一種原油外輸絞車自動排管裝置的液壓系統的製作方法

2023-05-19 16:56:31 1

本發明屬於液壓控制領域，特別涉及一種原油外輸絞車自動排管裝置的液壓系統。

背景技術：

原油外輸裝置是海上浮式生產儲卸油裝置(floatingproductionstorageandoffloading，fpso)中的重要組成部分，其用於將fpso中存儲的原油輸送至穿梭油輪。

常見的原油外輸裝置主要包括軟管絞車和排管裝置，軟管絞車用於收放纏繞在其上的輸油軟管，排管裝置用於使得輸油軟管能夠依序回收在軟管絞車上。通常軟管絞車和排管裝置各自配備一套獨立的液壓系統，為了使得軟管絞車和排管裝置能夠良好的配合，一般需要控制軟管絞車的操作人員和控制排管裝置的操作人員配合通過對講機配合作業，工作效率較低，且人工作業容易出現差錯。

技術實現要素：

為了解決原油外輸裝置的工作效率較低，且容易出現差錯的問題，本發明實施例提供了一種原油外輸絞車自動排管裝置的液壓系統。所述技術方案如下：

本發明實施例提供了一種原油外輸絞車自動排管裝置的液壓系統，所述液壓系統包括軟管絞車液壓系統和排管裝置液壓系統，

所述軟管絞車液壓系統包括絞車馬達和絞車控制模塊，所述絞車控制模塊包括第一三位四通電磁換向閥和平衡閥模塊，所述第一三位四通電磁換向閥的進油口與所述液壓系統的主供油口連通，所述第一三位四通電磁換向閥的回油口與所述液壓系統的主回油口連通，所述第一三位四通電磁換向閥的第一工作油口與所述絞車馬達的第一油口連通，所述平衡閥模塊包括單向閥和平衡閥，所述第一三位四通電磁換向閥的第二工作油口與所述平衡閥的第一油口連通，所述平衡閥的第二油口與所述絞車馬達的第二油口連通，所述平衡閥的控制油口分別與所述平衡閥的第二油口和所述第一三位四通電磁換向閥的第一工作油口連通，所述單向閥的進油口與所述平衡閥的第一油口連通，所述單向閥的出油口與所述平衡閥的第二油口連通；

所述排管裝置液壓系統包括排管馬達和排管控制模塊，所述排管控制模塊包括第二三位四通電磁換向閥，所述第二三位四通電磁換向閥的進油口與所述液壓系統的主供油口連通，所述第二三位四通電磁換向閥的回油口與所述液壓系統的主回油口連通，所述第二三位四通電磁換向閥的第一工作油口與所述排管馬達的第一油口連通，所述第第二三位四通電磁換向閥的第二工作油口與所述排管馬達的第二油口連通；

所述液壓系統還包括控制器，所述控制器分別與所述第一三位四通電磁換向閥和所述第二三位四通電磁換向閥電連接，所述控制器被配置為通過控制所述第一三位四通電磁換向閥和所述第二三位四通電磁換向閥，使得所述絞車馬達和所述排管馬達同步工作。

在本發明的一種實現方式中所述控制器向所述第一三位四通電磁換向閥輸出的電信號為第一電信號，所述控制器向所述第二三位四通電磁換向閥輸出的電信號為第二電信號，所述第一電信號和所述第二電信號的電壓值滿足以下公式：

y＝k×(x-a)+a；

其中，k為比例係數，a為所述第一三位四通電磁換向閥和所述第二三位四通電磁換向閥的中位電壓值，x為第一電信號的電壓值，y為第二電信號的電壓值，a、x和y的單位為伏特。

在本發明的另一種實現方式中，所述絞車控制模塊還包括第一壓力補償器和第一梭閥，所述第一壓力補償器的進油口與所述主供油口連通，所述第一壓力補償器的出油口與所述第一三位四通電磁換向閥的進油口連通，所述第一壓力補償器的第一控制油口與所述第一壓力補償器的進油口連通，所述第一壓力補償器的第二控制油口與所述第一梭閥的出油口連通，所述第一梭閥的第一進油口與所述第一三位四通電磁換向閥的第一工作油口連通，所述第一梭閥的第二進油口與所述第一三位四通電磁換向閥的第二工作油口連通。

在本發明的又一種實現方式中，所述絞車控制模塊還包括第一定差減壓閥，所述第一定差減壓閥的進油口與所述絞車馬達的第一油口連通，所述第一定差減壓閥的出油口與所述絞車馬達的第二油口連通，所述第一定差減壓閥的第一控制油口與所述第一定差減壓閥的進油口連通，所述第一定差減壓閥的第二控制油口與所述第一定差減壓閥的出油口連通。

在本發明的又一種實現方式中，所述排管控制模塊還包括減壓閥，所述減壓閥的進油口與所述主供油口連通，所述減壓閥的出油口與所述第二三位四通電磁換向閥的進油口連通，所述減壓閥的控制油口與所述減壓閥的出油口連通。

在本發明的又一種實現方式中，所述排管控制模塊還包括第二壓力補償器和第二梭閥，所述第二壓力補償器的進油口與所述減壓閥的出油口連通，所述第二壓力補償器的出油口與所述第二三位四通的進油口連通，所述第二壓力補償器的第一控制油口與所述第二壓力補償器的進油口連通，所述第二壓力補償器的第二控制油口與所述第二梭閥的出油口連通，所述第二梭閥的第一進油口與所述第四給油單向閥的出油口連通，所述第二梭閥的第二進油口與所述第五給油單向閥的出油口連通。

在本發明的又一種實現方式中，所述排管控制模塊還包括第二定差減壓閥，所述第二定差減壓閥的進油口與所述排管馬達的第一油口連通，所述第二定差減壓閥的出油口與所述排管馬達的第二油口連通，所述第二定差減壓閥的第一控制油口與所述第二定差減壓閥的進油口連通，所述第二定差減壓閥的第二控制油口與所述第二定差減壓閥的出油口連通。

在本發明的又一種實現方式中，所述絞車馬達為雙向變量液壓馬達。

在本發明的又一種實現方式中，所述雙向變量液壓馬達和所述排管馬達均包括洩壓油口，所述雙向變量液壓馬達和所述排管馬達的洩壓油口均與所述液壓系統的主洩油口連通。

在本發明的又一種實現方式中，所述液壓系統還包括用於制動所述雙向變量液壓馬達的剎車油缸，所述剎車油缸的有杆腔與所述第一壓力補償器的第二控制油口連通。

本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：

在原油外輸絞車自動排管裝置的液壓系統工作時，控制器控制第一三位四通電磁換向閥導通，使得絞車馬達能夠通過第一三位四通電磁換向閥得到主供油口的供油，絞車馬達隨之開始工作，與此同時，控制器根據第一三位四通電磁換向閥的開閉狀態，控制第二三位四通電磁換向閥導通，使得排管馬達能夠通過第二三位四通電磁換向閥得到主供油路的供油，排管馬達隨之開始工作。由於控制器能夠通過第一三位四通電磁換向閥和第二三位四通電磁換向閥控制排管馬達和絞車馬達組件同步工作，所以避免了需要多名操作人員協同操作原油外輸絞車自動排管裝置，解決了原油外輸絞車自動排管裝置的工作效率較低的問題，降低了出現差錯的可能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例提供的原油外輸絞車自動排管裝置的液壓系統的液壓圖；

圖中各符號表示含義如下：

1-絞車馬達，11-剎車油缸，2-絞車控制模塊，21-第一三位四通電磁換向閥，22-第一壓力補償器，23-第一梭閥，24-平衡閥模塊，241-單向閥，242-平衡閥，25-第一定差減壓閥，3-排管馬達，4-排管控制模塊，41-第二三位四通電磁換向閥，42-減壓閥，43-第二壓力補償器，44-第二梭閥，45-第二定差減壓閥。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。

實施例

本發明實施例提供了一種原油外輸絞車自動排管裝置的液壓系統，該液壓系統包括軟管絞車液壓系統和排管裝置液壓系統。

圖1是本發明實施例提供的原油外輸絞車自動排管裝置的液壓系統的液壓圖。如圖1所示，軟管絞車液壓系統包括絞車馬達1和絞車控制模塊2。絞車控制模塊2包括第一三位四通電磁換向閥21和平衡閥模塊24，第一三位四通電磁換向閥21的進油口與液壓系統的主供油口p1連通，第一三位四通電磁換向閥21的第一工作油口與絞車馬達1的第一油口連通，平衡閥模塊24包括單向閥241和平衡閥242，第一三位四通電磁換向閥21的第二工作油口與平衡閥242的第一油口連通，平衡閥242的第二油口與絞車馬達1的第二油口連通，平衡閥242的控制油口分別與平衡閥242的第二油口和第一三位四通電磁換向閥21的第一工作油口連通，單向閥241的進油口與平衡閥242的第一油口連通，單向閥241的出油口與平衡閥242的第二油口連通。

排管裝置液壓系統包括排管馬達3和排管控制模塊4，排管控制模塊4包括第二三位四通電磁換向閥41，第二三位四通電磁換向閥41的進油口與液壓系統的主供油口p1連通，第二三位四通電磁換向閥41的回油口與液壓系統的主回油口t1連通，第二三位四通電磁換向閥41的第一工作油口與排管馬達3的第一油口連通，第二三位四通電磁換向閥41的第二工作油口與排管馬達3的第二油口連通。

此外，該液壓系統還包括控制器(圖未示)，控制器分別與第一三位四通電磁換向閥21和第二三位四通電磁換向閥41電連接，控制器被配置為通過控制第一三位四通電磁換向閥21和第二三位四通電磁換向閥41，使得絞車馬達1和排管馬達3同步工作。

在原油外輸絞車自動排管裝置的液壓系統工作時，控制器控制第一三位四通電磁換向閥21導通，使得絞車馬達1能夠通過第一三位四通電磁換向閥21得到主供油口p1的供油，絞車馬達1隨之開始工作，與此同時，控制器根據第一三位四通電磁換向閥21的開閉狀態，控制第二三位四通電磁換向閥41導通，使得排管馬達3能夠通過第二三位四通電磁換向閥41得到主供油路的供油，排管馬達3隨之開始工作。由於控制器能夠通過第一三位四通電磁換向閥21和第二三位四通電磁換向閥41控制排管馬達3和絞車馬達組件同步工作，所以避免了需要多名操作人員協同操作原油外輸絞車自動排管裝置，解決了原油外輸絞車自動排管裝置的工作效率較低的問題。

並且，絞車控制模塊2配備了平衡閥模塊24，當平衡閥242處於正常狀態時(即平衡閥242的控制油口沒有壓力時)，平衡閥242的閥芯位於右位，當絞車控制模塊2需要控制絞車馬達1下放負載(軟管絞車上的輸油軟管)時，第一三位四通電磁換向閥21的閥芯位於左位，第一三位四通電磁換向閥21的進油口和第一三位四通電磁換向閥21的第一工作油口連通，液壓油導入絞車馬達1的第一油口和平衡閥242的控制油口，使得平衡閥242的閥芯移動至中位，即平衡閥242導通，使得絞車馬達1的回油能夠經平衡閥242和第一三位四通電磁換向閥21回流至液壓系統的主回油口t1；當絞車控制模塊2需要控制絞車馬達1拉起負載(軟管)時，第一三位四通電磁換向閥21的閥芯位於右位，第一三位四通電磁換向閥21的進油口和第二工作油口連通，液壓油直接通過單向閥241進入絞車馬達1的第二油口，並從第一三位四通電磁換向閥21回流至液壓系統的主回油口t1；當絞車控制模塊2需要控制絞車馬達1鎖死負載(軟管)時，第一三位四通電磁換向閥21的閥芯位於中位，由於負載受到重力的作用，使得絞車馬達1有下放負載的趨勢，平衡閥242的控制油口受到來自絞車馬達1的第二油口處的壓力，且該壓力遠大於主動下放負載時平衡閥242的控制油口受到的壓力，所以使得平衡閥242的閥芯移動至左位，平衡閥242關斷，從而實現了鎖死負載。

需要說明的是，上述平衡閥242的閥芯的「左位、中位、右位」僅用於方便說明平衡閥242的閥芯的開閉狀態，並不是指平衡閥242具有三位。

在本實施例中，控制器向第一三位四通電磁換向閥21輸出的電信號為第一電信號，控制器向第二三位四通電磁換向閥41輸出的電信號為第二電信號，第一電信號和第二電信號的電壓值滿足以下公式：

y＝k×(x-a)+a；

其中，k為比例係數，a為第一三位四通電磁換向閥21和第二三位四通電磁換向閥41的中位電壓值，x為第一電信號的電壓值，y為第二電信號的電壓值，a、x和y的單位為伏特。

在上述實現方式中，a可以根據第一三位四通電磁換向閥21和第二三位四通電磁換向閥41的具體型號進行改變，在本實施例中，a可以為12v，也就是說，當第一三位四通電磁換向閥21和第二三位四通電磁換向閥41接收到12v的電信號時，第一三位四通電磁換向閥21和第二三位四通電磁換向閥41位於中位，通過上述公式使得第一電信號和第二電信號之間始終成一定的比例，即實現了絞車馬達1和排管馬達3的同步工作。

需要說明的是，k的具體取值可以根據實際情況進行改變，一般可以根據絞車馬達和排管馬達的具體型號對k值進行調整，在本實施例中，k可以為0.74。

在本實施例中，絞車控制模塊2還包括第一壓力補償器22和第一梭閥23。第一壓力補償器22的進油口與主供油口p1連通，第一壓力補償器22的出油口與第一三位四通電磁換向閥21的進油口連通，使得第一三位四通電磁換向閥21通過第一壓力補償器22與主供油口p1連通。第一壓力補償器22的第一控制油口與第一壓力補償器22的進油口連通，第一壓力補償器22的第二控制油口與第一梭閥23的出油口連通，第一梭閥23的第一進油口與第一三位四通電磁換向閥21的第一工作油口連通，第一梭閥23的第二進油口與第一三位四通電磁換向閥21的第二工作油口連通。

在上述實現方式中，第一壓力補償器22用於使得第一三位四通電磁換向閥21的進油口處的壓力能夠保持在恆定值，第一梭閥23用於選擇第一三位四通電磁換向閥21的第一工作油口和第二工作油口中較大的一處的壓力，例如，如果第一三位四通電磁換向閥21的第一工作油口的壓力大於第二工作油口的壓力，那麼第一三位四通電磁換向閥21的第一工作油口通過第一梭閥23的第一進油口和出油口與第一壓力補償器22的第二控制油口連通，使得第一壓力補償器22能夠保持第一三位四通電磁換向閥21的進油口處的壓力與第一三位四通電磁換向閥21的第一工作油口處的壓力之差保持恆定。

在本實施例中，絞車控制模塊2還包括第一定差減壓閥25，第一定差減壓閥25的進油口與絞車馬達1的第一油口連通，第一定差減壓閥25的出油口與絞車馬達1的第二油口連通，第一定差減壓閥25的第一控制油口與第一定差減壓閥25的進油口連通，第一定差減壓閥25的第二控制油口與第一定差減壓閥25的出油口連通。第一定差減壓閥25用於保持絞車馬達1的第一油口和第二油口之間的壓力差能夠保持定值，其具體工作方式與常見的定差減壓閥基本相同，在此不做贅述。

在本實施例中，排管控制模塊4還包括減壓閥42，減壓閥42的進油口與主供油口p1連通，減壓閥42的出油口與第二三位四通電磁換向閥41的進油口連通，減壓閥42的控制油口與液壓系統的第三給油單向閥241的出油口連通。

在本實施例中，由於主供油口p1同時為軟管絞車液壓系統和排管裝置液壓系統供油，而軟管絞車液壓系統所需的油壓要遠大於排管裝置液壓系統所需的油壓，所以需要減壓閥42降低主供油口p1輸出的油壓，以保證排管裝置液壓系統的正常工作。

具體地，排管控制模塊4還包括第二壓力補償器43和第二梭閥44，第二壓力補償器43的進油口與減壓閥42的出油口連通，第二壓力補償器43的出油口與第二三位四通的進油口連通，第二壓力補償器43的第一控制油口與第二壓力補償器43的進油口連通，第二壓力補償器43的第二控制油口與第二梭閥44的出油口連通，第二梭閥44的第一進油口與第二三位四通電磁換向閥41的第一工作油口連通，第二梭閥44的第二進油口與第二三位四通電磁換向閥41的第二油口連通。

在上述實現方式中，第二梭閥44用於選擇第二三位四通電磁換向閥41的第一工作油口和第二工作油口中較大的一處的壓力，第二壓力補償器43和第二梭閥44的工作原理與上文所述的第一壓力補償器22和第一梭閥23工作原理基本相同，在此不做贅述。

在本實施例中，排管控制模塊4還包括第二定差減壓閥45，第二定差減壓閥45的進油口與排管馬達3的第一油口連通，第二定差減壓閥45的出油口與排管馬達3的第二油口連通，第二定差減壓閥45的第一控制油口與第二定差減壓閥45的進油口連通，第二定差減壓閥45的第二控制油口與第二定差減壓閥45的出油口連通。

在本實施例中，絞車馬達1為雙向變量液壓馬達，雙向變量液壓馬達的第一油口與第一三位四通電磁換向閥21的第一工作油口連通，雙向變量液壓馬達的第二油口與第一三位四通電磁換向閥21的第二工作油口連通。

在本實施例中，雙向變量液壓馬達和排管馬達3均包括洩壓油口，雙向變量液壓馬達和排管馬達3的洩壓油口均與液壓系統的主洩油口l1連通。

在本實施例中，絞車馬達1還包括用於制動雙向變量液壓馬達的剎車油缸11，剎車油缸11的有杆腔與第一壓力補償器22的第二控制油口連通。

在上述實現方式中，在常態下第一壓力補償器22的第二控制油口處無油壓，剎車油缸11的活塞杆在無杆腔的彈簧的作用下伸出，並對雙向變量液壓馬達制動；當第一壓力補償器22的第二控制油口的壓力上升時，表明第一三位四通電磁換向閥21的第一工作油口或第二工作油口的壓力上升，即第一三位四通電磁換向閥21內導通液壓油，雙向變量液壓馬達準備工作，此時剎車油缸11的有杆腔油壓上升，使得剎車油缸11的活塞杆縮回，剎車油缸11停止對雙向變量液壓馬達制動。

需要說明的是，絞車馬達1可以為兩個，與其對應的相關執行原件也可以為兩個，例如對應設有兩個剎車油缸11，兩個絞車馬達1和兩個剎車油缸11的連接方式與上文所述的方式基本相同，在此不做贅述。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。