[發明專利]一種超大型打樁船的組合式絞車液壓系統

在審

• 申請號: 202110174364.1
• 申請日: 2021-02-09
• 公開（公告）號: CN112726605A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 胡春寶;沈火群;顧俊;胡靈斌;孫欽陽;朱亞洲;黃歡;沈棟
• 申請（專利權）人: 中交第三航務工程局有限公司
• 主分類號: E02D7/06
• 分類號: E02D7/06;E02D13/00;B63B35/00;B63B23/48
• 代理公司: 上海灣谷知識產權代理事務所(普通合伙) 31289
• 代理人: 肖進

本發明公開了一種超大型打樁船的組合式絞車液壓系統，包括移船絞車液壓系統、起重絞車液壓系統和PLC電控系統。移船絞車液壓系統中的數個移船油泵控制閥的進油口對應地與數臺移船絞車供油泵的出油口連接；高壓供油總管與若干移船油泵控制閥的右路油口連接；低壓供油總管與若干移船油泵控制閥的左路出口連接；數個移船取油控制閥的高、低壓油進口對應地與高、低壓供油總管連通。起重絞車液壓系統中的數個起重油泵控制閥的中路進口對應地與數臺起重絞車供油泵的出油口連接；數個起重油泵控制閥的左、右路進口對應地與高、低壓供油總管連接。本發明的液壓系統提高了泵站功率與絞車負載的匹配適應性及效率，降低實時能耗，設備配置冗余度高。

技術領域

本發明涉及一種超大型打樁船的組合式絞車液壓系統。

背景技術

打樁船是專門用于碼頭、橋梁等水下樁基的打樁作業，自從液壓技術成熟普及后，其甲板機械特別是絞車的動力系統主要采用液壓驅動方式，液壓系統根據功能不同又可以劃分為兩部分：液壓傳動系統部分和液壓控制系統部分，液壓傳動系統部分主要以傳遞動力和運動為主要功能；液壓控制系統部分則要使液壓系統輸出滿足特定性能要求的功能。

目前打樁船的絞車液壓系統主要有如下兩種類型：

第一類為液壓傳動系統采用定量高壓柱塞泵為泵源，以低速大扭矩馬達驅動液壓絞車；液壓控制部分由手動/液控比例閥控制絞車的速度和方向，電控部分采用繼電器回路邏輯控制。該種液壓系統由于采用定量泵：當設備以低于額定速度低速運行時，系統流量和功率會出現浪費，效率較低，主要發生在起重絞車和移船絞車的輕載階段；該系統泵與馬達基本采用一一對應配置，因此液壓泵的數量多，且不能相互備用，系統冗余度差。這一類打樁船的甲板機械液壓系統通常為了節省泵源配置，對移船類絞車一般采用對角串聯回路，起重類絞車與移船類絞車并聯供油，以節省液壓泵的配置數量。該系統使用液控比例閥，遙控管路較長，響應速度慢，會有滯后現象。

第二類液壓傳動系統采用恒壓變量泵為泵源集中供油，以低速大扭矩馬達驅動液壓絞車，液壓控制部分由電液比例控制閥和雙速閥控制絞車的速度和方向，電控部分采用PLC控制，容易實現設備操作的互鎖與保護，安全性更高。移船絞車和起重絞車采用同一系統，油泵供油壓力為系統的額定壓力，這種系統的好處是任意臺數油泵就可以為所有馬達供油，泵組之間可相互備用，系統冗余度高，可以節省液壓泵的配置數量。盡管這種系統釆用變量泵可按需要供油，但打樁船液壓設備數量較多，同時投入使用的設備負載差異很大，當設備低于額定負載運行時，油泵供油的壓力大于負載所需要的壓力，系統功率損失較大。

對打樁船移船絞車而言，收纜絞車的操縱壓力大，而放纜絞車的操縱壓力小，移船操縱時通常都是一半數量的絞車為收纜，另一半數量的絞車為放纜，放纜絞車的操縱壓力通常只有收纜絞車的操縱壓力的50％甚至更低，操縱壓力的差異較大，因而用同一壓力等級的恒壓系統泵源供油，其功率匹配效率較低。對起重絞車而言，吊錘絞車和啟錘絞車始終處于固定負載運行，因此這兩種絞車收纜操縱壓力較大而放纜操縱壓力較低；主吊樁絞車及副吊樁絞車在吊樁、立樁前后的階段負載均會經過空載、半載、重載的變化過程，收纜操縱壓力及放纜操縱壓力變化也較大，因而用同一壓力等級的恒壓系統泵源供油，其功率匹配效率也較低。

由于在很多情況下系統供油壓力大于實際荷載需要的壓力，產生較大的功率損失，導致配備的柴油機功率大大增加，因而往往這類恒壓系統配置的打樁船在做移船操縱動作和吊樁操縱時，不能同時進行樁架變幅或升錘操縱，否則會造成柴油機功率不足，工作效率大大降低。

定量泵系統和恒壓變量泵系統二者各有利弊，一般來說，當設備長期處于接近額定速度運行，系統持續輸出較大流量時，宜采用定量泵系統。而當負載所需壓力經常處于系統最高壓力的80％以上時，宜采用恒壓變量泵系統。

對打樁船而言，系統需要驅動的設備數量較多，不同工況使用設備的數量不同，各設備負載大小不均勻，運行速度差異也較大，單純采用定量泵系統或恒壓變量泵系統來實現泵站功率與負載功率的完全匹配非常困難。現有的定量泵系統和恒壓變量泵系統的方案都具有局限性。

發明內容