自動位移補償液壓移運小車的應(yīng)用

蔣家坤，王稱心，李清凱

（南通中遠船務(wù)工程有限公司，江蘇 南通 226006）

0 引言

目前，液壓運輸小車形式多樣，在應(yīng)對地面平整度方面各有特點，主要包括:1）通過軌道下面彈性片對軌道進行調(diào)節(jié)；2）通過油缸監(jiān)控報警由油缸直接補償；3）通過小車上的頂升油缸底部與小車底座之間增加彈性片進行調(diào)節(jié)。以上三種調(diào)節(jié)方式有各自的優(yōu)點及缺點，國內(nèi)重型彈性片技術(shù)及調(diào)節(jié)范圍只能滿足陸地運輸，還遠遠不能滿足裝船要求，油缸調(diào)節(jié)過分依賴傳感器的精度及可靠性，特別是在大量運輸小車運輸一個海洋工程產(chǎn)品時，監(jiān)控起來非常不方便，容易出現(xiàn)一個點有問題全部監(jiān)測失效的現(xiàn)象。蓄能器式自動位移補償液壓移運小車由車座、油缸、蓄能器以及控制系統(tǒng)組成（圖1）。該液壓運輸小車不僅能夠適應(yīng)地面不平整的工況，還能夠適應(yīng)從陸地到駁船上的海洋工程模塊或產(chǎn)品裝船。該蓄能器式液壓小車設(shè)計補償量為50mm，最大補償量75mm。

圖1 蓄能器式小車總布置圖

1 蓄能器式液壓小車參數(shù)

1）頂升油缸。油缸額定壓力為200Bar，工作能力200t，行程200mm，頂升速度為35mm/min。

2）蓄能器。蓄能器容積為20L，額定工作壓力為20MPa，蓄能器必須與頂升油缸通過管路及閥門連接。蓄能器氣囊介質(zhì)為氮氣。

3）液壓泵站。液壓泵站額定工作壓力為315Bar，流量為8L/min～12L/min，油箱300L～370L，采用電機驅(qū)動。液壓泵站主要由電機、油箱、液壓泵組、液壓閥組、液壓附件、風冷卻器、電控柜、濾油器、液位計及連接管組成。

4）控制系統(tǒng)。PLC面板具備同步頂升控制系統(tǒng)，同時又能實現(xiàn)單點頂升控制。控制系統(tǒng)主要功能包括:（1）各點位移手動升降；（2）各點壓力均由蓄能器自動補充調(diào)節(jié)；（3）各點壓力手動調(diào)節(jié)；（4）壓力數(shù)值實時監(jiān)控及故障報警功能。

2 蓄能器式液壓小車補償原理

要研究蓄能器式液壓小車補償原理，應(yīng)先從氣體的體積、溫度、壓力三個確定氣體狀態(tài)的基本參數(shù)討論。要研究氣體物理狀態(tài)的變化，進行工程上的計算，就要研究這三個基本狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系。而表示其三個基本狀態(tài)參數(shù)間的數(shù)學(xué)關(guān)系式就是氣體狀態(tài)方程式。

波義耳—馬略特定律可表述為:一定量的氣體在等溫時的容積(V)與壓力(P)成反比，即:

即是說，當遇到坑凹不平的地面，某個點低于初始平面，由于油缸中的油是不可壓縮的液體，這時油缸壓力會突然失去，導(dǎo)致該油缸會留在原地并由于該油缸失去壓力給周圍的油缸會突然增加較大的壓力，對油缸或被支撐的結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生像漏油、結(jié)構(gòu)物局部點失效以及油缸超過額定壓力等隱患。根據(jù)波義耳—馬略特定律，蓄能器會彌補這些安全隱患，因為當某個點低于初始平面時，該點壓力必定減少，根據(jù)公式（1）可知氣體體積變大，這樣就可以把蓄能器中的液壓油回補給油缸，使得油缸頂升頭的行程增加去抵消坑凹不平地面高差。

3 蓄能器式液壓移運小車的應(yīng)用

蓄能器式液壓小車在很多項目中都進行了應(yīng)用，特別是在模塊的移運、稱重及裝船方面應(yīng)用廣泛。

1）模塊移運

蓄能器式液壓小車目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用到大型模塊的移位，例如動力模塊、泥漿處理模塊、鉆井模塊以及懸臂梁模塊。圖2為模塊移運小車，圖3為控制泵站布置圖。

圖3 模塊移運小車泵站布置圖

陸地移運的模塊最重可達1400t，尺寸最大達到25m×40m。模塊移運過程中，移運速度不宜過快，在軌道對接口位置不允許出現(xiàn)前面接頭高于后面接頭超過3mm，該軌道鋪設(shè)區(qū)域高差應(yīng)控制在50mm以內(nèi)，油缸頂升前，蓄能器氣體壓力應(yīng)控制在該位置最終頂升壓力的70%左右。

2）海洋工程產(chǎn)品裝船

目前海洋工程產(chǎn)品裝船的方式很多，主要包括滑移裝船、吊裝裝船、浮式裝船以及小車裝船。其中小車裝船又包含整體式小車裝船以及分散式小車裝船方式。在這些裝船方式中，分散式小車裝船技術(shù)難度最大。下面以自升式海洋工程輔助船為例進行討論。

自升式海洋工程輔助船船長46.3m，寬30.3m，裝船重量為2590t。采用3列小車共28個液壓小車，每個小車設(shè)計載荷92.5t。

裝船時，應(yīng)該在水流速度小于1.2節(jié)的情況下進行，并且在總控制面板上對各點壓力進行監(jiān)測。裝船時，嚴格按照裝船程序進行操作，同時調(diào)載也應(yīng)按照調(diào)載程序進行。

3）模塊稱重

該小車配備了壓力及位移傳感器，同時控制系統(tǒng)具備整體頂升控制功能，因此可在模塊稱重領(lǐng)域進行使用。模塊稱重時，根據(jù)每個小車布置位置及顯示的壓力通過計算公式可以得出平面內(nèi)的模塊重量重心。

稱重時，假定布置n臺小車，每臺小車顯示的力為Fi，每臺小車距參考點在X方向為Xi，在Y方向為Yi。被稱物體重量重心由公式可以算出:重量G=；被稱物體在X方向有:( X?Xi)=0，

4 結(jié)束語

本文通過對蓄能器自動位移補償液壓移運小車的設(shè)計原理及參數(shù)進行了闡述和分析，對比了目前各種液壓小車的優(yōu)缺點，明確了新型小車的運用領(lǐng)域，對海洋工程建造模式與方法提供了更多的選擇。雖然海洋工程裝備建造過程中，這僅僅只是其中的一項建造工藝技術(shù)，但是，這一小步的進步對推動海洋工程快速發(fā)展具有積極意義。

[1]馬雅麗, 黃志堅. 蓄能器實用技術(shù)[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2007-6-1.