自动位移补偿液压移运小车的应用

蒋家坤，王称心，李清凯

（南通中远船务工程有限公司，江苏 南通 226006）

0 引言

目前，液压运输小车形式多样，在应对地面平整度方面各有特点，主要包括:1）通过轨道下面弹性片对轨道进行调节；2）通过油缸监控报警由油缸直接补偿；3）通过小车上的顶升油缸底部与小车底座之间增加弹性片进行调节。以上三种调节方式有各自的优点及缺点，国内重型弹性片技术及调节范围只能满足陆地运输，还远远不能满足装船要求，油缸调节过分依赖传感器的精度及可靠性，特别是在大量运输小车运输一个海洋工程产品时，监控起来非常不方便，容易出现一个点有问题全部监测失效的现象。蓄能器式自动位移补偿液压移运小车由车座、油缸、蓄能器以及控制系统组成（图1）。该液压运输小车不仅能够适应地面不平整的工况，还能够适应从陆地到驳船上的海洋工程模块或产品装船。该蓄能器式液压小车设计补偿量为50mm，最大补偿量75mm。

图1 蓄能器式小车总布置图

1 蓄能器式液压小车参数

1）顶升油缸。油缸额定压力为200Bar，工作能力200t，行程200mm，顶升速度为35mm/min。

2）蓄能器。蓄能器容积为20L，额定工作压力为20MPa，蓄能器必须与顶升油缸通过管路及阀门连接。蓄能器气囊介质为氮气。

3）液压泵站。液压泵站额定工作压力为315Bar，流量为8L/min～12L/min，油箱300L～370L，采用电机驱动。液压泵站主要由电机、油箱、液压泵组、液压阀组、液压附件、风冷却器、电控柜、滤油器、液位计及连接管组成。

4）控制系统。PLC面板具备同步顶升控制系统，同时又能实现单点顶升控制。控制系统主要功能包括:（1）各点位移手动升降；（2）各点压力均由蓄能器自动补充调节；（3）各点压力手动调节；（4）压力数值实时监控及故障报警功能。

2 蓄能器式液压小车补偿原理

要研究蓄能器式液压小车补偿原理，应先从气体的体积、温度、压力三个确定气体状态的基本参数讨论。要研究气体物理状态的变化，进行工程上的计算，就要研究这三个基本状态参数间的关系。而表示其三个基本状态参数间的数学关系式就是气体状态方程式。

波义耳—马略特定律可表述为:一定量的气体在等温时的容积(V)与压力(P)成反比，即:

即是说，当遇到坑凹不平的地面，某个点低于初始平面，由于油缸中的油是不可压缩的液体，这时油缸压力会突然失去，导致该油缸会留在原地并由于该油缸失去压力给周围的油缸会突然增加较大的压力，对油缸或被支撑的结构物产生像漏油、结构物局部点失效以及油缸超过额定压力等隐患。根据波义耳—马略特定律，蓄能器会弥补这些安全隐患，因为当某个点低于初始平面时，该点压力必定减少，根据公式（1）可知气体体积变大，这样就可以把蓄能器中的液压油回补给油缸，使得油缸顶升头的行程增加去抵消坑凹不平地面高差。

3 蓄能器式液压移运小车的应用

蓄能器式液压小车在很多项目中都进行了应用，特别是在模块的移运、称重及装船方面应用广泛。

1）模块移运

蓄能器式液压小车目前已经广泛应用到大型模块的移位，例如动力模块、泥浆处理模块、钻井模块以及悬臂梁模块。图2为模块移运小车，图3为控制泵站布置图。

图3 模块移运小车泵站布置图

陆地移运的模块最重可达1400t，尺寸最大达到25m×40m。模块移运过程中，移运速度不宜过快，在轨道对接口位置不允许出现前面接头高于后面接头超过3mm，该轨道铺设区域高差应控制在50mm以内，油缸顶升前，蓄能器气体压力应控制在该位置最终顶升压力的70%左右。

2）海洋工程产品装船

目前海洋工程产品装船的方式很多，主要包括滑移装船、吊装装船、浮式装船以及小车装船。其中小车装船又包含整体式小车装船以及分散式小车装船方式。在这些装船方式中，分散式小车装船技术难度最大。下面以自升式海洋工程辅助船为例进行讨论。

自升式海洋工程辅助船船长46.3m，宽30.3m，装船重量为2590t。采用3列小车共28个液压小车，每个小车设计载荷92.5t。

装船时，应该在水流速度小于1.2节的情况下进行，并且在总控制面板上对各点压力进行监测。装船时，严格按照装船程序进行操作，同时调载也应按照调载程序进行。

3）模块称重

该小车配备了压力及位移传感器，同时控制系统具备整体顶升控制功能，因此可在模块称重领域进行使用。模块称重时，根据每个小车布置位置及显示的压力通过计算公式可以得出平面内的模块重量重心。

称重时，假定布置n台小车，每台小车显示的力为Fi，每台小车距参考点在X方向为Xi，在Y方向为Yi。被称物体重量重心由公式可以算出:重量G=；被称物体在X方向有:( X−Xi)=0，

4 结束语

本文通过对蓄能器自动位移补偿液压移运小车的设计原理及参数进行了阐述和分析，对比了目前各种液压小车的优缺点，明确了新型小车的运用领域，对海洋工程建造模式与方法提供了更多的选择。虽然海洋工程装备建造过程中，这仅仅只是其中的一项建造工艺技术，但是，这一小步的进步对推动海洋工程快速发展具有积极意义。

[1]马雅丽, 黄志坚. 蓄能器实用技术[M]. 北京:化学工业出版社, 2007-6-1.