夏玉宝
舟山万邦永跃船舶修造有限公司 舟山 316100
摘要：本篇文章就船厂对某大型滚装船尾门液压系统管路大量汰旧换新后进行尾门的收放操作时,尾门在收到一定的高度后当操纵阀松开回到中位时,尾门在自身重力的作用下快速地坠落到滚装船码头的情况造成事故,对尾门液压系统，液压平衡阀的结构、工作原理和液压平衡阀的受力状态等问题进行了分析,并对此次的尾门修理过程进行了经验总结。
关键词：液压绞车；平衡阀；控制阀；液压油
在液压管路汰旧换新或修理后，要对液压系统管路进行有效的清洗，防止混入的杂质使液压绞车控制阀阀芯发生卡滞，出现故障并影响设备的使用,甚至会给船舶设备带来极大危害和发生重大事故。
1、事故现象
某滚装船在进厂修理前尾门收放操作正常，尾门液压系统主要维修项目是更换一批液压管路，液压油管换新工作是在码头上尾门打开的状态下进行，所有新制管路都按规范进行了酸洗，但在安装时两根短接管因安装角度不对，进行了现场切割焊接，并做了简单的打磨处理，所有管路回装后，船方按正常操作程序进行收、放尾门试验，在尾门收到离地面2米左右，大副发现操纵阀在中位时，门有缓慢下滑现象，但后面又操作几次又都正常，随后就没有理会并继续收门，在门收到离地面8米高度左右，大副松开操纵阀手柄准备检查门周边状况时，尾门突然快速下滑，坠落到地面上。
2、尾门液压绞车系统工作原理
液压钢丝绳绞车泵站输出的压力油经过流量和方向控制阀、平衡阀后,流入液压马达。
流量和方向控制阀是一个带节流孔的三位四通阀,具有Y型中位机能;平衡阀是压力控制阀,当尾门处于收尾门的状态时,油液可以通过打开单向阀而自由地流动,一旦尾门钢丝绳绞车的液压马达负荷过大,导致尾门钢丝绳绞车驱动液压马达的溢流阀油压上升并超出了一定的压力后,溢流阀弹簧起跳泄压，系统得到保护;在放尾门状态时,只能在液压马达进油压力的作用下，打开顺序阀而回油,可以有效防止液压马达在液压绞车负载的拖带驱动下由于回转速度不断的加速而发生失控。尾门钢丝绳绞车刹车是受液压油缸控制,由操纵阀和刹车油缸控制阀联动控制,操作操纵阀，刹车油缸的控制阀联动打开,操纵阀中位时刹车自动关闭。
3、事故原因分析
在该液压钢丝绳绞车的操纵阀手柄松开回到中位位置时，尾门主钢丝绳在尾门重力下快速下坠，直到钢丝绳达到松弛状态，说明了两个主要问题：
一、该系统中平衡阀的顺序阀或者单向阀始终处于开启状态,当钢丝绳绞车的液压马达受到外力拖动时,由于它的内控平衡阀失效,外部控制油压对平衡阀的阀芯不起作用,从而产生了钢丝绳被尾门重力拉动的现象。从该平衡阀的结构可知,它的外控管路在主阀芯的下腔有2条油道, 其中1条是带有阻尼孔的油道,它对于进入和流出阀芯下腔的液压油起限制作用,另1条是带有单向阀的油道,它的作用是使阀芯下腔中的油能快速地泄放。在阻尼孔油道与单向阀油道组合在一起后,控制油进入阀芯下腔后，流速起限制作用而对于泄放则可以没有约束地通畅流动。但在外控单向阀因管路中存在杂质等原因而造成的单向阀卡死和阻尼孔堵塞现象,导致阀芯下腔中的控制油因无法泄放造成平衡阀的组合阀芯无法复位，最终使顺序阀一直处于常通状态。因组合阀芯一直都处于常通状态,是导致当尾门绞车钢丝绳在受到尾门重力拉拽后,即使是具有Y中位机能的操纵阀处在中位状态,平衡阀也不起作用。
二、绞车刹车带油缸控制阀受绞车操纵阀联动控制，当操纵阀处在中位时，绞车刹车油缸不工作，刹车带受刹车油缸内部弹簧力刹紧，绞车钢丝绳应该也不会下滑，在检查时发现绞车刹车带的刹车皮因绞车高速转动加上更换时间较久存在的老化现象，已经完全磨损，刹车油缸在检查时工作正常。分析认为刹车失效一部分原因是绞车快速反转引起的，有一定的因素，但平衡阀故障是该系统工作异常的主要原因。
4、平衡阀工作原理
该平衡阀是一种可以有效地防止因外加负载拖带液压马达而保持背压的压力控制阀,由单向阀、外控型先导式顺序阀、安全阀(先导式溢流阀)组成,其工作原理如下：
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5、平衡阀芯工作状态分析
从尾门液压钢丝绳绞车系统原理图和平衡阀的结构可知,平衡阀中的顺序阀芯与单向阀是组合阀芯。
在收门工作状态：液压绞车向上绞钢丝绳,组合阀芯起单向阀的作用,该工作状态下,压力油作用于单向阀的阀芯上,当作用于单向阀阀芯上的液压油压力大于弹簧的弹力后,单向阀打开,使油道呈通路状态。由于单向阀中的弹簧主要用于克服阀芯的重力、摩擦力和惯性力,并使单向阀在液压油反向流动时能迅速关闭,通常单向阀中的弹簧都比较软,开启压力一般在0.04MPa左右,相较于液压系统270KPa的最大工作压力而言是非常小。在收门时，平衡阀阀芯受到进油液压、平衡液动力、单向阀弹簧压力和重力等,阀芯受力示意（如图1左）。
在放门工作状态：在液压绞车向下放钢丝绳，组合阀芯中的顺序阀芯所受的力有阀芯底部的液压力, 平衡液动力,组合阀芯弹簧复位力。当阀芯底部向上的液压力大于等于向下的阀芯弹簧复位力与平衡液动力之和,则组合阀芯的阀口F打开, 阀芯受力示意（如图2左图），所以平衡阀的最小开启压力必须大于进口压力。在放尾门松钢丝绳时,液压系统的压力必须大于进口压力オ能打开平衡阀的组合阀芯。一旦平衡阀组合阀芯底部的压力低于液压驱动PH压力值,则在复位弹簧力和平衡液压力的作用下,平衡阀组合阀芯回落并关闭阀口F,切断了钢丝绳绞车液压马达的回油管路,使钢丝绳绞车液压马达处于停止状态,从而保证了钢丝绳绞车液压马达必须在压力大于PH液压驱动力作用下才能回转,避免了钢丝绳绞车受尾门重力拖拽造成液压马达回转,从而保证了收、放门作业的安全。
6、维修处理方案
通过以上分析和阀门解体可知,该故障的主要原因在于平衡阀的阀芯受焊渣等物卡住所致。为此通过拆解控制阀组中的平衡阀及其中的单向阀,清除焊渣等杂质,抛光阀芯及阀座，研磨密封面,疏通节流孔,同时整个液压管路进行了外循环清洗,精过滤液压油。此次事故中绞车液压马达因受到高速回转损坏严重，无修理价值，换新了液压马达。绞车的刹车带拆检并换新了刹车皮，同时对液压油缸进行了解体检查。回装后试验,该尾门收、放门操作正常。
7、事故总结
通过对此次事故的分析，我们对液压油清洁的重要性有了深刻的了解。本文希望通过对尾门坠落的分析,能够为船舶维修人员和船员在日常工作中提高技能有所帮助；特别是对减少液压系统故障率、保证船舶安全航行、减少甚至杜绝事故的发生有所帮助。