线型绞车是一种海洋石油、 船舶行业用来拖拉海上或陆地大型机械的专用液压设备。
线型绞车由液压动力站、 绞车和卷缆机三部分组成, 以柴油发动机为动力源,通过绞车的两套楔形夹钳, 采用连续拖拉或间歇拖拉钢缆的方式进行拉拔作业, 并用卷缆机将夹钳送出的纲缆回收。楔形夹钳通过两组液压缸完成夹紧钢缆和拖拉动作;连续拖拉时, 一套夹钳夹紧钢缆并带动负载向前移动, 同时另一套夹钳打开并回缩。依靠行程开关, 两套夹钳行程交错, 交替工作, 拖动负载连续、 平滑地向前移动。
线型绞车具有以下特点:
① 整机吨位大, 液压系统复杂, 能适应海上的作业环境。
② 整机采用模块结构, 拆卸方便, 适宜移动和运输。
③ 夹钳的夹持部件可更换, 能适应多种规格钢缆, 能满足用户的多种作业需求。
④ 作业方式灵活, 既可拖拉, 又可外放钢缆;既可现场控制 (手动或自动),又可遥控作业;自动工况下, 既可单夹钳间歇作业, 又可双夹钳连续作业。
⑤ 液压系统采用电液比例变量柱塞泵, 夹钳的作业速度可在 20% ~100%精细调整。
⑥ 整套液压系统带有多级安全保护和监控措施, 保证使用的安全可靠。
线型绞车液压系统由液压动力泵站、 夹钳液压控制系统、 卷缆机液压控制系统三部分组成, 液压系统原理如图所示。
① 液压动力泵站:液压动力泵站由柴油发动机 12、 齿轮箱 13、 泵组、 冷却循环系统、 油箱 1 组成。主泵 2 采用电液比例轴向柱塞变量泵, 用于驱动绞车夹钳主推液压缸进行拖拉作业;控制泵 4 采用恒压定量柱塞泵, 用于控制绞车夹钳夹紧液压缸动作和驱动卷缆机工作;低压泵组 3 采用三联齿轮泵, 其中前两联用于主泵补油, 第三联用于冷却循环系统。
② 夹钳液压控制系统:包括一号夹钳液压缸组 10、 二号夹钳液压缸组 11、 主阀组 5、 控制阀组 6、 补油阀组 8。夹钳液压缸组 10、 11 各包括一对主推液压缸和一对夹紧液压缸;其中, 主推缸用于拖拉钢缆, 完成作业, 夹紧缸用于楔形夹钳对钢缆夹持和锁紧。主阀组 5 用于控制夹钳主推缸动作, 控制阀组 6 用于控制夹钳夹紧缸动作。它们均有手动控制和自动控制两种作业模式。
③ 卷缆机液压控制系统:卷缆机液压控制系统包括低速大转矩液压马达和绞车阀组 9。
(1) 绞车夹钳工作原理
绞车夹钳是线型绞车主要的作业设备, 其液压控制系统也是整个设备的关键。夹钳液压系统分手动、 自动两种控制模式。
1) 手动控制模式。
手动控制使用时间短, 一般用于以下几种情况:
① 穿挂钢缆, 调整夹钳位置, 为自动控制模式做准备。一般将一号夹钳主推液压缸全缩回, 二号夹钳主推液压缸全伸出。
② 细微调整作业, 常用于拖拉作业的开始和结束阶段。
③ 紧急情况下使用 (如自动控制失灵等)。
手动控制时, S31、 S41 电磁铁通电, 控制阀组 6 和补油阀组 8 控制阀换向;此时, 夹钳夹紧液压缸无杆腔进油, 夹钳处于夹持钢缆等待状态。操纵一号夹钳电控手柄, 控制主阀组 5 换向, 一号夹钳主推液压缸伸出、 缩回, 即实现单个夹钳前进、 后退。
2) 自动控制模式。
在一号、 二号夹钳行程的最终位置, 分别装有两个连续的行程开关, 其间距和位置均可调整, 表示为 LS11、 LS12、 LS21、 LS22。启动自动控制模式后, 夹钳液压系统的控制阀组按一定的动作程序顺序换向 (动作程序见表), 循环往复, 使一号、 二号夹钳自动交替完成夹持、 拖拉钢缆作业。具体动作程序如下 (见表)。
程序 1:自动控制开始后, 一号夹钳夹紧钢缆前进。其主推液压缸外伸后, 有杆腔回油流向二号夹钳主推缸的有杆腔, 推动二号夹钳回撤 (松开钢缆状态);此时, 由于补油阀组的 S41 电磁铁通电, 补油泵对主泵补油后的多余流量也进入二号夹钳主推缸的有杆腔, 使二号夹钳的回撤速度高于一号夹钳的外伸速度。当一号夹钳外伸到行程开关 LS11 时, 二号夹钳已在起点就绪。
程序 2:当一号夹钳外伸到行程开关 LS11 时, LS11 控制二号夹钳也开始夹持、拖拉钢缆、 与一号夹钳状态相同。此为保护性程序, 防止一号、 二号夹钳交替作业时发生掉缆现象, 时间较短。
程序 3、 程序 4、 程序 5:当一号夹钳外伸到行程开关 LS12 时, LS12 控制一号夹钳松开钢缆, 开始回撤, 而二号夹钳保持原作业状态。与程序 1 类似, 当二号夹钳外伸到行程开关 LS21 时, 一号夹钳已回撤到起点。
程序 6:与程序 2 类似。当二号夹钳外伸到行程开关 LS21 时, LS21 控制一号夹钳也开始夹持、 拖拉钢缆, 与二号夹钳状态相同。
程序7、 程序8:分别类似于程序3、 程序4。当二号夹钳外伸到行程开关 LS22时, LS22 控制二号夹钳松开钢缆, 开始回撤, 而一号夹钳保持原作业状态。此时,已开始程序 1 阶段。
控制程序从程序 1 到程序 8 循环往复, 控制一号、 二号夹钳交替作业, 使钢缆被连续拖拉向前。
自动控制必须满足以下两个基本条件:①当一套夹钳前推到达一号行程开关时, 另一套夹钳已回缩到起始位置;②当前推夹钳由一号行程开关到达二号行程开关时, 另一套夹钳必须已完成夹紧钢缆动作。
(2) 卷缆机液压系统工作原理
卷缆机是线型绞车的基本配套设备, 其工作原理类似于传统卷扬绞车。由于大吨位线型绞车使用的钢丝绳较粗 (最大直径可到 160mm), 卷筒容量大 (一般要求 600 ~1000m), 要求卷缆机液压驱动马达额定转矩较大, 并配有大型减速机。卷缆机采用人工手动控制, 有液压卷缆、 液压放缆、 自由放缆三种作业模式。
图片来源:欧维姆官网、Bezemer Group B.V.
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