SPR5000吊艇架升级改造研究

陶夏妍

摘 要：针对SPR5000吊艇架常见故障进行分析，并从液压系统及电气原理对吊艇架进行升级改造研究。

关键词：SPR5000吊艇架 液压系统 电磁阀 升级改造

1.引言

在多起海上救助成功案例中，8000KW系列救助船舶配备的高速救助艇在救助难船被困人员时起到了关键作用，保证在恶劣海况下使用救助艇吊艇架安全降放回收救助艇至关重要。但是，在收放艇训练中陆续出现一些险情案例，表明救助艇吊艇架出现了问题，经研究发现其存在设计缺陷，已影响到救助成效，更关系到救助艇上人员安全问题，因此升级改造非常必要，本文就如何升级改造SRP5000液压吊艇架进行研究。

2.SPR5000液压吊艇架操作原理

2.1吊艇架结构

吊艇架为六部分组成，如下：

（1）吊艇杆：起吊及停放高速救助艇主要执行机构，并包括踏步梯和登艇平台；

（2）液压动力单元：由一台异步三相电机、联轴器组成，为吊艇架提供液压动力；

（3）起动箱：电气动力控制系统；

（4）绞车：救助船舶作业环境时常较为恶劣，为了减少在恶劣天气情况下高速救助艇起升和下降的危险，液压绞车除了有普通手动模式，还设计了恒张力模式，确保悬挂在艇吊上的高速救助艇借助钢丝的恒定张力随波浪起伏；

（5）控制台：操作人员可在控制面板进行操作，保证对释放及回收救助艇全程有良好的视野；

（6）蓄能器：保证在电源失效的情况下能用其储存的液压动力和绞车的摇柄来降放吊机。

2.2吊艇架收放艇工作原理

吊艇架绞车液压系统如图1所示，选择不同模式操作原理不同。

（1）手动模式

①放艇操作

打开主油泵，辅助控制电源打开，液控电磁阀E、F得电，将绞车操纵分配阀12置右位下降工况，推动微动开关FC4动作，使KA4线圈回路接通，常开触点闭合，触发电磁阀B得电，刹车离合器打开，液压油P经由分配阀12通过液控电磁阀E到达液压马达8驱动绞车下放钢丝绳，并通过控制阀6（必须达到100bar的背压）才能到达液控电磁阀F回到分配阀12，完成回路，通过液压缸的推动使吊杆旋转伸出舷外，接着按照顺序伸出吊杆的可伸缩部分，最终使救助艇下降。

②收艇操作

打开主油泵，辅助控制电源打开，液控电磁阀E、F得电，将绞车操纵杆操纵分配阀12置左位上升工况，推动微动开关FC4动作，使KA4线圈回路接通，常开触点闭合，触发电磁阀B得电，刹车离合器打开，液压油P经由分配阀12通过液控电磁阀F到达液压马达8驱动绞车上拉钢丝绳，并通过液控电磁阀E回到分配阀12，完成回路，最终使救助艇上升，通过液压缸的推动使吊杆旋转回收救助艇置艇架上。

（2）自动恒张力模式

自动恒张力是保证绞车钢丝绳的受力恒定在600kg，也就是绞车将通过自动升降来调节艇自重与所受浮力差恒定在600kg。

绞车操纵杆分配阀12置中位，打开波浪补偿开关，在满足以下条件：

①头部油缸传感器P X 5 A、PX6A、PX7A、PX11A均有感应，头部油缸锁住。

②吊杆喇叭頭锥体传感器PX8A有感应，在艇上椎体附近。

KA12线圈回路接通，常开触点闭合，触发液控电磁阀B、C、D、G得电，刹车离合器打开，若艇重与浮力差值等于600kg时，液压马达8两侧的背压90bar的压力阀3在工作面作用力等于回油背压0.5bar阀46在工作面作用力与差值合力，液压马达8不动，绞车停止，液压油P经过压力阀3回油；若艇重与浮力差值小于600kg时，液压马达8两侧的背压90bar的压力阀3在工作面作用力大过回油背压0.5bar阀46在工作面作用力与差值合力，液压油P经由换向阀G、液控电磁阀C到达液压马达8驱动绞车上升，并经液控电磁阀D回油，直到差值重新回到600kg；反之，若艇重与浮力差值大于600kg时，在压力差下，液压油流向转向，液压马达8驱动绞车下降，液压油P经液控电磁阀C、并通过压力阀3（必须达到90bar的背压）回油，直到差值重新回到600kg。

3.SPR5000液压吊艇架故障分析

3.1手动模式常见故障及分析

在进行收放艇训练时，绞车处于手动操作模式，操纵绞车时绞车无法动作并发出较大摩擦声，停车检查，发现电磁阀E、F均有电，刹车电磁阀B无电，因此无法将刹车离合器打开，液压油P不停给油至液压马达，但无法打开刹车离合器，造成绞车不动作；放艇时操作绞车，发现吊艇钢丝绳没有及时跟进，发现艇往下下滑一段才正常，停车检查，发现电磁阀E、F有电，刹车电磁阀B有电，刹车离合器打开。

通过分析，发现刹车控制采取电控-液控组合模式来控制刹车及液压马达，从图2.1中可以看到，液压油P从分配阀12到液压马达8有延时，不能及时建立油压形成回路驱动液压马达转动，而此时FC4的电控信号已瞬间触发刹车电磁阀B得电，从而打开刹车离合器，电控速度与液控速度不同步，虽然在放艇操作中在控制阀6设置了背压参数来控制放艇速度，但却未对刹车电磁阀B进行相应的控制，刹车电磁阀B能瞬间被FC4触发得电，而此时若绞车无动作，刹车却打开，就会出现4.7吨的艇由于自重下滑的情况，危及艇上人员。

3.2自动恒张力模式常见故障及分析

在进行收放艇训练时，打开波浪补偿开关，发现补偿油路无油压，停车检查，逐一排查，液压电磁阀B、C、D正常，电气原件都正常，拆开二位三通阀G，发现阀体内油路堵死。通过从图2.1中分析明显可知，发现由于二位三通阀G不通，使得液压回路不通，波浪补偿失效，失去在大风浪海面收放艇安全优势。

4.SPR5000液压吊艇架升级改造

SPR5000液压吊艇架绞车故障存在严重的安全隐患，因此为了彻底解决这个问题，针对主要症结进行升级改造，改造后液压系统原理图为图2。

4. 1改变刹车控制模式

将原有刹车控制模式从电控-液控组合完全变为液控模式（如图2所示），在控制阀4和刹车电磁阀B间加装球阀N（如图3所示），完全废除原电控电磁阀B，废除微动开关FC4，从控制阀6处引出一油路，液压油P将从控制阀6经顺序阀O到达绞车刹车，打开刹车离合器，经节流阀回油至油箱。这样在使用手动模式时，将操纵杆操纵分配阀12置右位下降工况，液压油P经由分配阀12通过液控电磁阀E到达液压马达8驱动绞车下放钢丝绳，并通过控制阀6（必须达到100bar的背压），一路到达液控电磁阀F回到分配阀12，完成回路；一路通过顺序阀O，单向阀，打开绞车刹车，打开刹车离合器，并经节流阀回油至油箱。这样既保证了液压马达与刹车动作一致，并相当于对刹车开启设置了压力参数，彻底解决了故障原因，消除了安全隐患。

4.2提高刹车控制安全性

在剎车油路中的节流阀原来不可调节，为了增强刹车灵敏度，避免出现因节流阀设值过大，泄油过快导致刹车离合器过快打开，或是因节流阀设值过小，泄油太慢，导致刹车离合器延时关闭，导致艇仍出现下滑现象，因此将节流阀设定为可调节（如图4所示），保证有足够的流量控制范围，当出现以上情况时能够根据实际情况对刹车回油泄压时间进行调节，使刹车触发更加稳定、可控，建议调整完之后，同时用定位螺丝将阀固定，确保安全。

4.3升级自动恒张力模式刹车回路

将刹车控制模式改变为液控之后，打开波浪补偿开关，原通过电控使刹车液压电磁阀得电回路取消，将与手动模式一样必须经背压为100bar的控制阀6通向刹车，而压力阀3背压仅为90bar，油压不足以打开控制阀6，因此将压力阀3背压调整至100bar，使得刹车回路畅通，同样相当于对刹车开启设置了压力参数，自动横张力模式使用更加安全。

4.4解决自动恒张力模式隐患

为了解决自动恒张力模式下波浪补偿换向阀G经常出现油堵的情况，从换向阀G引出一条油路（如图5所示）至T2回流至油箱，通过泄油彻底解决隐患。

5.结语

本文通过对SPR5000吊艇架液压系统电路原理的分析，发现造成常见故障的主要原因，并详细研究解决问题的方法对系统进行升级改造，并已陆续于8000KW救助船舶中实践应用，排除了安全隐患。

参考文献：

[1]高速救助艇吊机.救助艇降放装置完工图.？指导手册.江阴兴澄船舶机械厂.