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发表于 2008-8-1 16:16:53
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来自： 中国江苏苏州
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- E4 K Q: }2 s d船用液压马达系统具有结构简单、低速性能良好、8 ^" L( M9 @* Y; J5 d1 F, M5 {
抗冲击、工作可靠等特点，被广泛用于船舶的绞缆(锚)
/ }) v4 J. B' O- a机上。但宁波港轮驳公司3088 kW 拖轮上所采用的液9 P* p/ L) V' ]2 K' F, h6 @
压绞缆机系统，自1996年以来已出现5次液压马达壳 T* m' h& N/ z: B- j
体破裂事故，类似事故在其他港口中也有发生。为防, C: [( k) z M# Q
止此类事故的再发生，向使用单位和制造商提供有关, C( D! h- R6 M
情况，本文就我们在使用过程中，液压马达壳体破损的
' u4 |- d' b4 e情况和原因作简要的分析，并提出相应的预防措施。
r# n+ x- R' M+ ~/ g a2 事故基本情况
8 \- h. G! w, D$ b宁波港轮驳公司3O88 kW大马力拖轮的液压绞缆机( S( F: |) z2 U3 l& j
系统采用的马达型号为MPd-／-750，在拖轮助泊作业过程
( p. T# Z) ^4 o6 e% u中，出现绞缆机液压马达壳体破裂，主要有3种情况：- f0 R. g @/ M
1)放缆过程 宁波港大马力拖轮在助泊作业过" a1 n" s7 \( n7 b1 F+ i
程中，采用的是顶推联合作业。在助泊过程中，主缆始
" A" N) }. a" U; }4 R4 f终系在被助泊的大轮上。顶推时，主缆回收；拖离时，* g3 p* p& \ t0 {! h5 J, c9 O) Q
拖轮倒车，绞缆机放缆，放到一定长度时，开始拖离作
; i. i- y% V% l9 W% T5 J: }4 f6 G, U业。这样，每次助泊作业过程中，绞缆机平均需1O次
5 D' h H7 p3 m1 ]5 x左右收、放缆作业。如需从顶推紧急换成拖离时，拖轮
. O* L7 A$ _, |! H迅速倒车，绞缆机快速放缆，当拖轮倒车航速高于绞缆5 q; T9 Y$ P, N. b
机放缆速度时，绞缆机液压马达出现壳体破裂。
1 k9 ^! o. N& X' \2)刹车打滑拖轮在拖离作业时，放出拖缆．绞: l3 J/ G. a8 I* m( x
缆机处于刹车状态，在风浪较大时，因风浪影响，主缆! i" h0 t: k( w
受到船体晃动的冲击力或作顶推时拖缆系在大轮上放) B+ T! |( E9 W, h ~# J
出的缓冲长度小于浪高，在波谷时拖缆受船体重量的
) N! O1 z- J6 |; z2 c6 m% k影响，使缆绳受力大于刹车力，绞缆机刹车打滑，造成 T0 p$ \! t6 ~4 b
液压马达壳体破裂。
! W d' [8 H1 I6 M5 j3 M/ ^3)刹车失灵采用液压刹车的绞缆机，当在拖离0 D* Y2 d1 E: X8 o4 T7 }. Y+ M
作业时，刹车系统故障或液压泵突然停泵，刹车不能自
' z# S: P" h: M5 c锁而失灵，使主缆的作用力直接作用在马达上，造成马
, j4 k! Z% j1 N达壳体破裂。. I) [; U0 C6 R% O
3 壳体破裂现象9 [3 |3 n D4 a
从5次液压马达壳体破损现象看，破裂的部位和
" h. r3 r1 _% `0 ]' E" Z* I形状有一定的规律。从液压马达5次壳体破裂所分布
2 Z) @0 [$ T, c9 G' i' p- W! a- l的缸号来看，3次出现在第4缸(见图1)，2次出现在第+ g6 T' `; f, }- w% {
1缸。如以绞缆机放缆为基准，液压马达为B管进油，
3 b7 c# Y% @7 x2 |, lA管排油时，不管是放缆过程中还是刹车打滑和刹车
0 w$ U: o* N+ Q失灵后出现的壳体破裂，都在第4缸。如A、B管相
3 C6 [, `/ M; t/ \- F反，则壳体破裂在第1缸。/ W! n4 i8 p6 O! o! j/ c
从壳体破裂的形状看，5次破裂形状相同，裂纹都
' c9 @. p5 |& C3 w1 m- g) a出现在缸体油道进口处，以油道进口处为中心向外分. U" @. {, g: [
布，只是裂纹的长度和数量不同。
3 d9 b# ^/ W6 ]收液压马达破裂后，经拆检，除壳体裂纹外，缸盖、活& u# E8 K. N6 V+ F6 q) F# r3 s( m
塞件、传动件都正常。系统中的管系、安全阀、操纵阀
v; A- r8 z+ w0 {% C! }' o' m有轻微异常，其他正常，只要更换马达的壳体，系统即# Z" ?$ v1 B3 U7 d4 }0 F, E7 w& b$ y4 \
恢复正常/ K, B1 o8 S" T! B% H" c. ^
4 原因分析
6 E' x% B3 O5 A- t从液压马达壳体破裂情况分析，都存在外力大于( f- x l9 F6 ~7 x
马达输出力，使马达出现泵工况。综合壳体破裂的现
1 O# _3 L }. @5 K* ~象分析，主要原因为：
/ d! Q2 M# {. T1)在放缆过程中，拖轮倒车航速高于绞缆机放缆速
* _! e( R3 L1 t3 I" ?2 F+ F+ O度，绞缆机外力大于马达输出力，使马达处于泵工作状
, }: q2 i7 w1 L态。从5次壳体破裂情况看，绞缆机放缆的速度都相对
, H8 K& X5 ]% \! V2 X9 @, ^+ h# n较低，实际使用时高速挡在20—50 m／min之间，而拖轮正
/ L( h% f. S9 y6 I( u5 j. ^. |. a常作业时，主机以最低稳定转速(4OO r／ n)带主缆倒航，$ F* Y" a% Y0 o: J! ]0 M
从0到50m时，航速即可达3～4节(93—12oⅡl／Ⅱ曲)。通/ K# n/ V Y. a$ {" Z' c0 X
常作业时，放缆长度在50～1(1om之间。所以，在助泊作3 J# R- E1 ]& o E: N4 S
业时，从顶推紧急转至拖离时，拖轮的倒车航速控制不6 W' s: O% F5 `8 p2 |( m/ R% `
好，最后就会出现拖轮拖动绞缆机以90～120 m／rr,in的速0 {) l( g: w3 s/ r p& |
度放缆，使绞缆机液压马达处于泵状态，对应所需吸收流! e* r7 V$ Q0 A# t, c& v
量为110～140 L／nfin。而液压系统中液压泵输出流量不 w7 k( q8 z$ ^
够，使系统出现真空状态。根据气液两相流理论，当真空
( U h+ n+ `+ M( Y! B2 r状态达到一定值时，系统液压油会释放空气 因放缆时，
& \4 U3 z' Y; x3 n5 l& _4 _( w通常B管进油，A管排油，马达各缸工作次序为1—2一
& |' E* ^8 ^3 V! ^卜_4—5循环，这样会使系统中处于最高位置的第4缸最8 d3 @5 g/ E2 J8 d( _; p
先出现气液两相流，在第4缸活塞下行时，缸内油道进口% A: K n; l9 U5 H- [3 ~/ Q3 O+ l
处出现大气团，循环到恬塞上行时，气团迅速破裂爆炸，
6 g) O* d/ E, |; Z# ?产生高压，造成马达缸体以油道进口处为中心的破裂裂) H2 n7 d3 {, l8 g% t$ v1 U# T
纹。如A、B管接^相反，则破裂出现在马达的第l缸上，7 |2 U" x! B2 P# t- x2 p0 [
成因相同。但可排除马达超速的可能，因该液压马达的3 V m3 u; R$ s
转速范围为1—400 r／mln，对应马达在400 r／n'fin时，放缆
/ u( ]& V0 F% a, X速度为150 m／rain，航速要高于6节 而拖轮在带缆倒车
. w+ `- @8 O# F, b时(主机转速400—450 r／nfin)，难以达到这一速度，所以完4 U* c: s- ?' u" U$ X
全可排除超速损坏的可能性
9 u! c" a& X8 w, C$ b K& b; B! b2)刹车打滑和失灵时，出现的液压马达壳体破7 @9 U0 x1 E F' @
裂，主要出现在投有补液的液压系统中。绞缆机刹车: ^5 w8 V- p, z7 _
时．操纵阀联锁关闭，系统不向马达供油，当刹车打滑
# s$ A2 D/ o0 w) G时．主缆滑出，带动马达向放缆方向转动成泵状态，A
3 F% W3 p7 H. C% u+ t1 ]+ B管排油经安全阀通过B管进油。通常液压马达的容
& h" @# Z/ D: T3 g积效率为90％ ～95％，在循环过程中，有近10％的液
+ u% j2 V0 V6 J5 g- L压油进人马达低压油腔，经低压管系回到油箱，使系统
* p( C$ A& L3 _, c- {& M; \3 `3 ]( Z油量不断减少，产生真空。同样，在相对位置最高的第% m5 I. E: m0 j3 n7 @
4缸最先出现气液两相流，造成马达壳体破裂。如A、
7 \$ r) S' q1 ]; c' r) L. W0 ^B管接人相反，则破裂出现在第l缸。0 `% B2 d' l1 g0 b
5 预防措施7 w9 W, [+ y: t \
从造成液压马达壳体破裂事故的原因来看，是由& o; ?4 t. Q- k. n' B5 g( m- M% h
于液压马达处于泵工作状态时，造成系统真空所 l起/ n5 T# Z$ ^2 l: n9 G
的。要防止液压马达壳体破裂，必须防止系统真空的
: Y* ]$ D2 p! ]' l: F# k8 P7 V出现，主要措施有：0 i3 j4 o3 z) V+ W7 D' j# g- Q ?
1)在作业时，要防止拖轮高速倒车，使拖轮的倒车- p' c' i% x3 G; f8 D: a
航速与绞缆机的放缆速度相同；在大风浪顶推作业时，
1 g: j; _3 b: \要根据浪高，在甲板上放出相应长度的缓冲缆，防止在
) S/ O3 F* Q7 L1 I波谷时，拖轮的船体重力作用在主缆上，造成刹车打滑；6 e: H+ Q: D% y# u, {% J P$ f
在拖离时，适当放长拖缆，长度应在70 m以上，防止受, U3 f) z. I( k4 b ? U
风浪影响，主缆受冲击力大于刹车力，造成刹车打滑。. q# y. f# O t* a# z
必要时主缆在缆桩上挽一道或人工脱开离合器。
( |1 C! W; P$ v2)在设计绞缆机液压系统时：① 应充分考虑到实' D e7 N5 i5 j4 z! D2 u9 N2 o( {
际作业中对快速放缆的需要。从马达本身性能和绞缆 j0 Z; ^6 C% l; ?1 M% Y4 l W
机装船尺寸来看，放缆速度可达到150 m／nfin，可以满
5 ]! [* t' R! U" f( k足紧急放缆的要求。关键是液压泵的输出量，在设计3 ~8 T4 h' q1 U& S& k
时要保证马达全速时的供油，选用变量泵，最大排量在1 ~' `( Y! V& G7 |0 w( ?' ^% e
1．50 L／min左右；② 要增加能快速单向补油的补油系7 C. \* [* t5 _2 X% A0 f
统，补油管要接到马达放缆时的进油管上，补油量要大- D0 [2 |# T. s/ a: ?
于马达最大可能的泵油量，防止马达出现泵状态，使系# \- f8 v2 C5 G6 w4 b3 G( `8 |
统出现真空；③ 安全阀的安装位置尽量靠近马达；④ 绞
0 q$ \0 }# ^6 Y+ ^: b缆机的离合器能遥控方便地离合，使放缆时，在控制台. }" f$ s1 ^8 z' Z$ C6 q$ w% Z. T; \
操纵离合器脱开，可以自由放缆，马达不受影响；刹车8 K0 S; K R2 h+ M W: s9 V+ {" ~- G& w
时+脱开离合器，即使刹车打滑，马达也不受外力影响，6 H/ Y! |4 [4 F, |
或采用单向输出离合器，防止外力反输到马达上；⑤ 刹# [: ]: q% }# \0 S$ o
车系统采用弹簧液压刹车，即使遇刹车系统故障或液
% o" |+ ?# Z. b9 P压泵突然停泵，刹车能自锁。
7 U# w( p) {* k$ [2 v9 r; t8 b( E上述提出的只是基于现有系统条件下，通过操纵和
- P1 j. w% d, ?经少量改造，就能防止此类事故发生的一些措施。以上
$ v1 Q9 U% ]" ~+ x0 n0 M分析结果和措施，得到日本光洋、北川两家绞缆机制造- s: M5 ~2 r, f7 o& H, |, H" L1 m
商和国内上海东海船厂液造分厂的认同，日本光洋、北2 z% B1 H2 f) ~6 D8 B
川公司已在我们新订购的绞缆机上进行了上述改进，并7 F) ~' X* L1 B6 B( g
推广应用。上海东海船厂也按照该方案进行了改造，已; S9 z! ~. a6 t- _2 k- h
取得良好的效果，有效地防止此类事故的发生。
& ?/ K" z8 h9 S$ m; K1 z. l: h3 @5 _% N, j; d1 s' e+ d
[ 本帖最后由 bensonhus 于 2008-8-1 16:41 编辑 ] |
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