海上平台起重机典型液压系统功能原理及故障分析.pdf

故对电动机和设备容量的选择要考虑单 电机短 时 运行工况。电气驱动 系统选 用定子调压或变频调 速 ，以解决起 、制动引起 的载荷晃 动和准确到位 问题 。 电气控制方 案要 与机械传动形式协 调。当传 动链为非行 星减速器机 型时，2传动 之间刚性连 接。2电机速度一致，输 出转矩不一定均衡 ，一台 电动机可能产生过 载，长时间过载可使 电动机发 热 、绝缘 老化 、甚至烧毁 。因此 ，其 控制特点 是 实现 2电机的力矩均衡。 当传动链为行星减速器机型时 ，卷筒速度是 2 台电动机速度 的合成 ，卷筒上带有安全盘式制 动 器 ，用于事故状态下的最后一级保护。 由于有行星差速包 的作用 ，单 电机承担 全部 额定载荷时不存在过载问题 ，只是卷筒速度减半 。 该机型电气控制特点是 实现速度同步 ，解决 2台 电动机正常工作 时因速度不 同步所造 成的减速器 发热 ，防超速特别是断轴 引起 重物坠落故 障。当 传动链为行 星减速器机型时 ，在主起升 电动机的 非传动轴端和卷筒上装有 4个增量 型脉冲编码器， 用 以快速检测超速故障 ，特别是断轴引起 的超速 故障。当故障发生时，盘式制动器立即投入工作 ， 以防止载荷坠落产生严重后果。 综上所述 ，铸造 起重机 的设计制 造是保证铸 造起重机安全 的本质 ，而其使用 维护则是铸造起 重机安全 的保 障，为了起重机安全运行 ，国家财 产不受损失 ，人们生命 得到保 障，应 对起重机 的 安全予 以高度关注。 参考文献 [ 1 ]G B ／ T 5 9 7 2 --2 0 0 6 起重机用钢丝绳检验和报废使用 规范[ S ] ． [ 2 ]G B ／ T 5 9 7 3 --2 0 0 6 钢丝绳用楔形接头[ s ] ． [ 3 ]G B ／ T 5 9 7 6 --2 0 0 6 钢丝绳夹[ s ] ． [ 4 ]J B ／ T 7 6 8 8 ． 5 1 9 9 5 冶金起重机技术条件 第 5部 分 铸造起重机[ s ] ． 作 者 地 址 邮 编 收稿 日期 董炜 大连市旅顺 口区经济开发区顺达路 2 9号起重机 公司 l 1 6 05 2 2 01 2 0 321 海上平台起重机典型液压系统功能原理及故障分析 时均莲曲飞赵丽 油建机械设备技术服务 中心 天津3 0 0 4 5 0 摘要 根据起重机 的液压原理功能 ，结合液 压系统 的理论 知识 ，通过 对实际典 型案例 对液压 系统故 障进 行分析 ，从而使维修及操作人员存液压系统出现故障时能够综合利用液压知识 ，结合实践经验，准确的判断原 因并及 时提出解决 方案。 关键 词 海 上平 台起重机 ；液压系统 ；功能原理 ；故障分析 中图分类号 U 6 5 3 ． 9 2 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 2 0 8 0 0 9 7 0 3 Abs t r a c t Ba s e d o n t h e h y dr a u l i c p r i nc i p l e a n d f un c t i o n s o f o t f s h o r e pe d e s t a l c r a n e a nd t he o r e t i c a l k n o wl e d g e o f h y d r a u l i c s y s t e m ，a n a l y s i s o f t h e h y d r a u l i c s y s t e m f a u l t s i s p e r f o r me d wi t h a c t u a l s p e c i fi c c a s e s ，S O t h a t ma i n t e n a n c e p e r s o n n e l a n d o p e r a t o r s c a n ma k e t h e m o s t o f t h e i r h y d r a u l i c k n o w l e d g e ，a c c u r a t e l y j u d g e c a u s e s o f a n y f a u l t a n d t i m e l y c o m e u p wi t h s o l u t i o n s a c c o r di n g t o p r a c t i c a l e x p e r i e nc e s i n c a s e o f a n y f a ul t o f t h e hy d r a u l i c s y s t e m． Ke ywor ds o f f s h o r e p e d e s t a l c r a n e；h y dr a ul i c s y s t e m；f u nc t i o na l t h e o r y；f a ul t a n a l y s i s 海上平 台起重机包括钢丝绳变 幅及液压 缸变 幅 2种 ，液压变幅起 重机是新型船用液压 回转起 重机，可供各类船舶 、平 台装 卸杂物或作其他用 起重 运输机械 2 0 1 2 8 途 。海上平 台起 重机与陆用起重机所遵循 的设计 规范不 同，陆地起重机设计制造 已成规模化 ，而 海上平 台起重机 国内制造维 修的厂家很少 ，相关 一 97 技术资料保存也不够完整 ，因而故 障判断较闲难 。 据不完全统 计，目前海上平 台起重机共有 1 9 0台， 液压系统 一旦 出现故 障将 导致起 重机无 法使 用， 平台将面临着重大 的损失 ，作为维修及操作 人员 应掌握起 重机 基本 的液 压系统组 成及工 作原理 ， 并能正确分析液压系统故 障产生 的机理 ，从 而尽 快提出解决方案。下 面对起重机液压 系统的组成 及原理进行 阐述 ，同时对液压 系统故 障案例进行 分析并提出解决方案 。 1 海上平台起重机典型液压系统 功能原 理 海上平台起重 机液压 系统 由泵站 系统 、换 向 阀系统 、起升 系统 、变 幅系统 、回转 系统及操作 系统等组 成。海上平 台起重机液压系统功能及原 理是 液压 系统能够实现起重机起 升 、变 幅及 同 转等机构联动。液压 系统 采用 液控换 向控制 ，换 向阀为液控 比例换 向阀，优 点是换 向平稳 ，操作 舒适轻便 ，具有 良好 的稳定性 及安全性能。各 系 统都具有主安全 阀和二次压力限制 阀，充分保证 液压系统 的安全性 ，防止 过载；该液压 系统具有 起升系统的 卜、下限位 、变 幅的下 限位 此功能 与力矩限制器配合使用 ，即当系统超力矩报警时， 其吊臂不得下放 ，只能上升 ；该液压系统具有应 急释放功能 ，即当起重机 失去动力时 ，可操 作手 动泵能够进行起重机 的回转 、变 幅及起 升系统下 降等动作 。该液压系统具有恒张力功能 ，即起重 机在大风浪lT况下对船作业 ，如果 打开 恒张力功 能开关 ，则起升 的负载会 随着供给船上 下波动而 动作 。 2 液压 系统 典型故 障案例分 析及解 决措施 引起液压 系统 的故障有多方面 ，根 据实际生 产维修 中发生 的典型液压系统故障来分析液压系 统故障产生的原 因并提出解决措施。 2 ． 1 液压油缸故障原因分析及解决措施 1 故障现象 2 0 0 9年 6月 ，B Z 1 31平台起 重机 的液压缸 出现故 障，液 压缸抖动 、爬 行 、有 响声 ；在液压缸上升过程 中抖动相 当厉害 ，影 响 到整机 ，下降时抖动稍微减轻 ，但 不符合正常使 用状态。 2 原 因分 析 经现场逐 步排 查最后 检定 是 一 9 8 一 活塞杆与前部 支撑 环 配 合 间 隙过 小 ，导 致 活 塞 杆伸出或缩 回时 ，其 与 液压 缸 前 部支 撑 环摩 擦 力过大 ，产生 了爬行及抖动 现象 ，发出异响。 3 解决措施 将液压缸前轴拆卸下来 ，然后 将液压缸用 吊带及手拉 葫芦 固定在 吊臂下方 ，再 将活塞杆用 手拉 葫芦进 行 固定 ，防止 在拆卸导 向 套时，造成活塞的损坏。 拆卸液压缸 的端 盖，然后通过 手动泵进 行下 腔打压使活塞杆伸 出，将 导 向套带 出，然后用铜 棒将导向套拆卸下来。 对导 向套的支撑 环槽进行测 量 ，确定 环槽 内 径尺寸偏小 ，导致支撑环与活塞间隙过小。 重新加 工 支撑 槽 ，使 之符 合 公 差配 合 ，将 支撑 环 回装 ，系统连 接 之后 进 行空 载 测试 ，液 压缸 工作 正 常 ，起 吊升 降平 稳 ，起 吊额定 载 荷 1 0 t 进行 测 试 ，确 定 液 压缸 工 作 正常 ，满 足使 用 要求。 2 ． 2 变幅系统下降抖动故障原因分析及解决措施 1 故障现象 J Z 93 E平 台起重机在平 台投 产调试阶段 出现 问题 ，起重机变幅液压缸 在下降 过程 中存在爬行 ，导致 吊臂乃至整个起重 机也随 之晃动的现象 。主要 表现为 当推动变 幅操 作手柄 时 ，变幅液压缸 下降一 段停顿一下然后继续 下降 再停顿 ，反复如此 ，吊臂 和 吊载 的重物也 随之下 降和停顿 ，使 吊臂 的振动振 幅逐渐加剧 ，使整 台 起重 机也 跟 着晃 动 ，导致 起 重 机根 本 无 法正 常 作业 。 2 原因分析 该液压缸规格 3 6 0 ／ 2 5 0 4 0 0 0， 上下腔面积 比 1 2 ，液压缸的下腔 无杆腔装 有平衡阀，开启压力 比 1 3 ． 6，按照正常 的液压 原理不会存 在这样的现象。其原 因是液 压缸在下 降过程 中，液压缸上腔必 须先供给液压 油，当液 压油压力达 到平 衡 阀的开启压 力时平 衡 阀打开 ， 液压缸便 开始下降 ，液压缸下 降则上 腔压力有所 降低 ，导致 平衡 阀迅 速关 闭 ，液压 缸停 止 下降 ， 反复如此。一般地 ，平衡 阀起 到平衡 作用是让 液 压缸存在一个平衡点 ，平衡 阀 自动调 整到下腔通 过平衡 阀而产生 的节流压力与平 衡阀的开 启压力 相等 ，这样 即可平衡 下降。但在该 液压系统 中却 无法实现 ，其原 因很可能是 与平衡 阀的开启压力 及其流量特性有关 ，即平衡 阀一开启其流量 就很 起重运输机械 2 0 1 2 8 大，不足以形成节流压差 ，导致上 腔供 油无法形 成压力 ，平衡阀无法达到一个平衡点 。 3 解决方案通过上述分析 ，需要重新更换 平衡 阀，更换 开启 压力 小 、流 量较小 的平 衡 阀， 要求开启压力达到 1 1 0 ，最小的流量要低于换向 阀最低流量的 4倍 因为液压缸上下腔 的面积 比 为 1 2 ，则流量 比为 1 4 。根据此要求 重新选 型平衡 阀，将新 的平衡 阀更换 上去 ，并通过试 验 故障解除。 2 ． 3 液压 回转 系统抖动问题分析 1 故障现象 J Z 93 E平 台起重机在平 台投 产调试阶段出现问题 ，起重机在 回转过程 中运行 平稳 ，但在停止 时存在抖 动现象 ，风力较 大时更 为明显 ，若停止操作过快甚至会 引起 吊臂 乃至整 个起重机随之晃动的现象。 2 原因分析 该 回转 系统通过双平衡 阀形成 互锁控制系统 ，由梭 阀左右 腔的压 差控 制马达制 动器的开启与关 闭，从而控制起重机 的 回转与制 动。当推 动 操作 手 柄 时，控 制 系统 压 力 油推 动 S D 2 5型换向阀阀芯 ，打开 S D 2 5换 向阀的主油路 ， 压力油通过梭 阀打开液压 马达制动器 弹簧，回转 系统 工作。 回转停 止时 压力油 截止 ，弹簧 复位 ， 马达制动 回转停 止工作。但 当回转要 求速 度快 ， 压力高 压力达到 2 0 0 M P a 的情况下停止 ，马达 迅速制动时，由于惯性 吊臂还要 向前 运动 ，导致 齿轮间摩擦造成停 车不稳甚 至晃动。在风力较 大 的情况下 ，受风力和惯性同时作用 的起重机甚 至 会在制动后继续旋转 一个很小 的角度 ，这对起 重 机的正常工作影 响很大。由于 回转减速器 的减 速 比 i 1 1 4 9 ，起重臂在旋转很小角度 时就带动马 达旋转产生一定压力 ，而马达制动器需要大约 2 0 MP a 就能打开 ，此时循序 阀因马达旋转产生 的压 差而同时打开 此时设定 的顺 序阀开启压力低 ， 导致起重机继续旋转。由于此 时系统处 于无 压力 状态 ，循序 阀会 随即关 闭，然而正是这一点 点 的 动作重复就带来整个起重机的晃动。 3 解决方案 通过上述分析 ，需要重新设定 循序阀 的开启 压力 ，将循序 阀的开启压 力调 高 ， 使在风力和惯性 作用下产生的压力小于循序 阀的 调定值 ，同时将控制制动器 的节 流阀开 口加大使 起重运输机械 2 0 1 2 8 马达迅速制动 。在压力 调整后进行反复试 验 ，故 障解除。 3 结论 综上所述 ，若 液压 系统 的设 计 、选 型、使用 不 当，均会 导致液压系统故 障。不 同的起重机液 压 系统的原理也不尽相 同，但在起重机使用过程 中出现的液压 系统故 障多是 由于液压油不清洁造 成的，所 以要 经 常检查 液压 油是 否清 洁、变质 、 乳化 ；起 重机在年检 、维修 、大修 中，液压元 件 的替换不 当等 因素都 会造成液压系统故 障，具 体 问题应具体分析从 而达 到尽快排 除液压系统故障 的 目的。 参考文献 [ 1 ]张利平 ．液 压站 设 计 与使 用 [ M] ．北 京 海 洋 出版 社 ，2 0 0 4 ． [ 2 ]王守成 ，段俊勇 ．液压元件与选用[ M] ．北京高等 教育出版社 ，2 0 0 7 ． [ 3 ]刘延峻 ．液压系统使用与维修[ M] ．北京化学工业 出版社 ，2 0 0 6 ． [ 4 ]刘延峻 ．液 压 系统 故 障诊 断技术 的现状 及发 展 趋 势 [ J ] ．液压与气 动 ，2 0 0 6 5 ． [ 5 ]湛从昌，傅连东，陈新元 ．液压可靠性障与故诊断 [ M] ．北京 冶金工业 出版社 ，2 0 0 9 ． [ 6 ]刘忠，杨国平 ．工程机械液压传动原理 、故障诊断与 排除 [ M] ．北京 机械工业 出版社 ，2 0 0 5 ． [ 7 ]苏万青 ．起重机变幅系统故障的分析处理[ J ] ．机电工 程技术 ，2 0 0 7 9 ． [ 8 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