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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
1 9 y+ m! f# g7 }% p; u
船用液压马达系统具有结构简单、低速性能良好、9 v9 E2 V$ F$ B- L0 v" r! ~0 L
抗冲击、工作可靠等特点，被广泛用于船舶的绞缆(锚)0 w8 i8 i0 f$ x' A
机上。但宁波港轮驳公司3088 kW 拖轮上所采用的液3 {9 c, G7 B+ I- K- M# a! j
压绞缆机系统，自1996年以来已出现5次液压马达壳' K& d1 l. ] z
体破裂事故，类似事故在其他港口中也有发生。为防& H* |5 \7 w# J7 o, h5 W0 ?
止此类事故的再发生，向使用单位和制造商提供有关. I+ N* h% R8 |
情况，本文就我们在使用过程中，液压马达壳体破损的" a+ f; }+ k% A% {. C/ G" C4 B" ^
情况和原因作简要的分析，并提出相应的预防措施。$ o0 o6 {+ R6 B4 H/ F) G! E1 j
2 事故基本情况
. B$ K4 V: ]" c$ J0 b宁波港轮驳公司3O88 kW大马力拖轮的液压绞缆机& a7 ?: p! g5 j) N
系统采用的马达型号为MPd-／-750，在拖轮助泊作业过程
4 ]/ D, u) Y8 b1 a8 c% G- ^ f中，出现绞缆机液压马达壳体破裂，主要有3种情况：5 |8 J4 C8 s1 O1 H' I
1)放缆过程 宁波港大马力拖轮在助泊作业过4 M5 ~. d* q8 Z0 B
程中，采用的是顶推联合作业。在助泊过程中，主缆始% {; `1 P2 T4 T$ f
终系在被助泊的大轮上。顶推时，主缆回收；拖离时，
+ w; P) l' ]8 q* @; Z; n$ V拖轮倒车，绞缆机放缆，放到一定长度时，开始拖离作
& Y6 K# |. W2 y! x5 R+ l* n业。这样，每次助泊作业过程中，绞缆机平均需1O次
2 H# B! H9 N1 A7 }8 M8 W左右收、放缆作业。如需从顶推紧急换成拖离时，拖轮) \6 v' b0 K1 H9 y: \
迅速倒车，绞缆机快速放缆，当拖轮倒车航速高于绞缆
, T# I# o& L9 A4 ^8 {# C机放缆速度时，绞缆机液压马达出现壳体破裂。
' D$ e! @8 D4 A% d+ Z; q1 i2)刹车打滑拖轮在拖离作业时，放出拖缆．绞
( h+ K. R" w/ Q+ g- ~- j8 I9 T: L3 E缆机处于刹车状态，在风浪较大时，因风浪影响，主缆
! c7 N3 q' b* v$ R0 [" m+ c% M1 B- V0 t; A受到船体晃动的冲击力或作顶推时拖缆系在大轮上放4 w, H8 y. Q4 w2 ]: e# n/ B. T5 t
出的缓冲长度小于浪高，在波谷时拖缆受船体重量的
$ T0 e. Z" I I, N9 ~影响，使缆绳受力大于刹车力，绞缆机刹车打滑，造成
; E' s9 n- |; z7 ]液压马达壳体破裂。9 `( D E9 N, Z, U' q1 c
3)刹车失灵采用液压刹车的绞缆机，当在拖离
( b7 z) G+ s" R# ~, _作业时，刹车系统故障或液压泵突然停泵，刹车不能自5 P4 o. G3 Q% n0 G" ]% a7 |
锁而失灵，使主缆的作用力直接作用在马达上，造成马4 k7 N% F' q" A2 ^4 F9 U
达壳体破裂。
7 X5 n1 C' f5 ]! G' S3 z. v$ S3 壳体破裂现象$ [/ v- E0 h* n1 J! S* h
从5次液压马达壳体破损现象看，破裂的部位和
' [( c. {7 Q) k# U形状有一定的规律。从液压马达5次壳体破裂所分布
; v5 \8 u2 k/ z0 C) e: E( U的缸号来看，3次出现在第4缸(见图1)，2次出现在第) j" i! k% J/ F! I
1缸。如以绞缆机放缆为基准，液压马达为B管进油，1 H" R$ }5 e( q a: b9 R5 y
A管排油时，不管是放缆过程中还是刹车打滑和刹车
* X. t# p+ b5 ^! q3 z& w/ A: g; R失灵后出现的壳体破裂，都在第4缸。如A、B管相
+ `( L- O9 u" n0 b* m0 j- q反，则壳体破裂在第1缸。" c' ]6 ^$ j% M6 c' F, t# K# r
从壳体破裂的形状看，5次破裂形状相同，裂纹都) r2 x" c/ D+ o& m6 u) L8 Z
出现在缸体油道进口处，以油道进口处为中心向外分
! V% W" ~! m# D- N, ~ N布，只是裂纹的长度和数量不同。5 L* x7 l/ }7 \# ]6 x
收液压马达破裂后，经拆检，除壳体裂纹外，缸盖、活* ^9 j# p) n, }0 n) |* c4 y9 U
塞件、传动件都正常。系统中的管系、安全阀、操纵阀
! ~) c& M0 O5 @% v! L! O7 `有轻微异常，其他正常，只要更换马达的壳体，系统即7 a3 d2 f& q, R7 C9 Z2 P
恢复正常
4 t+ Y! r+ f4 v; u! c) z# A1 u3 T4 原因分析
. i7 a- t/ X( M6 V1 k从液压马达壳体破裂情况分析，都存在外力大于$ U& x3 ?; z6 g. p/ F) [
马达输出力，使马达出现泵工况。综合壳体破裂的现$ {' F+ I4 O8 w6 f j
象分析，主要原因为：1 l4 v# G; r5 r6 [: q; t
1)在放缆过程中，拖轮倒车航速高于绞缆机放缆速) I% L U( p; q& e m; ^
度，绞缆机外力大于马达输出力，使马达处于泵工作状( m& d) V, W# q3 M( p
态。从5次壳体破裂情况看，绞缆机放缆的速度都相对9 L( h3 y3 N& W& ~' p# i0 u4 g
较低，实际使用时高速挡在20—50 m／min之间，而拖轮正& t" }6 w4 t( ]) p& e" j+ h
常作业时，主机以最低稳定转速(4OO r／ n)带主缆倒航，8 \% H! w, Z) A" l. v
从0到50m时，航速即可达3～4节(93—12oⅡl／Ⅱ曲)。通
1 ?: @6 p' @, |6 y2 x常作业时，放缆长度在50～1(1om之间。所以，在助泊作) A7 l% C* o( j
业时，从顶推紧急转至拖离时，拖轮的倒车航速控制不
4 s# J; v# `, i6 A好，最后就会出现拖轮拖动绞缆机以90～120 m／rr,in的速
+ q/ f T8 z* z% X0 D+ y度放缆，使绞缆机液压马达处于泵状态，对应所需吸收流4 T/ p, S- k( i- v: V$ s. w
量为110～140 L／nfin。而液压系统中液压泵输出流量不
1 B; j% c3 V& l/ S: n够，使系统出现真空状态。根据气液两相流理论，当真空
d4 M: m% X5 d6 z& ]状态达到一定值时，系统液压油会释放空气 因放缆时，2 F$ B8 d% z. x6 n
通常B管进油，A管排油，马达各缸工作次序为1—2一 e* p4 c3 S0 {/ P$ ^: n8 n
卜_4—5循环，这样会使系统中处于最高位置的第4缸最8 O. u* m8 G# I) t9 Y6 m! C
先出现气液两相流，在第4缸活塞下行时，缸内油道进口
( g2 V$ M: u/ \处出现大气团，循环到恬塞上行时，气团迅速破裂爆炸，
0 }( C+ v7 p& G) e产生高压，造成马达缸体以油道进口处为中心的破裂裂) Q% G0 _9 B8 Z6 Z; Y" a
纹。如A、B管接^相反，则破裂出现在马达的第l缸上，
6 `4 O- I. N" ]0 s成因相同。但可排除马达超速的可能，因该液压马达的/ Z0 ^3 Z0 z x, h7 z0 h2 f; d( s3 z
转速范围为1—400 r／mln，对应马达在400 r／n'fin时，放缆) q5 B$ G4 k0 b! S
速度为150 m／rain，航速要高于6节 而拖轮在带缆倒车, \ _/ [) O7 F& H$ E2 E ?1 m
时(主机转速400—450 r／nfin)，难以达到这一速度，所以完
[6 h* q# _7 X0 Z) F! x全可排除超速损坏的可能性4 Y* G6 S( Y$ O: G! C5 a
2)刹车打滑和失灵时，出现的液压马达壳体破
- ~0 w' {/ B: ~裂，主要出现在投有补液的液压系统中。绞缆机刹车
; ` o) D7 d; q时．操纵阀联锁关闭，系统不向马达供油，当刹车打滑+ @( V+ U1 L1 P4 K+ ?
时．主缆滑出，带动马达向放缆方向转动成泵状态，A
& w! p! s5 s- z* X管排油经安全阀通过B管进油。通常液压马达的容, U; |, b9 m [& v& y
积效率为90％ ～95％，在循环过程中，有近10％的液- e/ a) }+ J5 O* I
压油进人马达低压油腔，经低压管系回到油箱，使系统
. U" a+ @& A5 j" P. X( v( Y- n" A( b油量不断减少，产生真空。同样，在相对位置最高的第! o6 C* D# t1 K X: a; D' s
4缸最先出现气液两相流，造成马达壳体破裂。如A、
7 ?1 P& N) j8 S m& M% v: o* i1 IB管接人相反，则破裂出现在第l缸。" {0 N: R) _2 v. u
5 预防措施
0 ]! ^4 p' ]( d( B从造成液压马达壳体破裂事故的原因来看，是由! t. g! f7 w% k P9 T) U
于液压马达处于泵工作状态时，造成系统真空所 l起
" g# S" V" Z' E0 E的。要防止液压马达壳体破裂，必须防止系统真空的
6 Q: m _1 q" O2 E2 Y1 x( p0 N- m4 \出现，主要措施有：
h n) v7 ~& N) B$ c1)在作业时，要防止拖轮高速倒车，使拖轮的倒车
$ @4 f# K+ ? |+ X$ V! f( s航速与绞缆机的放缆速度相同；在大风浪顶推作业时，
; x& A, o: A6 t要根据浪高，在甲板上放出相应长度的缓冲缆，防止在4 D6 F4 u! k( g/ {( ~2 J% [4 ~9 s
波谷时，拖轮的船体重力作用在主缆上，造成刹车打滑；
; W3 {1 n7 \; J在拖离时，适当放长拖缆，长度应在70 m以上，防止受# m+ T) W/ @. n- C" v0 y6 ?
风浪影响，主缆受冲击力大于刹车力，造成刹车打滑。
3 L6 f8 y7 @; {必要时主缆在缆桩上挽一道或人工脱开离合器。
9 L- M% A0 F/ x2)在设计绞缆机液压系统时：① 应充分考虑到实- q0 G# t( R/ ?) J% J
际作业中对快速放缆的需要。从马达本身性能和绞缆* P) }' P/ h2 V6 F- T
机装船尺寸来看，放缆速度可达到150 m／nfin，可以满8 \$ @. O. q( n" I2 r+ K% u; |
足紧急放缆的要求。关键是液压泵的输出量，在设计/ r; w3 B! Q# r
时要保证马达全速时的供油，选用变量泵，最大排量在
1 l7 d7 f1 M/ {* K/ U# a" { S, t1．50 L／min左右；② 要增加能快速单向补油的补油系! K0 }. i) J8 v3 G. Z- a* {
统，补油管要接到马达放缆时的进油管上，补油量要大! Q' l5 T9 s6 V; Q3 n; Z8 ^
于马达最大可能的泵油量，防止马达出现泵状态，使系
1 c, n7 a8 v2 H: ~! g统出现真空；③ 安全阀的安装位置尽量靠近马达；④ 绞# \. X! d) s G. p! |) [& W
缆机的离合器能遥控方便地离合，使放缆时，在控制台
' D, E" a0 D' r) |7 N! u操纵离合器脱开，可以自由放缆，马达不受影响；刹车5 a$ b- {- I* y. d
时+脱开离合器，即使刹车打滑，马达也不受外力影响，& B# T5 `; v" Z, i1 u
或采用单向输出离合器，防止外力反输到马达上；⑤ 刹
" G7 n( I; T( a- e! Y车系统采用弹簧液压刹车，即使遇刹车系统故障或液4 i8 h- D& g8 c9 p) c5 s- c
压泵突然停泵，刹车能自锁。) O) W" @1 K8 m
上述提出的只是基于现有系统条件下，通过操纵和
7 L5 n/ c9 k# o" @' y. k( g经少量改造，就能防止此类事故发生的一些措施。以上. D- G4 x: Q7 Z" i
分析结果和措施，得到日本光洋、北川两家绞缆机制造
- A0 I: m6 v, l! @; `. p! v商和国内上海东海船厂液造分厂的认同，日本光洋、北
# ?& z- z: _1 d川公司已在我们新订购的绞缆机上进行了上述改进，并
' W# O* H; s$ l8 c推广应用。上海东海船厂也按照该方案进行了改造，已5 [; k, X3 P! f
取得良好的效果，有效地防止此类事故的发生。" J5 R" c: f; E) L' G. q. I8 U
7 ]) K7 }; A8 j. y[ 本帖最后由 bensonhus 于 2008-8-1 16:41 编辑 ] |
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