船舶起货机的液压管路故障分析.docx

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船舶起货机的液压管路故障分析

渤海船舶职业学院

毕业设计（论文）

题目：

船舶起货机的液压管路故障分析

系：

动力工程系专业：

轮机工程技术（船舶管系）

姓名：

xxx指导教师：

xxx

班级：

xx评阅教师：

xxx

学号：

xx完成日期：

xxxxxx

毕业设计说明书（论文）中文摘要

题目：

船舶起货机的液压管路故障分析

摘要：

船舶液压起货机液压系统的故障诊断和维修一直是船舶维修工作的难点之一。

对该液压系统进行状态监测和故障诊断是一门综合技术。

它可用于掌握系统各液压设备的实际运行情况,判断系统质量的优劣,预测故障的发展趋势及危害程度,查找故障的原因、部位及异常程度,实现设备的预防维修和正常维修,从而提高系统各液压设备的可靠性。

液压起货机液压系统常见的故障有以下几种系统没有压力或压力不足,工作部件运行时爬行,系统有噪声和振动,工作机构的运行速度不够,系统泄漏严重,非正常发热和动作不能实现等。

本文用了功率流的故障诊断方法，它与逻辑分析相结合,能大大提高液压系统故障诊断的快速性和准确性,可广泛利用于船舶液压系统的故障诊断方面。

通过对液压起货机的故障分析得出除个别故障属设计缺陷所造成之外，绝大部分故障与液压油的污染或日常维护管理不善有关。

所以，提高液压系统中油液的清洁度，建立必要的维护管理体系,提高维护管理人员的专业知识，是降低液压起货机故障发生率最为有效的途径。

关键词：

液压起货机；故障；诊断

Abstract：

HydraulicCraneship'shydraulicsystemfaultdiagnosisandmaintenanceoftheshiprepairworkhasbeenadifficultone.Thehydraulicsystemconditionmonitoringandfaultdiagnosisisacomprehensivetechnology.Itcanbeusedforhydrauliccontrolsystemoftheactualoperationofequipment,determinethemeritsofqualitysystems,forecastthedevelopmenttrendoffailuresandextentofharm,failuretofindthereasons,locationandextentofanomalies,andpreventivemaintenanceofequipmentandnormalmaintenance,improvethesystemofhydraulicequipmentreliability.HydraulicCranehydraulicsystemfailuresarecommonfollowingpressureorpressuresystemisnotlackofworkingpartsrunningreptiles,thesystemnoiseandvibration,theworkofrunningspeedisnotsufficient,systemleakageserious,non-normalfeverandactionCannotbeachieved,andsoon.Inthispaper,thepowerflowoffaultdiagnosismethod,itisthelogicofthecombination,cangreatlyincreasethehydraulicsystemfailureandrapiddiagnosisofaccuracyandbewidelyusedintheship'shydraulicsystemfaultdiagnosis.Cranethroughthehydraulicmachinethatinadditiontothefailureofindividualfailureiscausedbydesignflaws,failuresandmostofthehydraulicoilpollutionorpoormanagementofthedailymaintenance.Therefore,theincreaseofoilinthehydraulicsystemofcleanliness,theestablishmentofthenecessarymaintenance,improvethemaintenanceandmanagementexpertise,hydraulicCraneistoreducetheincidenceoffailureofthemosteffectiveway.

Keywords：

HydraulicCraneMachine；Fault；Diagnosis

前言

船舶装卸货物虽可使用港口设备，但并非所有的港口都有足够的装卸机械。

同时考虑到船在开阔水面过驳及吊运物料、备件等的需要，干货船常安装起货机。

起货机的可靠性和工作效率对缩短港泊时间具有重要的意义。

而起货机的液压系统故障多少直接影响到起货机的工作效率，因此对液压起货机的故障分析就显得尤其重要。

这里先后采用了功率流和功率流动态向量图诊断液压系统故障的方法，能大大提高液压系统故障诊断的快速性和准确性,可广泛利用于船舶液压系统的故障诊断方面，是非常有应用价值的诊断方法。

对利布赫尔B型液压起货机的故障分析得出，除个别故障属设计缺陷所造成之外，绝大部分故障与液压油的污染或日常维护管理不善有关。

所以，提高液压系统中油液的清洁度，建立必要的维护管理体系,提高维护管理人员的专业知识，是降低液压起货机故障发生率最为有效的途径。

1IHI液压起货机起吊系统故障分析

下面仅就IHI型液压起货机起吊重量达不到额定值这一故障,对于液压系统的故障诊断方法进行深人的探讨。

1.1IHI液压起货机起吊系统分析

IHI液压起货机为日本石川岛播磨生产的高压液压甲板机械,该起吊液压系统采用的是径向柱塞式定量泵和三速油马达组成的阀控型开式系统,如图1所示。

1-定量油泵;2-三速油马达;3-换向阀;4,5-调速阀;6-制动溢流

阀;7-远控平衡间;8-单向节流阀;9-制动器;10-安全阀

图1IHI液压起货机起吊系统原理图

其主要工作特点如下:

（1）换向系统的换向通过换向阀3实现,换向阀3为开式过渡滑阀,兼起流量控制阀作用;

（2）限速和制动:

下降时系统的限速通过远控平衡阀7实现,系统的制动可以通过换向阀回3中实现,当换向阀3回中时,制动器抱闸,实现制动;（3）调速:

工作时,根据负荷的不同,系统可以通过调速阀4和5自动实现,即,当轻载时,阀4和5不动作，油马达单路进油,处于高速运转状态,当中等载荷时,仅阀4动作,油马达双路进油,处于中速运转状态,当重载时,阀4和5全部动作,油马达三路全进油,处于低速运转状态。

这样,起重机构既有较高的工作效率,又限制了重载时的输出功率,不必设置功率太大的原动机,使其功率利用率提高，其速度负荷关系如图2所示。

1.2基于功率流理论的故障的诊断方法

在工程技术上,能量的流速称为功率。

以本系统为例,液压泵从电动机吸收机械功率,并转化为液压功率,液压功率通过液压油在液压管路及几个阀件流动将损耗或分配部分功率,最后到达液压马达的液压功率值必须满足其驱动负载的需要。

在这里,液压油可看作液压功率的载体,随着液压油的流动,液压功率也在系统中流动,这就是功率流的基本思想。

本文起货机起吊系统的功率流示意图如图3所示。

该液压系统的每个元件都有有限个吸收或输出功率的通道,液压泵从电动机输出轴上吸收功率,并以排出具有一定压力和流量的液压油来输出液压功率,这样液压泵就有两个物理意义上的功率连接点,这些连接点称为功率口（或简称为口）。

液压泵基本上可看作一个双口装置,这两个口分别是驱动轴和排油口,但泵的内泄漏（壳体的泄漏）会影响到它的功率输出,所以应在功率口结构中考虑内泄漏,并将其作为第三个口,在该口上有功率损失。

一个四通阀是一个四口装置,功率能从一个进油口、两个控制油口和一个回油口流进和流出。

液压管路是双口元件,功率只能从两端流进和流出。

三速液压马达是五口装置,三个口接受液压功率，一个口让部分液压功率返回油箱,一个口通过输出轴输出功率。

油箱是一个双口装置,它从泵的泄漏和控制阀的回油管路获得功率。

负载上只有一个吸收能量的口,可看作一个单口装置。

将功率流原理应用到液压系统故障诊断中来,将各功率口的压力、流量值检测出来,然后与正常值进行比较,可分析出液压系统故障发生的部位及原因,此外还可以进行状态监测及故障预报。

图2IHI液压起货机起吊系统速度负荷关系图

1.3该起货机起吊无力的故障诊断

在一次起吊过程中,该起货机起吊重物超过15吨时,便无力起吊,远达不到额定的起吊重量40吨。

轮机部人员将安全阀解体、检查、清洁,重新调定后,故障仍未排除。

当时怀疑是由于液压泵、液压马达使用年限太久,内漏严重,造成故障。

不得已,在厂修时,将液压泵、液压马达全部换新,结果在做起吊实验时,故障仍然出现,同前几次出现故障时一样,能听见安全阀起跳的声音。

现将故障诊断和处理结果分析如下:

该起货机起吊系统功率流程图如图3所示。

从液压泵出来的功率流P0×Q0,经过管路和控制阀后,压力损失为△P+Q1,此时,功率P1×Q0分为两路,一路到达溢流阀,若溢流阀因压力过高而开启时,溢流的流量是Q2。

另一路分三路到达马达前,流量均为Q1,油马达因内泄漏,损失流量为Q'1。

来的流量汇合在一起（3Q1+Q2-Q'1）,压力为Pr管路和控制阀回油箱,管路液阻为△p3,油箱前压力为Pt,若考虑到新换的油马达,此时内泄漏可忽略。

则当起货机起吊系统重载低速时,上述功率流满足以下关系:

P0×Q0=（△P1+△P2）×P0+（P1-Pr）×3Q1+（P1-Pr）×Q2+△P3×（3Q1+Q2）+Pt×（3Q1+Q2）（P1-Pr）×3Q1=M2×n2式中，（△P1+△P2）×P0为马达前管路损失的功率,△P3×（3Q1+Q2）为马达后管路损失的功率,（P1-Pr）×Q2为溢流损失功率,如果压力低于溢流阀整定压力,则不会溢流,Q2为零；（P1-Pr）×3Q1为油马达输出功率,Pt×（3Q1+Q2）为油箱回油功率。

当中等载荷中速、轻载高速时,上述两式中的3Q1则分别2Q1和Q1取代。

依据上述功率流等式,我们只需在泵后、溢流阀前（或液压马达前）、溢流阀后（或液压马达后）、油箱前四个点处安装功率传感器,测出此四点的压力、流量值,然后对照系统正常状态时的四点参数值,便可分析该系统故障发生的部位及原因。

该起吊系统解决过程如下经检测,在起吊15吨以上重物时,泵后、溢流阀前（或液压马达前）、溢流阀后（或液压马达）后、油箱前四个点压力值均超过正常值,其中液压马达前压力为35MPa（正常值30MPa）,但溢流阀起跳,油马达始终只有一个通道进油,即进油量为Q1,获得的功率流为（P1-Pr）×Q1,此时若能起吊重物,油马达速度为n2×（低速）,油马达起吊扭矩为重载时的大约三分之一,因此不能起吊15吨以上重物（15吨超过最大起重量的三分之一）。

此时只有开启油马达的另两个进油通道方可起吊。

因此,起吊无力的原因为油马达的中等载