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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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船用液压马达系统具有结构简单、低速性能良好、
; y) @9 {2 S, d抗冲击、工作可靠等特点，被广泛用于船舶的绞缆(锚)/ h0 @9 D& j+ Z. j3 ~) E
机上。但宁波港轮驳公司3088 kW 拖轮上所采用的液; k7 L) Q8 T& a' c- r
压绞缆机系统，自1996年以来已出现5次液压马达壳; {% F% n/ s _5 k+ f
体破裂事故，类似事故在其他港口中也有发生。为防
, @( i7 F( t. u; `* \- S; F止此类事故的再发生，向使用单位和制造商提供有关# u3 b' ~, t( ]/ |* z" A/ |
情况，本文就我们在使用过程中，液压马达壳体破损的
5 J3 q N1 b# s' @( v7 g: x e情况和原因作简要的分析，并提出相应的预防措施。
$ n: l. a0 G8 v9 u$ V4 D2 事故基本情况' Y* y4 t# g3 `6 W
宁波港轮驳公司3O88 kW大马力拖轮的液压绞缆机+ \' O! L4 J& c1 h3 O( G
系统采用的马达型号为MPd-／-750，在拖轮助泊作业过程$ n" Z) T3 B/ Y: K4 W; l% W
中，出现绞缆机液压马达壳体破裂，主要有3种情况：* C( E& v, Y; Q
1)放缆过程 宁波港大马力拖轮在助泊作业过3 G* ]9 e( p$ ?4 c2 A8 ]
程中，采用的是顶推联合作业。在助泊过程中，主缆始2 w* Z% _# B+ t8 e
终系在被助泊的大轮上。顶推时，主缆回收；拖离时，6 @. d' A5 l0 I) l
拖轮倒车，绞缆机放缆，放到一定长度时，开始拖离作
% v1 q# `% A- P ]) B0 e业。这样，每次助泊作业过程中，绞缆机平均需1O次+ h. [. z) Q9 _! V6 D( M
左右收、放缆作业。如需从顶推紧急换成拖离时，拖轮
$ ?( ~5 y! v9 [7 r6 F3 K迅速倒车，绞缆机快速放缆，当拖轮倒车航速高于绞缆4 X+ o, w& F' y/ k9 m0 M
机放缆速度时，绞缆机液压马达出现壳体破裂。4 C p, Q9 M9 [* S9 g% w6 x/ n
2)刹车打滑拖轮在拖离作业时，放出拖缆．绞
" q- q: B7 _9 G3 S0 R缆机处于刹车状态，在风浪较大时，因风浪影响，主缆
3 a. W8 s$ Y: n* {8 Y受到船体晃动的冲击力或作顶推时拖缆系在大轮上放9 d2 z( `. L& a
出的缓冲长度小于浪高，在波谷时拖缆受船体重量的% ]4 ~& O8 U$ U0 {6 Z
影响，使缆绳受力大于刹车力，绞缆机刹车打滑，造成7 Y9 M0 p S1 @# N
液压马达壳体破裂。2 M+ k& @% |7 N& o1 b/ u
3)刹车失灵采用液压刹车的绞缆机，当在拖离7 t# ~, @8 O+ y
作业时，刹车系统故障或液压泵突然停泵，刹车不能自, O0 }3 e" h+ `; X6 K
锁而失灵，使主缆的作用力直接作用在马达上，造成马
! ]1 Q( h2 T ]/ m5 M达壳体破裂。
& Y2 f( H: _ _2 |3 壳体破裂现象2 y5 \% i4 Y, j( [3 X
从5次液压马达壳体破损现象看，破裂的部位和8 v; e$ e5 p: E$ {
形状有一定的规律。从液压马达5次壳体破裂所分布( j X' Z/ j" z! ~
的缸号来看，3次出现在第4缸(见图1)，2次出现在第$ A) `1 b1 [% B" Q" y0 r
1缸。如以绞缆机放缆为基准，液压马达为B管进油，
# \. q' i, h) \7 @: ~2 a& `A管排油时，不管是放缆过程中还是刹车打滑和刹车$ Y6 u6 Q8 J: ^
失灵后出现的壳体破裂，都在第4缸。如A、B管相
( x/ [. |- P+ t5 S; U* S, F反，则壳体破裂在第1缸。
' g0 u r; M# b从壳体破裂的形状看，5次破裂形状相同，裂纹都1 k5 I8 `& \; U- D
出现在缸体油道进口处，以油道进口处为中心向外分9 x) u# q5 \7 n2 z, N
布，只是裂纹的长度和数量不同。" A( N$ i6 y# e5 q9 |, A* c
收液压马达破裂后，经拆检，除壳体裂纹外，缸盖、活
0 f: Z5 L+ a: ~3 }/ D塞件、传动件都正常。系统中的管系、安全阀、操纵阀
2 V3 B Z2 n* C; `, L* d有轻微异常，其他正常，只要更换马达的壳体，系统即
/ p, Q6 e1 t' Z# Y. {5 Z7 s$ l恢复正常
- t/ m2 |; _0 s* d* `. v4 原因分析
; a9 o7 p: K; _8 d# p) ~/ {从液压马达壳体破裂情况分析，都存在外力大于
; `5 U+ m; F. z2 z1 f* z8 R# g马达输出力，使马达出现泵工况。综合壳体破裂的现$ V+ \$ i$ [" \
象分析，主要原因为：
$ D6 }4 z2 A c( {, q1 A. H- C1)在放缆过程中，拖轮倒车航速高于绞缆机放缆速
% C3 \: Y7 n- N. d, e9 `3 U5 C度，绞缆机外力大于马达输出力，使马达处于泵工作状
2 @" \! p$ d' o8 M态。从5次壳体破裂情况看，绞缆机放缆的速度都相对
$ y$ U! N$ x! q6 K$ [较低，实际使用时高速挡在20—50 m／min之间，而拖轮正: U7 _6 e- X$ w
常作业时，主机以最低稳定转速(4OO r／ n)带主缆倒航，
) G5 Y. H) x' o3 [1 [) D4 ?" j& j从0到50m时，航速即可达3～4节(93—12oⅡl／Ⅱ曲)。通
/ T' h' }5 t W" L2 \常作业时，放缆长度在50～1(1om之间。所以，在助泊作
: X9 h5 t) j7 E( O3 I( Y业时，从顶推紧急转至拖离时，拖轮的倒车航速控制不
/ G( Y$ m( m' F6 k( }好，最后就会出现拖轮拖动绞缆机以90～120 m／rr,in的速" |; K! d4 I @: t
度放缆，使绞缆机液压马达处于泵状态，对应所需吸收流
/ M- L( V4 F o量为110～140 L／nfin。而液压系统中液压泵输出流量不
/ a9 ~0 S! m1 s8 R+ x& Z9 @: k够，使系统出现真空状态。根据气液两相流理论，当真空+ P, B9 b- T' _4 K! M
状态达到一定值时，系统液压油会释放空气 因放缆时，
8 q5 V! E8 K6 L0 e3 I通常B管进油，A管排油，马达各缸工作次序为1—2一; n+ s. Y8 t8 c$ V+ h. n" x- R' w
卜_4—5循环，这样会使系统中处于最高位置的第4缸最
+ F' }. ~( w$ n5 r& q4 X先出现气液两相流，在第4缸活塞下行时，缸内油道进口
0 [- c4 [5 ^1 d) h处出现大气团，循环到恬塞上行时，气团迅速破裂爆炸，
( p) t9 ]' [2 d1 u1 ]产生高压，造成马达缸体以油道进口处为中心的破裂裂
1 o6 l9 O& ]& z纹。如A、B管接^相反，则破裂出现在马达的第l缸上，
2 k1 ]! ^/ y2 H: Q8 t2 f成因相同。但可排除马达超速的可能，因该液压马达的/ ?; E2 l* Z2 _ `
转速范围为1—400 r／mln，对应马达在400 r／n'fin时，放缆
2 I) ]8 P) c+ ]速度为150 m／rain，航速要高于6节 而拖轮在带缆倒车% a0 {: g2 L! k, B/ D7 K ?
时(主机转速400—450 r／nfin)，难以达到这一速度，所以完4 e4 n' H0 S8 H5 c! e
全可排除超速损坏的可能性
$ q2 V+ K& u8 X5 I4 N2)刹车打滑和失灵时，出现的液压马达壳体破
, W S8 E% B2 |( N$ [6 p+ Q/ }$ {裂，主要出现在投有补液的液压系统中。绞缆机刹车
* r$ A$ X1 y- N3 n7 H时．操纵阀联锁关闭，系统不向马达供油，当刹车打滑 B" z0 X* @% V4 h& V
时．主缆滑出，带动马达向放缆方向转动成泵状态，A
" i7 T# E$ G! v6 O' ]% n% S* \9 e管排油经安全阀通过B管进油。通常液压马达的容
, R3 {# k! u2 G @积效率为90％ ～95％，在循环过程中，有近10％的液
# @8 C& C( c. B3 i压油进人马达低压油腔，经低压管系回到油箱，使系统; k0 S( V7 s- J- x# s$ |
油量不断减少，产生真空。同样，在相对位置最高的第
( o4 a8 k5 \ i' [# I9 r4缸最先出现气液两相流，造成马达壳体破裂。如A、
6 V/ ~6 R$ _6 f- j- P) }. {& Y" lB管接人相反，则破裂出现在第l缸。
* h D9 z, @8 [2 h: D( i) x1 ]0 [5 预防措施
" P) v! o7 K+ @5 z# t从造成液压马达壳体破裂事故的原因来看，是由7 m4 b8 t$ ?, I. R* ^3 a
于液压马达处于泵工作状态时，造成系统真空所 l起
M) j' {! M" ~( V. L! i的。要防止液压马达壳体破裂，必须防止系统真空的
8 b& }3 g6 {5 A8 I. V出现，主要措施有：
' O% }& g; e* [/ {# C1)在作业时，要防止拖轮高速倒车，使拖轮的倒车6 A2 K5 u5 b% x6 t3 G
航速与绞缆机的放缆速度相同；在大风浪顶推作业时，& c% p! V9 q- `$ M
要根据浪高，在甲板上放出相应长度的缓冲缆，防止在
! h$ i" l4 {2 I# T4 X+ C波谷时，拖轮的船体重力作用在主缆上，造成刹车打滑；7 m& o6 G& T# f, l( }3 E
在拖离时，适当放长拖缆，长度应在70 m以上，防止受$ c8 v8 M1 B3 I* |3 n% v# m
风浪影响，主缆受冲击力大于刹车力，造成刹车打滑。
) s; v# l9 M# {& u. n必要时主缆在缆桩上挽一道或人工脱开离合器。" ?, K6 O* L( a# b
2)在设计绞缆机液压系统时：① 应充分考虑到实7 u$ P( l! _/ H- O
际作业中对快速放缆的需要。从马达本身性能和绞缆4 n, g1 I" e1 z2 X
机装船尺寸来看，放缆速度可达到150 m／nfin，可以满! a: F, e: x3 J9 G: R" a6 z
足紧急放缆的要求。关键是液压泵的输出量，在设计- L4 c. U, |5 u
时要保证马达全速时的供油，选用变量泵，最大排量在 J' O% y) T. {% y
1．50 L／min左右；② 要增加能快速单向补油的补油系* v7 H$ V$ o6 I" P8 S; L- c0 S! D
统，补油管要接到马达放缆时的进油管上，补油量要大
2 ]$ I+ N6 r7 V" u. B% ^0 Y( s于马达最大可能的泵油量，防止马达出现泵状态，使系
5 m2 } M2 W9 _; c0 k, i统出现真空；③ 安全阀的安装位置尽量靠近马达；④ 绞5 i1 f4 X+ ?$ Q6 p, y$ C1 ~& x( {
缆机的离合器能遥控方便地离合，使放缆时，在控制台& T! D' [2 z' x6 p! o7 f
操纵离合器脱开，可以自由放缆，马达不受影响；刹车
: v$ D2 ]- ] U: q2 y2 l时+脱开离合器，即使刹车打滑，马达也不受外力影响，
( E6 k% d/ q) q+ X; C或采用单向输出离合器，防止外力反输到马达上；⑤ 刹
) t9 N5 p, D4 |车系统采用弹簧液压刹车，即使遇刹车系统故障或液
3 D3 {# i& R; v压泵突然停泵，刹车能自锁。
; d+ r' H2 _ X6 ~+ k上述提出的只是基于现有系统条件下，通过操纵和 }4 w, Z! g4 K- Y
经少量改造，就能防止此类事故发生的一些措施。以上
% B% A2 }" p& {3 A: S分析结果和措施，得到日本光洋、北川两家绞缆机制造
% A% R0 ?2 N) f8 c商和国内上海东海船厂液造分厂的认同，日本光洋、北
9 h0 w, ^/ e8 ]( ?$ c4 n川公司已在我们新订购的绞缆机上进行了上述改进，并
% B) W# C* ^4 Z推广应用。上海东海船厂也按照该方案进行了改造，已
$ r0 _* M7 D, b% q+ e+ x" o3 f取得良好的效果，有效地防止此类事故的发生。, b. D! Q8 g- Z
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[ 本帖最后由 bensonhus 于 2008-8-1 16:41 编辑 ] |
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