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[技术课堂] 船舶配套产品应用技术研究 1-液压泵站- 2014.3.26

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发表于 2018-12-17 13:07 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国山东威海
摘 要:
    本文从船舶应用技术角度表述了液压泵站单元在设计上存在的若干误区;详解了液压泵站在应
用技术中必须要遵循的工作原理-制作工艺-便捷维护三个功能环节的严肃性;解读标准、规范对此
相关的要求;剖析了该误区对船舶使用所造成的危害以及需修正的要求。
关键词:
    液压泵站 应用技术设计 研究
引言
    造船技术从一般意义上包括理论技术、工艺技术、应用技术、管理技术四方面。对
现阶段民用船舶而言,造船理论技术和工艺技术已无悬而未决的研究课题和深度,而应
用技术和管理技术则越来越凸显出其重要性,前者针对的是设计方、后者针对的是建造
方。而配套产品应用设计技术研究就是本文要阐述的主题。本文仅对甲板机械动力单元
在应用设计技术上存在的误区提出见解。
    液压泵站是船舶甲板液压机械的动力单元,因标准、规范对此无量化的船用设计要
求,因此具备工业液压技术设计能力的人员都可以进行该项应用设计。但船用产品在应
用设计中固有普遍意义上的行业规则即: 原理正确、工艺可靠、维护便捷。这十二字原
则在上世纪传统的船舶配套企业中一般都是能做够到的,即使稍有不慎在设计院后续的
图纸认可或船东代表出厂验收过程中都会发现并更正之。而今天在以商品船为主打产品
的供求关系面前上述原则被改的面目全非,设计院(大多为民营设计公司)的认可职能
因商业利益等诸多因素被边缘化,所有配套厂家只要是取得船级社证书便不问青红皂白
一律认可;船东因非合约造船而淡出了对设计公司乃至配套厂实施一线监督的职权。导
致现生产商在应用设计上严重偏离了上述规则。一切只为满足船级社最低门槛要求保证
出厂试验时好用、船上试航试验时好用(或者一年内不出问题)为前提,至于以后咋样
就不管了。这种纯商业化行为使船舶营运的不安全因素大大增加最终损害的是用户的权
益,因此船东对此产品必须慎之又慎。现对笔者所历船泵站单元设计误区简述如下:
一、原理正确
    原理正确是指按一般设备液压系统原理图都应遵循的系统元件布置序列规则,如
(按动力油工作走向顺序)以下十项基本序列:
  1. 油箱(兼沉淀池)→2. 滤器及吸口→3. 进口真空表及截止阀→4. 泵组出口压力表及截止阀→
5. 溢流阀组及回路→6.操纵阀组及回路→操纵阀组及回路→7. 平衡阀组等→
8. 工作机械(液压马达或油缸)→9  至各辅助阀件→10. 系统管路连接。
    上述前八项的顺序在一般意义上应是固定不变的,并且滤器一般多为吸入滤器这在
《船用液压系统通用技术条件》CB1102.2-84 【1】 标准中 6.3 项早有规定,在但笔者经历
船甲板液压机械配套四个厂商中竟有三家泵站将本属第 2 项的滤器设在第 6 项操纵阀组
至油箱的回路上(或称系统回油管路图 1),其中一个厂家虽然序列设对了但也将滤器所
处位置设在了油箱底部并改为侧装式(油箱油位之下图 2)。这和滤器本身的功能设计是
相左的。
    在液压泵站通常应用设计中,所有液体动力管路的初始滤器一般都是设在泵前吸口
管路的,且吸入液体液位大都高于滤器及管路位置,为保证滤器在使用中的清洗功能,
因此在滤器前后都要设置截止阀控制以实现工作中停机时对滤器进行清洗工作(指无旁
通设计的单联滤器)。如在回油管路中需加设滤器的上标准也有严格专项布置规定(见
上标准 6.4 项需加装报警装置及旁通管路)但不属于本系统需设的附件。
    上述图 1;2 滤器的结构功能是针对泵组吸口设在油箱之上或散装泵组且高于油箱
顶部的专用结构形式(直角式 本体横断面安装于油箱顶部面板上 出口呈水平位置与泵
吸口相连接 吸入管自滤器体内垂直向下伸入油箱底部 参见图 1 所处位置),其目的是
为了优化油箱顶平面的布置使之简洁紧凑。故省略了滤器前后阀门又不影响滤器在停机
工况下的清洗功能。因此该滤器的正确安装位置一定是要位于油箱顶部平面上;还鉴于
该滤器系统无旁通管路的特点,故在滤器内滤筒进口上部设置了内旁通单向阀(图 3),
且阀前后设两组弹簧进行自动控制:当滤筒内壁被部分堵塞负压达到既定值时,先是阀
下弹簧被吸开油经单向阀内部旁通输入;如负压值继续加大则单项阀上部压紧弹簧也会
随之被弹开油同时经单向阀外部一起旁通输入(图 4)。因此该滤器安装位置不但要处于
油箱上顶面而且吸入口一定要从滤器垂直管内经滤筒内壁吸入才算安装的完全正确。可
惜的是这种设计功效没有被现厂家们所理解和实施。将滤器安装在回油管路上其作用将
会与上述原理本末倒置并会产生以下一系列不良后果:
  a.液压管路元件都属精密偶件,系统油中所有杂物都应由滤器阻挡于油箱之内以及各
部件工作中产生的金属粉末垃圾均经开放式回路回放至油箱进行沉淀,因此吸入滤器是
液压泵组及系统精密部件的“护门神”。而如果装于回油管路上则“护门神”的作用将
不复存在也不能从源头上防止油质安全问题,一旦油箱内沉淀物或因维修原因产生硬杂
物被吸入泵内或继续输之其它精密偶件内,那对于整个液压系统来说将是毁灭性的伤
害;
  b.回至油箱管路属于与高压管路联通部分,一旦系统回油时滤器阻塞就会使回油管路
压力增高最终导致滤器本体会因强度不足而爆裂,而造成爆油事故在船舶营运中无论发
生在何处都会造成可怕的境况。
  c..滤器体内设置的旁通单向阀装置,因滤器接口错误(出口当做进口接入)此时旁
通单向阀只能关闭而不能打开。
  d.即使滤器安装在吸入端如果装在油箱底部或侧卧都会导致:
  1 因处于油箱油位以下使在正常工作中的拆解清洗变得不可能(在油箱油位以下见
图 2);
  2 滤筒呈水平安装会在停机时将系统油中的重质颗粒杂物滞留于滤筒内表面而不能
自由脱落致使滤油效能日渐降低。
    以上错误大都出现在液压锚/缆机、舱盖等大型泵站上,由于泵组体积、重量原因不
可能设在油箱顶部而转入油箱底部(图 5),如果保持原设计规则就要将滤器的出口管路
经油箱外部引入向下接至泵组进口,这从外观上显得单元外部管路冗杂不紧凑从而改从
油箱底部直接引入。此理念是合理的但不应该因此仍沿用原滤器形式并继续安装在上部
而又移花接木的将吸入滤器出口变成回油滤器进口使之原设计功能倒置。正确的改动应
该是废除原有滤器形式在油箱下阀门后设直通双联式滤器就能较好的解决此问题(参见
图 5)。
二. 工艺可靠
    工艺可靠是指泵站单元结构设计合理、管路制作工艺合格及其他附件选用形式规
范。我船泵站按上述要求存在以下三项不足:
  1.油箱长-宽-高均满足 800mm 且任意一边大于 800mm 以上的手孔盖要安装不小于
400x600 人孔盖而我船泵站均安装 DN300 手孔盖,这样油箱在维修时人无法进入(图 6);
  2.管路与方法兰连接的弯管角度不合格(图 7)达不到上述标准 CB1102.3-84 【2】 5.1
项要求以及《船舶管子加工技术条件》CB/T3790-1997 【3】 第 6.4.7 条要求,通常的做法
是法兰不能直接与弯头焊接,必须连接不小于 50mm 以上的直管部分进行过渡。上述结
构多处采用此种焊接结构将导致周边焊角不足及管路受力不均匀导致耐压等级降低存
在极大安全隐患;
  3.油箱液位计结构形式不满足规范 【4】 第三篇 3.10.10.3.(2)要求(图 8)。我船在
安装或试机过程中就有两个泵站该液位计或因碰磕或因高温致使液位表下垫片松动导
致漏油不菲。该液位计属于陆用油箱普通(兼温度表)型液位表,既量程短且紧固力也
差。只靠液位计上下端的两个空心螺钉配以普通圆垫片紧固。这种液位计的使用纯属厂
家们的恣意行为,在以往的船用液位计标准中都没有此种结构,应按新规范要求或船用
液位计标准 CB/T3746-1996 【5】 进行更正。
  4.锚/缆机泵站应安装冬季自动电加热装置,加热器加热与泵站工作要实行连锁,加
热器及温控器应选用船用产品。
三、维护便捷
    维护便捷是指泵站单元在维护阶段对任何一个组件及部件的拆解都是方便可行的
不存在维护死角。可我船的泵站有两处液压泵是被正潜入(电机在油箱上-滑抛艇泵站图
9)或倒潜入(电机在油箱下-3t 物料吊图 10)安装于油箱内,这样就使液压泵组的维护
功能=0,局部的维修将涉及整个系统都要拆解。这种设计没有半点船用产品维护便捷设
计的理念,严重违背上述标准 CB1102.1-84 【6】 第四项(设备布置)具体要求,且物料
吊筒体进出开孔尺寸既小位置又偏高,即使在狭小空间内将倒置电机拆下也不方便向外
输送(图 11),到时候船东会叫苦不迭的。
结束语
    以上仅是 1-泵站单元主要的错误设计之处,关于 2-甲板液压机械设备设计误区将在
后文中专述。船舶配套产品应用技术设计是船舶产品应用技术设计的组成部分,因此配
套产品性能也将直接涉及船舶产品性能。在船舶市场被众多商品船取代的今天,船东们
想再找出一片类似上世纪正规船舶产品印迹的净土似乎不太容易。同时船东们也由于经
营体制等种种原因忽视对造船监造的管理职能,致使对配套产品订货方要约条件不足以
及对生产厂家监管不力。这是目前造船面临的一大困境,此问题不解决将足以制约民用
船舶品级的提升,因此应引起船东及业内人士的广泛关注。
  注:文中插图照片因已剪裁无法上传清凉
    查阅文件
【1】标准 CSSC《船舶标准全文系统》2004 分类序号 CB-621 下同
-3-
【2】CB-622
【3】CB/T-1649
【4】规范版本为《钢质海船入级规范》2009
【5】CB/T-1605
【6】CB-620
-------------------------------------------------------------------------------2014.3.26


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