CN104358722B - 一种海洋工程起重机液压控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海洋工程起重机液压控制系统，属于海洋工程起重机技术领域，主电机与主泵组连接，主泵组的出油口与换向阀组的进油口连通，换向阀组的第一出油口、第二出油口分别通过平衡阀组与液压马达的两个油口连通，换向阀组的回油口与主泵组的进油口连通，液压控制系统还包括补油电机、补油泵和液压油箱，补油电机与补油泵连接，补油泵的进油口与液压油箱的出油口连通，补油泵的出油口与主泵组的进油口连通，液压油箱的回油口与换向阀组的回油口连通且连通的管线上设置有第一单向阀。通过将补油电机与补油泵连接，补油泵可以充分补充液压油，液压管路中充满液压油时第一单向阀能产生一定的背压，增加主泵组自吸能力，防止主泵组吸空和振动。

Description

一种海洋工程起重机液压控制系统

技术领域

本发明涉及海洋工程起重机技术领域，特别涉及一种海洋工程起重机液压控制系统。

背景技术

船舶及海洋平台的工程设备中经常会用到起重机等起升机构，起重机的液压控制系统十分复杂，起重机液压系统的设计合理性直接影响到液压系统中相关组件的使用寿命。

海洋工程起重机的液压系统一般需要使用大流量液压系统，大流量液压系统工作时需要匹配使用的液压油箱的容积比较大，这样液压系统的液压管路中的液压油才能运行流畅，然而海工起重机的设备由于空间布置上非常紧凑的原因，又使得液压油箱设计得比较小；同时，因为海洋工程设备需要在风速比较大的海洋中工作，考虑到风力对液压油箱的影响以及对液压油箱的维护便利性，液压油箱通常不会放置在高处。

然而，在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

在现有的海洋工程起重机的大流量的液压系统中，由于液压油箱的容积一般设计的较小，并且液压油箱的摆放位置较低，这样使得泵组的吸油口处的液压油具备的预压力不足，在泵组高速运转工作的时候，容易造成泵组吸油不畅，在泵组的吸油口处的液压管路中容易形成负压，在负压状况下泵组的吸油口处易出现气穴、气蚀现象，使泵组的使用寿命大大降低，同时也会导致整个液压系统振动并产生较大的噪音。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种海洋工程起重机液压控制系统，技术方案如下：

本发明实施例提供了一种海洋工程起重机液压控制系统，所述液压控制系统包括主电机、主泵组、换向阀组、平衡阀组、液压马达，所述主电机与所述主泵组连接，所述主泵组的出油口与所述换向阀组的进油口连通，所述换向阀组的第一出油口、第二出油口分别通过所述平衡阀组与所述液压马达的两个油口连通，所述换向阀组的回油口与所述主泵组的进油口连通，所述液压控制系统还包括补油电机、补油泵和液压油箱，

所述补油电机与所述补油泵连接，所述补油泵的进油口与所述液压油箱的出油口连通，所述补油泵的出油口与所述主泵组的进油口连通，所述液压油箱的回油口与所述换向阀组的回油口连通且连通的液压管路上设置有第一单向阀，所述第一单向阀的进油口与所述换向阀组的回油口连通，所述第一单向阀的出油口与所述液压油箱的回油口连通；

所述换向阀组包括三位七通换向阀和三位三通换向阀，所述三位七通换向阀的第一油口和第二油口分别通过所述平衡阀组与所述液压马达的两个油口连通，所述三位七通换向阀的第三油口与所述主泵组的出油口连通，所述三位七通换向阀的第四油口与所述三位三通换向阀的第一油口和控制油口连通，所述三位七通换向阀的第五油口、第六油口与所述三位三通换向阀的第三油口连通，所述三位七通换向阀的第七油口与所述主泵组的进油口连通，所述三位三通换向阀的第二油口与所述主泵组的控制油口连通；

所述主泵组包括变量液压泵、第一二位三通换向阀、第二二位三通换向阀和第三二位三通换向阀，所述变量液压泵的出油口分别与所述第一二位三通换向阀的控制油口和第二油口、所述第二二位三通换向阀的控制油口和第二油口、所述第三二位三通换向阀的第一油口连通，所述第一二位三通换向阀的第一油口与所述第二二位三通换向阀第三油口连通，所述第二二位三通换向阀的第一油口与所述第三二位三通换向阀的第三油口连通，所述第三二位三通换向阀的第二油口和所述第一二位三通换向阀的第三油口分别连接直动机构以控制所述变量液压泵的排量变化，所述第一二位三通换向阀的控制油口与所述三位三通换向阀的第二油口连通。

进一步地，所述平衡阀组包括二位二通换向阀，所述二位二通换向阀的第一油口与所述三位七通换向阀的第一油口连通，所述二位二通换向阀的第二油口与所述液压马达的其中一个油口连通，所述二位二通换向阀的控制油口与所述三位七通换向阀的第二油口连通，所述二位二通换向阀内设置有第二单向阀和节流阀，当所述二位二通换向阀处于第一状态时，所述第二单向阀导通，且所述第二单向阀的进油口的一端与所述三位七通换向阀的第一油口连通，当所述二位二通换向阀处于第二状态时，所述节流阀导通。

进一步地，所述二位二通换向阀的进油口端与出油口端并联有一个溢流阀。

进一步地，所述二位二通换向阀的控制油口与所述所述三位七通换向阀的第二油口连通的油路上设置有节流阀及过滤器。

进一步地，所述换向阀组的回油口与所述主泵组的进油口之间连通的液压管路为主管路，所述第一单向阀的进油口与所述主管路连通，所述第一单向阀的进油口与所述主管路连通的位置为液压控制系统的液压管路中的最高点。

进一步地，所述换向阀组的回油口与所述主泵组的进油口之间的油路上设置有压力传感器。

进一步地，所述主泵组的出油口与所述换向阀组的进油口之间连通的管路上设置有第三单向阀。

进一步地，所述吸油泵与所述液压油箱之间设置有一条回油管线且所述回油管线上设置有第四单向阀。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：

通过将补油电机与补油泵连接，补油泵分别连通液压油箱和主泵组，可以在主泵组工作之前为液压系统中充分补充液压油并排除液压系统中的气体，由于在液压油箱的回油口与换向阀组的回油口连通的液压管路上设置有第一单向阀，使得液压管路中充满液压油时第一单向阀能产生一定的背压，进而使得主泵组吸油口处的液压油形成一定的压力，增加主泵组的自吸能力，可以防止主泵组吸空和振动，保证了主泵组的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种海洋工程起重机液压控制系统结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例

参见图1，本发明实施例提供了一种海洋工程起重机液压控制系统，液压控制系统包括主电机1、主泵组2、换向阀组3、平衡阀组4、液压马达5，主电机1与主泵组2连接，主泵组2的出油口P1与换向阀组3的进油口P2连通，换向阀组3的第一出油口、第二出油口分别通过平衡阀组4与液压马达5的两个油口A4、B4连通，换向阀组3的回油口T1与主泵组2的进油口S1连通。

其中，液压控制系统还包括补油电机6、补油泵7和液压油箱8，补油电机6与补油泵7连接，补油泵7的进油口S2与液压油箱8的出油口S3连通，补油泵7的出油口P3与主泵组2的进油口S1连通，液压油箱8的回油口T2与换向阀组3的回油口T1连通且连通的液压管路上设置有第一单向阀9，第一单向阀9的进油口与换向阀组3的回油口T1连通，第一单向阀9的出油口与液压油箱8的回油口T2连通。

具体地，本实施例中的液压控制系统主要分两部分，第一部分为主电机1、主泵组2、换向阀组3、平衡阀组4和液压马达5构成的主液压系统，主液压系统通过主电机1带动主泵组2抽送液压油，经换向阀组3控制液压油的两种流向以达到控制液压马达5正反转的目的，最终实现控制起重机各机构的动作，平衡阀组4用于在起重机处于下降工况时，对管路中的液压油形成一定的反向压力使得液压马达5匀速低速转动，防止起重机上的货物失速下降引发事故；第二部分为补油电机6、补油泵7和液压油箱8构成的补油液压系统，通过补油电机6控制补油泵7运转，补油泵7开始抽取液压油箱8中的液压油充入主液压系统的液压管路中，可以在主泵组2工作之前将主液压系统管路中的空气经液压油箱8排出，为管路中补入充足的液压油，本实施例中第一单向阀设置在主液压系统的主油路(换向阀组3的回油口T1和主泵组2的进油口S1之间的液压管路)和液压油箱8之间连通的管路上，由于单向阀具有一定的开启压力并且结构简单成本较低，所以本实施例中采用单向阀作为背压阀，管路中液压油补足后第一单向阀处会形成一定的背压，使得主泵组2的吸油口处的液压油具有一定的预压力，进而增加主泵组2运转时的自吸油能力，可以防止主泵组2吸空和振动，保证了主泵组2的使用寿命。

进一步地，换向阀组3包括三位七通换向阀3a和三位三通换向阀3b，三位七通换向阀3a的第一油口(B1)和第二油口(A1)分别通过平衡阀组4与液压马达5的两个油口(B4、A4)连通，三位七通换向阀3a的第三油口(P2)与主泵组2的出油口连通，三位七通换向阀3a的第四油口与三位三通换向阀3b的第一油口和控制油口连通，三位七通换向阀3a的第五油口、第六油口与三位三通换向阀3b的第三油口连通，三位七通换向阀3a的第七油口与主泵组2的进油口连通，三位三通换向阀3b的第二油口Ls2与主泵组2的控制油口Ls1连通。

具体地，本实施例中液压阀件的油口命名规则是以液压阀件图标右下角油口为第一油口，顺时针依次命名其他油口，三位七通换向阀3a处于第一状态时，三位七通换向阀3a的第一油口、第二油口分别和第四油口、第五油口、第七油口连通，同时第三油口、第六油口不导通，此时主液压系统为初始状态不工作；三位七通换向阀3a处于第二状态时，三位七通换向阀3a的第一油口和第七油口连通，第二油口和第五油口连通，第三油口和第四油口连通，第六油口不导通，此时换向阀组3引导的液压油流向控制液压马达5反转；三位七通换向阀3a处于第三状态时，三位七通换向阀3a的第一油口和第六油口连通，第二油口和第七油口连通，第三油口和第四油口连通，第五油口不导通，此时换向阀组3引导的液压油流向控制液压马达5正转。

三位三通换向阀3b处于初始的第一状态时，三位三通换向阀3b的三个油口都不导通，管路中液压油不能流动；随着液压油的进入，三位三通换向阀3b处于第一状态时，三位三通换向阀3b的第一油口和第三油口连通，第二油口不导通，管路中的液压油顺利流通；当换向阀组3内的阀芯开口过大导致液压油流量过大时，三位三通换向阀3b转为第三状态，第一油口分别和第二油口、第三油口连通，部分液压油流回主泵组2并控制主泵组2的排量，从而控制主泵组2输出的液压油的流量大小，调节液压马达5的转速。

进一步地，主泵组2包括变量液压泵2a、第一二位三通换向阀2b、第二二位三通换向阀2c和第三二位三通换向阀2d，变量液压泵2a的出油口分别与第一二位三通换向阀2b的控制油口和第二油口、第二二位三通换向阀2c的控制油口和第二油口、第三二位三通换向阀2d的第一油口连通，第一二位三通换向阀2b的第一油口与第二二位三通换向阀2c第三油口连通，第二二位三通换向阀2c的第一油口与第三二位三通换向阀2d的第三油口连通，第三二位三通换向阀2d的第二油口和第一二位三通换向阀2b的第三油口分别连接直动机构以控制变量液压泵2a的排量变化，第一二位三通换向阀2b的控制油口与三位三通换向阀3b的第二油口连通。

具体地，变量液压泵2a用于在主电机1的带动下将动能转为液压能，第一二位三通换向阀2b和第二二位三通换向阀2c相同，都是在第一状态下第一油口和第三油口连通，第二油口不导通，第二状态下第一油口不导通，第二油口和第三油口连通；第三二位三通换向阀2d在第一状态下第一油口不导通，第二油口和第三油口导通，第二状态下第一油口和第三油口连通，第二油口不导通；三个二位三通换向阀都是在主泵组2输出的液压油和换向阀组3反馈的液压油的控制下，驱动直动机构往复运动以调节主泵组2的排量大小，最终实现对液压马达5的转速的控制。

进一步地，平衡阀组4包括二位二通换向阀4a，二位二通换向阀4a的第一油口与三位七通换向阀3a的第一油口连通，二位二通换向阀4a的第二油口与液压马达5的其中一个油口连通，二位二通换向阀4a的控制油口与三位七通换向阀3a的第二油口连通。二位二通换向阀4a内设置有第二单向阀和节流阀，当二位二通换向阀4a处于第一状态时，第二单向阀导通，且第二单向阀的进油口的一端与三位七通换向阀3a的第一油口连通，当二位二通换向阀4a处于第二状态时，节流阀导通。

具体地，平衡阀组4具有四个油口A2、A3、B2、B3，其中A2、B2分别和三位七通换向阀3的第二油口A1、第一油口B1连接，A3、B3分别和液压马达5的油口A4、B4连接，当换向阀组3控制的液压油的流向为液压马达5正转的方向时，二位二通换向阀4a处于第一状态，此时起重机处于上升工况；当换向阀组3控制的液压油的流向为液压马达5反转的方向时，二位二通换向阀4a处经先导控制后会转变为第二状态，起重机处于下降工况，此时二位二通换向阀4a中的节流阀会减小液压油的流量，降低液压马达5的转速以防止货物失速下降造成事故。

进一步地，二位二通换向阀4a的进油口端与出油口端并联有一个溢流阀4b。

具体地，溢流阀4b用于在起重机处于下降工况液压马达5反转时，辅助限制液压油的流速，在液压管路中产生与液压马达5反转所相反的压力，稳定液压管路中的油压以达到防止起重机上货物失速下降的情况。

进一步地，二位二通换向阀4a的控制油口与三位七通换向阀3a的第二油口连通的油路上设置有节流阀及过滤器。

具体地，平衡阀组4是精密型液压阀组，使用节流阀进行限流并使用过滤器对管路中的液压油进行过滤，以保障平衡阀组4中的二位二通换向阀4a等阀门稳定安全地工作。

进一步地，换向阀组3的回油口与主泵组2的进油口之间连通的液压管路为主管路，第一单向阀9的进油口与主管路连通，第一单向阀9的进油口与主管路连通的位置T4为液压控制系统的液压管路中的最高点。

具体地，本实施例中的液压控制系统在实际安装的过程中，选取第一单向阀9的进油口与主管路连通的位置T4点作为整个液压系统空间位置上的最高点，这样可以使得补油泵7在充分补油后，多余的液压油经最高点T4从第一单向阀9回到液压油箱8，便于将主液压系统的液压管路中的空气充分排出。

进一步地，换向阀组3的回油口与主泵组2的进油口之间的油路上设置有压力传感器10。

具体地，压力传感器10安装在换向阀组3与主泵组2之间连通的主液压管路上，可以实时检测主液压管路中液压油的油压，为判断液压控制系统的管路中液压油是否充满提供依据。

进一步地，主泵组2的出油口与换向阀组3的进油口之间连通的管路上设置有第三单向阀11。

具体地，第三单向阀11安装在安装在主泵组2的出油口处，主要对管路中的液压油起止回作用，可以防止液压系统的油压突然升高导致压力油逆回而损坏主泵组2中的液压泵2a。

进一步地，吸油泵与液压油箱8之间设置有一条回油管线且回油管线上设置有第四单向阀12。

具体地，在补油泵7为液压系统中补入充足的液压油后，补油泵7继续补油时，第四单向阀12可以引导部分多余的液压油直接回到液压油箱8。

本实施例提供的起重机液压控制系统的操作过程如下：

当起重机在保养期间更换液压油后第一次启动时或者在起重机停机后再次启动时，先启动补油电机6，补油电机6带动补油泵7往主液压系统中输送液压油，同时排除主液压系统的管路中的气体，当主液压系统中渐渐充满液压油时，多余的液压油经第一单向阀9和第四单向阀12流回油箱，当压力传感器检测到主管路中液压油的油压达到设定值时，说明管路中液压油已完全充满，此时才能启动主液压系统中的主电机1，主液压系统开始运行带动起重机工作。

本发明实施例提供的一种海洋工程起重机液压控制系统，通过将补油电机与补油泵连接，补油泵分别连通液压油箱和主泵组，可以在主泵组工作之前为液压系统中充分补充液压油并排除液压系统中的气体，由于在液压油箱的回油口与换向阀组的回油口连通的液压管路上设置有第一单向阀，使得液压管路中充满液压油时第一单向阀能产生一定的背压，进而使得主泵组吸油口处的液压油形成一定的正压，增加主泵组的自吸能力，可以防止主泵组吸空和振动，保证了主泵组的使用寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种海洋工程起重机液压控制系统，所述液压控制系统包括主电机、主泵组、换向阀组、平衡阀组、液压马达，所述主电机与所述主泵组连接，所述主泵组的出油口与所述换向阀组的进油口连通，所述换向阀组的第一出油口、第二出油口分别通过所述平衡阀组与所述液压马达的两个油口连通，所述换向阀组的回油口与所述主泵组的进油口连通，其特征在于，所述液压控制系统还包括补油电机、补油泵和液压油箱，

所述补油电机与所述补油泵连接，所述补油泵的进油口与所述液压油箱的出油口连通，所述补油泵的出油口与所述主泵组的进油口连通，所述液压油箱的回油口与所述换向阀组的回油口连通且连通的液压管路上设置有第一单向阀，所述第一单向阀的进油口与所述换向阀组的回油口连通，所述第一单向阀的出油口与所述液压油箱的回油口连通；

所述换向阀组包括三位七通换向阀和三位三通换向阀，所述三位七通换向阀的第一油口和第二油口分别通过所述平衡阀组与所述液压马达的两个油口连通，所述三位七通换向阀的第三油口与所述主泵组的出油口连通，所述三位七通换向阀的第四油口与所述三位三通换向阀的第一油口和控制油口连通，所述三位七通换向阀的第五油口、第六油口与所述三位三通换向阀的第三油口连通，所述三位七通换向阀的第七油口与所述主泵组的进油口连通，所述三位三通换向阀的第二油口与所述主泵组的控制油口连通；

所述主泵组包括变量液压泵、第一二位三通换向阀、第二二位三通换向阀和第三二位三通换向阀，所述变量液压泵的出油口分别与所述第一二位三通换向阀的控制油口和第二油口、所述第二二位三通换向阀的控制油口和第二油口、所述第三二位三通换向阀的第一油口连通，所述第一二位三通换向阀的第一油口与所述第二二位三通换向阀第三油口连通，所述第二二位三通换向阀的第一油口与所述第三二位三通换向阀的第三油口连通，所述第三二位三通换向阀的第二油口和所述第一二位三通换向阀的第三油口分别连接直动机构以控制所述变量液压泵的排量变化，所述第一二位三通换向阀的控制油口与所述三位三通换向阀的第二油口连通。

2.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述平衡阀组包括 二位二通换向阀，所述二位二通换向阀的第一油口与所述三位七通换向阀的第一油口连通，所述二位二通换向阀的第二油口与所述液压马达的其中一个油口连通，所述二位二通换向阀的控制油口与所述三位七通换向阀的第二油口连通，所述二位二通换向阀内设置有第二单向阀和节流阀，当所述二位二通换向阀处于第一状态时，所述第二单向阀导通，且所述第二单向阀的进油口的一端与所述三位七通换向阀的第一油口连通，当所述二位二通换向阀处于第二状态时，所述节流阀导通。

3.根据权利要求2所述的液压控制系统，其特征在于，所述二位二通换向阀的进油口端与出油口端并联有一个溢流阀。

4.根据权利要求2所述的液压控制系统，其特征在于，所述二位二通换向阀的控制油口与所述三位七通换向阀的第二油口连通的油路上设置有节流阀及过滤器。

5.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述换向阀组的回油口与所述主泵组的进油口之间连通的液压管路为主管路，所述第一单向阀的进油口与所述主管路连通，所述第一单向阀的进油口与所述主管路连通的位置为液压控制系统的液压管路中的最高点。

6.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述换向阀组的回油口与所述主泵组的进油口之间的油路上设置有压力传感器。

7.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述主泵组的出油口与所述换向阀组的进油口之间连通的管路上设置有第三单向阀。

8.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述补油泵与所述液压油箱之间设置有一条回油管线且所述回油管线上设置有第四单向阀。