SPR5000吊艇架升級改造研究

陶夏妍

摘 要：針對SPR5000吊艇架常見故障進行分析，并從液壓系統及電氣原理對吊艇架進行升級改造研究。

關鍵詞：SPR5000吊艇架 液壓系統 電磁閥 升級改造

1.引言

在多起海上救助成功案例中，8000KW系列救助船舶配備的高速救助艇在救助難船被困人員時起到了關鍵作用，保證在惡劣海況下使用救助艇吊艇架安全降放回收救助艇至關重要。但是，在收放艇訓練中陸續出現一些險情案例，表明救助艇吊艇架出現了問題，經研究發現其存在設計缺陷，已影響到救助成效，更關系到救助艇上人員安全問題，因此升級改造非常必要，本文就如何升級改造SRP5000液壓吊艇架進行研究。

2.SPR5000液壓吊艇架操作原理

2.1吊艇架結構

吊艇架為六部分組成，如下：

（1）吊艇桿：起吊及停放高速救助艇主要執行機構，并包括踏步梯和登艇平臺；

（2）液壓動力單元：由一臺異步三相電機、聯軸器組成，為吊艇架提供液壓動力；

（3）起動箱：電氣動力控制系統；

（4）絞車：救助船舶作業環境時常較為惡劣，為了減少在惡劣天氣情況下高速救助艇起升和下降的危險，液壓絞車除了有普通手動模式，還設計了恒張力模式，確保懸掛在艇吊上的高速救助艇借助鋼絲的恒定張力隨波浪起伏；

（5）控制臺：操作人員可在控制面板進行操作，保證對釋放及回收救助艇全程有良好的視野；

（6）蓄能器：保證在電源失效的情況下能用其儲存的液壓動力和絞車的搖柄來降放吊機。

2.2吊艇架收放艇工作原理

吊艇架絞車液壓系統如圖1所示，選擇不同模式操作原理不同。

（1）手動模式

①放艇操作

打開主油泵，輔助控制電源打開，液控電磁閥E、F得電，將絞車操縱分配閥12置右位下降工況，推動微動開關FC4動作，使KA4線圈回路接通，常開觸點閉合，觸發電磁閥B得電，剎車離合器打開，液壓油P經由分配閥12通過液控電磁閥E到達液壓馬達8驅動絞車下放鋼絲繩，并通過控制閥6（必須達到100bar的背壓）才能到達液控電磁閥F回到分配閥12，完成回路，通過液壓缸的推動使吊桿旋轉伸出舷外，接著按照順序伸出吊桿的可伸縮部分，最終使救助艇下降。

②收艇操作

打開主油泵，輔助控制電源打開，液控電磁閥E、F得電，將絞車操縱桿操縱分配閥12置左位上升工況，推動微動開關FC4動作，使KA4線圈回路接通，常開觸點閉合，觸發電磁閥B得電，剎車離合器打開，液壓油P經由分配閥12通過液控電磁閥F到達液壓馬達8驅動絞車上拉鋼絲繩，并通過液控電磁閥E回到分配閥12，完成回路，最終使救助艇上升，通過液壓缸的推動使吊桿旋轉回收救助艇置艇架上。

（2）自動恒張力模式

自動恒張力是保證絞車鋼絲繩的受力恒定在600kg，也就是絞車將通過自動升降來調節艇自重與所受浮力差恒定在600kg。

絞車操縱桿分配閥12置中位，打開波浪補償開關，在滿足以下條件：

①頭部油缸傳感器P X 5 A、PX6A、PX7A、PX11A均有感應，頭部油缸鎖住。

②吊桿喇叭頭錐體傳感器PX8A有感應，在艇上椎體附近。

KA12線圈回路接通，常開觸點閉合，觸發液控電磁閥B、C、D、G得電，剎車離合器打開，若艇重與浮力差值等于600kg時，液壓馬達8兩側的背壓90bar的壓力閥3在工作面作用力等于回油背壓0.5bar閥46在工作面作用力與差值合力，液壓馬達8不動，絞車停止，液壓油P經過壓力閥3回油；若艇重與浮力差值小于600kg時，液壓馬達8兩側的背壓90bar的壓力閥3在工作面作用力大過回油背壓0.5bar閥46在工作面作用力與差值合力，液壓油P經由換向閥G、液控電磁閥C到達液壓馬達8驅動絞車上升，并經液控電磁閥D回油，直到差值重新回到600kg；反之，若艇重與浮力差值大于600kg時，在壓力差下，液壓油流向轉向，液壓馬達8驅動絞車下降，液壓油P經液控電磁閥C、并通過壓力閥3（必須達到90bar的背壓）回油，直到差值重新回到600kg。

3.SPR5000液壓吊艇架故障分析

3.1手動模式常見故障及分析

在進行收放艇訓練時，絞車處于手動操作模式，操縱絞車時絞車無法動作并發出較大摩擦聲，停車檢查，發現電磁閥E、F均有電，剎車電磁閥B無電，因此無法將剎車離合器打開，液壓油P不停給油至液壓馬達，但無法打開剎車離合器，造成絞車不動作；放艇時操作絞車，發現吊艇鋼絲繩沒有及時跟進，發現艇往下下滑一段才正常，停車檢查，發現電磁閥E、F有電，剎車電磁閥B有電，剎車離合器打開。

通過分析，發現剎車控制采取電控-液控組合模式來控制剎車及液壓馬達，從圖2.1中可以看到，液壓油P從分配閥12到液壓馬達8有延時，不能及時建立油壓形成回路驅動液壓馬達轉動，而此時FC4的電控信號已瞬間觸發剎車電磁閥B得電，從而打開剎車離合器，電控速度與液控速度不同步，雖然在放艇操作中在控制閥6設置了背壓參數來控制放艇速度，但卻未對剎車電磁閥B進行相應的控制，剎車電磁閥B能瞬間被FC4觸發得電，而此時若絞車無動作，剎車卻打開，就會出現4.7噸的艇由于自重下滑的情況，危及艇上人員。

3.2自動恒張力模式常見故障及分析

在進行收放艇訓練時，打開波浪補償開關，發現補償油路無油壓，停車檢查，逐一排查，液壓電磁閥B、C、D正常，電氣原件都正常，拆開二位三通閥G，發現閥體內油路堵死。通過從圖2.1中分析明顯可知，發現由于二位三通閥G不通，使得液壓回路不通，波浪補償失效，失去在大風浪海面收放艇安全優勢。

4.SPR5000液壓吊艇架升級改造

SPR5000液壓吊艇架絞車故障存在嚴重的安全隱患，因此為了徹底解決這個問題，針對主要癥結進行升級改造，改造后液壓系統原理圖為圖2。

4. 1改變剎車控制模式

將原有剎車控制模式從電控-液控組合完全變為液控模式（如圖2所示），在控制閥4和剎車電磁閥B間加裝球閥N（如圖3所示），完全廢除原電控電磁閥B，廢除微動開關FC4，從控制閥6處引出一油路，液壓油P將從控制閥6經順序閥O到達絞車剎車，打開剎車離合器，經節流閥回油至油箱。這樣在使用手動模式時，將操縱桿操縱分配閥12置右位下降工況，液壓油P經由分配閥12通過液控電磁閥E到達液壓馬達8驅動絞車下放鋼絲繩，并通過控制閥6（必須達到100bar的背壓），一路到達液控電磁閥F回到分配閥12，完成回路；一路通過順序閥O，單向閥，打開絞車剎車，打開剎車離合器，并經節流閥回油至油箱。這樣既保證了液壓馬達與剎車動作一致，并相當于對剎車開啟設置了壓力參數，徹底解決了故障原因，消除了安全隱患。

4.2提高剎車控制安全性

在剎車油路中的節流閥原來不可調節，為了增強剎車靈敏度，避免出現因節流閥設值過大，泄油過快導致剎車離合器過快打開，或是因節流閥設值過小，泄油太慢，導致剎車離合器延時關閉，導致艇仍出現下滑現象，因此將節流閥設定為可調節（如圖4所示），保證有足夠的流量控制范圍，當出現以上情況時能夠根據實際情況對剎車回油泄壓時間進行調節，使剎車觸發更加穩定、可控，建議調整完之后，同時用定位螺絲將閥固定，確保安全。

4.3升級自動恒張力模式剎車回路

將剎車控制模式改變為液控之后，打開波浪補償開關，原通過電控使剎車液壓電磁閥得電回路取消，將與手動模式一樣必須經背壓為100bar的控制閥6通向剎車，而壓力閥3背壓僅為90bar，油壓不足以打開控制閥6，因此將壓力閥3背壓調整至100bar，使得剎車回路暢通，同樣相當于對剎車開啟設置了壓力參數，自動橫張力模式使用更加安全。

4.4解決自動恒張力模式隱患

為了解決自動恒張力模式下波浪補償換向閥G經常出現油堵的情況，從換向閥G引出一條油路（如圖5所示）至T2回流至油箱，通過泄油徹底解決隱患。

5.結語

本文通過對SPR5000吊艇架液壓系統電路原理的分析，發現造成常見故障的主要原因，并詳細研究解決問題的方法對系統進行升級改造，并已陸續于8000KW救助船舶中實踐應用，排除了安全隱患。

參考文獻：

[1]高速救助艇吊機.救助艇降放裝置完工圖.？指導手冊.江陰興澄船舶機械廠.