２０１２年第８期 一液压与气动 ｌ３７ 种可用于模块化造船的液压集成系统 李德堂 ，王传兴 。章敏杰 Ａ Ｓｏｒｔ ｏｆ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ ｔｏ ｔｈｅ Ｍｏｄｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｓｈｉｐ—ｂｕｉｌｄｉｎｇ ＬＩ Ｄｅ．ｔａｎｇ ，ＷＡＮＧ Ｃｈｕａｎ—ｘｉｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｍｉｎ－ｊｉｅ （１．浙江海洋学院船舶与建筑工程学院，浙江舟山３１６０００；２．浙江欧化造船有限公司，浙江舟山３１６０００） 摘 要：该文介绍了一种可用于模块化造船的液压集成系统。针对目前船舶多套液压系统分散布置，船 舶结构不能提供足够的宽敞安装空间，设备保养维护困难，文章提出了一种集成化的液压系统，多套液压系 统共有一套液压动力中心，既有效地保障了设备运行性能，又提高了船厂建造效率，具有很好的推广应用 价值。 关键词：液压系统；集成；模块化；配置 １Ｊ 中图分类号：ＴＨ１３７文献标志码：Ｂ文章编号：１０００４８５８（２０１２）０８－０１３７－０２ １ 引言 船舶上所使用的２５台液压克令吊的维修费用所作的 液压系统在船舶上使用非常普遍，特别是大中型 散货船上应用种类和数量更是占据船舶首位，包括有 舵机液压系统、锚绞机液压系统、舱盖液压系统、吊机 液压系统和救生艇起吊液压系统等。图１所示是一条 ３７０００ ｔ中型散货船，其中的液压吊机数量配置就达到 ４台。然而目前如此众多的液压系统都是各自独立运 行，各自都单独配置一套液压站，这样就大大地浪费了 图１ ３７。０００ ｔ敖货船船外形图 收稿日期：２０１２－０７－０９ 基金项目：浙江省科技计划项目（２０１０Ｃ０１０３６）；浙江省科学 技术厅优先主题社会发展项目（２０１ １ Ｃ０３００３） 作者简介：李德堂（１９６５一），男，山东莱州人，教授级高工，学 士，主要从事船舶与海洋工程技术方面的科研和教学工作。 船舶有限的宝贵安装空间，使得造船工序复杂，增加了 制造成本，降低了造船速度，同时又给后期液压系统的 检修维护加大了难度。据某航运公司对其所属的５条 ５结语 系统的研究与实现［Ｊ］．传感技术学报，２００５，１８（３）：６１７ —液压泵泄漏是目前比较普遍的问题，液压泵的内 泄漏分为正常的泄漏和非正常的泄漏。对于非正常的 内泄漏可以通过模糊神经网络建立压力和流量模型来 进行检测。检测可根据模型的流量和实际流量的差值 判断泄漏的程度，通过泄漏量的大小可以区分正常泄 ６１９，６２２． 周卫冬．基于模糊神经网络的液压泵故障诊断系统的研 究［Ｊ］．机床与液压，２００９，（９）：１５５—１５６． Ｆｉｌｉｐｐｅｔｔｉ Ｆ．Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｉｃａｌｒ Ｍａｃｈｉｎｅｓ Ｕｓｉｎｇ Ｍｉｎｉｍｕｍ．Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ａｒｔｉｉｃｉａｌｆ Ｉｎｔｅｌｌｉ— ｇｅｎｃｅ［Ｒ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，１９９７：２９８３—２９８８． 漏和非正常泄漏。其中通过专家的经验来确定阈值的 大小，可以方便地实现检测系统的自适应。该方法为 张天平，冯纯伯．一类非线性系统的自适应模糊滑模控制 ［Ｊ］．自动化学报，１９９７，２３（２）：３６１—３６９． 液压故障诊断和故障排除提供了方便。 参考文献： 周明歧．控制系统故障诊断［Ｊ］．计算机自动测量与控 制，２０００，８（３）：５—８． 楼顺天．基于ＭＡＴＬＡＢ的系统分析与设计——模糊系统 ［１］ 张宁，张彦斌．装备液压系统故障诊断研究［Ｊ］．流体传 动与控制，２００７，（４）：１４—１６． ［２］ 陈德国，郭晓松，于传强，等．编码器自动监测与故障诊断 ［Ｍ］．西安：西安电子科技大学出版社，２００１． ｌ３８ 液压与气动 ２０１２年第８期 ５年统计，年均每条船液压克令吊的维修费用超过２００ 万元人民币。在液压吊机中，液压系统设备元件是安 装在狭窄的空间通道中的，设备保养需要工作人员爬 行到高处通道，通道往往夏季闷热，冬季寒冷，结果投 入运行的液压系统很难进行定期维护，直至发生故障 停机后，才进行费用昂贵的维修，大多是直接更换损坏 元件。由此可见，如何对同一船舶的多套液压系统进 行合理设计布置，是船厂和船东需要迫切解决的问题。 ２多套船舶液压系统的集成 图２所示，多套船舶液压系统包括艉部液压绞车 模块、液压吊艇模块、液压吊机模块、艏部锚绞机模块 和舵机液压模块，这些液压系统分布在船艏、船艉、左 舷和右舷等各处，通过配置一套公共的液压动力中心， 可以向每个模块提供动力液压油液。液压动力中心包 含有液压泵组模块、液压油箱模块和过滤热量交换模 块，其中液压泵组由变频电机驱动，通过调频可以控制 各个液压模块的供油量，因而避免了每套液压系统单 独配置一个液压站，大大节省了船舶的宝贵安装空间。 ｌ…．—． ．．．． ．．…．．…．．…『 １．液压动力中心２．液压泵组模块３．液压油箱模块 ４．过滤热量交换模块５．液压管路６．艉部液压绞车模块 ７．液压吊艇模块８．液压吊机模块９．艏部锚绞机模块 １０．舵机液压模块 图２ 多套船舶液压系统的集成图 ３船舶液压集成系统的特点 为了最大限度地充分利用船体结构空间，与陆上 液压系统相比，船舶液压系统的设计布局紧凑，没有多 余的空间；同时所处的海洋环境复杂恶劣，风暴、潮湿 和货物装卸带来的污染粉尘等都对船舶液压系统的安 全可靠运行带来直接影响。将多套船舶液压系统进行 集成优化布局，可以有效改善液压系统的运行环境条 件，主要有以下两方面优点： （１）液压系统整体性能得到有效保障。将多套液 压系统集成，配置一套公共的液压动力中心，液压动力 中心可以获得一个宽敞的结构空间场所，从而为各个液 压系统的污染控制提供了优良的实施条件，可在液压动 力中心安装在线污染度传感器、专家系统，实施液压油 的聚结过滤脱水等技术。另一方面，由于控制中心环境 条件优越，可采用ＰＬＣ的在线监控油液温度、自动定期 报警和更换液压油的措施和方法。通过采取全面清洁 度控制措施，使得液压系统的损坏和失效减至最小。 相比之下，分散配置的各个液压系统，由于结构空 间的限制，不可能配置完备的过滤冷却系统，因而随着 季节环境的变化，会直接影响到液压系统的可靠运行。 夏季环境温度升高会减小液压油液的粘度，冬季环境 温度降低，液压油液的粘度增大。这样就直接降低液 压系统中密封效果，产生泄漏污染，运动部件的磨损也 会加大。 （２）可实现液压系统的主动维护。液压系统工作 不稳定或者出现各类故障的原因，７０％～８０％与系统 的污染有关，因此提高船舶设备的可靠性和使用寿命， 必须采取主动维护措施。主动维护是继故障维修、预 防维修、状态维修后，国际上近几年来提出的一种新的 设备管理理论，即：对导致设备损坏的根源问题采取措 施，将问题解决在萌芽阶段，从而有效地防止失效的 发生，延长设备的使用寿命。 有了结构空间宽敞的液压动力中心，就可以装设需 要定期维护的液压元件，如过滤循环装置、热量交换器、 压力控制单元、多路换向控制阀组和流量调节阀等，从 而免除了船员爬到狭窄的吊机高处、闷热的舱室等危险 场所进行设备维护，有效改善了船舶设备运行环境。 ４结论 船厂实践证明，通过将众多的船舶液压系统进行 集成与模块化制造，共用一套液压动力中心，消除了以 往狭窄通道安装困难，返工率高的工作。许多液压模 块直接在车间内完成组装，有效地改善了作业环境，提 高了安全生产水平，既减少了专业化的生产，也降低了 工人劳动强度。因而，将分散的液压系统进行集成配 置对船舶制造设计具有很好的推广应用价值。 参考文献： ［１］雷天觉．液压工程手册［Ｍ］，机械工业出版社，１９９０． ［２］ 郑士君，苏醒．采取多项措施提高液压克令吊工作可靠性 ［Ｊ］．设备管理与维修，２０００，（９）：８—１０． ［３］涂政．舰船液压系统污染综合控制研究［Ｊ］．中国水运 （下半月），２０１２，（１）：８６—８８． ［４］ 武桐．港口机械及液压设备使用保养［Ｊ］．科技资讯， ２０１２，（１２）：８９—９１．
