HSG-250/140-1050）。

其中，油缸缸徑D：Φ250mm;

桿徑d：Φ140mm;

行程：1050mm;

設計壓力：Pn=18MPa=1800N/cm?。

當泥門開始關閉，還沒有達到接近開關上限位置，如果這時有石頭等硬物卡在密封面，引起液壓系統壓力逐漸上升并達到系統設定壓力18MPa，同時油缸產生的拉力也逐漸變大甚至達到最大拉力606177N。這么大的拉力持續作用在泥門接觸面上，使泥門密封圈壓壞或者泥門局部變形，形成不了密閉空間，造成漏泥的現象越來越嚴重，將嚴重影響船舶挖泥作業的產量和效率。

2改進方案

泵源電磁溢流閥采用二級壓力調節閥，同時采用泥門上升接近開關2個，來控制泥門的關閉動作（見下原理圖）。

系統電磁溢流閥壓力設有2級壓力，一級壓力為低壓，設定6MPa，從開始關泥門到感應到泥門的一個低位置接近開關時使用;二級壓力為18MPa高壓，在泥門鎖緊時使用。泥門關閉時設有2個接近開關，一個為泥門初步到位接近開關，另一個為鎖緊到位接近開關。整個動作步驟如下：二級壓力電磁溢流閥2DT和電液換向閥4DT得電，泥門油缸活塞桿收回，泥門開始關閉，這時由于是空載，系統壓力很低，不會超過6MPa;當上升到一定位置能夠感應到一個泥門初步接近開關時，表示此時沒有石頭等硬物卡在泥門上，接近開關發訊，駕駛臺上指示燈亮，動作自動停止;說明沒有異物卡泥門，可以開始泥門高壓鎖緊動作，這時可以按下駕駛臺鎖緊按鈕，二級壓力電磁溢流閥1DT和電液換向閥4DT得電，泥門開始高壓并緊，壓力緩慢上升到18MPa，同時感應到另一個鎖緊到位接近開關，泥門鎖緊，同時接近開關發訊，駕駛臺上鎖緊到位指示燈亮，動作自動停止。如果進行第一步泥門關閉動作時，泥門初步到位接近開關沒有感應到，駕駛臺指示燈沒有亮起，說明泥門上有異物，需要清除。這是由于是低壓電磁溢流閥工作，最高壓力6MPa，產生的拉力較小，不會對泥門密封圈和泥門造成很大損傷和塑性變形，能有效保護泥門和密封面。此時，操作駕駛臺上泥門鎖緊按鈕，由于PLC程序里設定有互鎖保護功能，電磁閥不會得電，鎖緊動作不會發生。只有當泥門初步到位接近開關指示燈亮，才能進行泥門鎖緊動作，更好地避免誤操作引起的泥門和密封圈損壞。

3結語

經過實踐證明，通過PLC程序修改和液壓系統的改進，有效地降低了泥門密封圈損壞或者泥門局部變形故障，提高了船舶生產產能和效率。

參考文獻：

[1]雷天覺.《液壓工程手冊》[M].北京：機械工業出版社，1990.

[2]孫文質.《液壓控制系統》[M].北京：國防工業出版社，1981.

[3]章文倬等.《挖泥船與疏浚業發展狀況與研究》[J].機械工程師，2017（06）.