靳从升1 袁振2 郭晓亮3
中国石油集团海洋工程有限公司 天津市滨海新区塘沽 300451
摘要：LUDV系统是力士乐公司开发的一种负载独立流量分配系统，由于其流量分配不依赖负载以及良好的抗饱和流量性能在工程领域得到了广泛应用，本文着重介绍其在海洋钻井平台吊机上的应用。
关键词：LUDV，力士乐，流量分配，吊机
一、LUDV系统介绍
LUDV系统是德语.Last UnabhaJlgige Durchnuss Vereilung的缩写，中文意思是负载独立流量分配系统，是以执行器最高负载压力控制泵和压力补偿的负载独立分配系统。是在负载传感系统（Load sensing）的基础上发展起来的。LUDV系统克服了LS系统当多个执行器所需的流量大于泵所提供的流量时压力补偿阀压差调节失效，流量流向具有最低负载压力的执行器，高负载压力的执行器速度降低直至停止运行这一弊病；系统会按比例将流量分配给各执行器，从而使操控更加准确。
二、LUDV系统的基本原理
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由伯努利流量方程可以得出，只要保证节流阀A1,A2,进出口的压力差即δP1=δP2相等，那么通向两个负载的流量就能一样。如图1所示即为LUDV系统的示意图，其改变的核心是将定差减压阀的位置与节流阀的位置进行了调换，即由原来的节流阀前压力补偿变为节流阀后压力补偿。定差减压阀的控制油口，一端与最高负载相连，一端与定差减压阀的进口相连。当两个定差减压阀调定压力相等时，高低负载对应的定差减压阀的进口压力是恒定的。而节流阀的进口与油源压力相连，出口与定差减压阀的进口相连。这样就能保证每个负载对应节流阀前后压差即为泵出口压力与定差减压阀进口压力，这种特性从根本上保证了流量的再分配特性，当处于流量饱和状态的临界时，无论哪个负载需要的流量增加，都会严格按照Q=KA√δP进行重新分配，执行机构的速度会下降，但是由于所有阀口的压降是一致的，因此各执行机构的工作速度还会按照阀的开口面价保持比例关系，从而保证设备动作的准确性。
三、吊机LUDV系统
1.吊机液压系统
中船华南吊机厂生产的海洋平台基座式吊机采用柴油机驱动液压泵的形式。液压系统结构为一台CAT3406柴油机驱动两台力士乐A11V系列的负载敏感泵输出高压液压油，驱动吊臂变幅，主副钩起升和回转等运动装置的总共6个液压马达(主钩两个，回转两个)，实现吊臂变幅，主副钩起升和回转等运动。另外还有一台定量叶片泵用于提供先导控制压力，吊臂变幅、主副钩起升和回转等运动的正反向通过手操先导手柄控制先导控制油驱动力士乐M7系列多路阀的阀芯实现换向和速度控制。
主起升与副起升系统由一个手柄操作，回转和变幅系统由另一个手柄操作。系统操作手柄的设置可以进行起升与回转或变幅与起升两个运动的联动及起升、变幅、回转三个运动的联动。
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从图2可以看出除1、7、9、10平台使用林德液压泵外其他各平台均使用力士乐AV11O系列负载敏感液压泵，从图3各系列泵的最大排量可以看出130、190、260系列泵最大排量分别为265L/MIN、393L/MIN、454L/MIN。结合图2可以得知中油海3平台两台泵的最大排量可达454*2=908L/MIN。中油海5平台两台泵的最大排量为265+393=658L/MIN。其它各平台的液压泵的排量在658L/MIN-908L/MIN之间。
由于吊机变幅马达最大排量380L/MIN,回转马达最大排量215L/MIN,小钩马达最大排量260L/MIN,大钩马达最大排量460L/MIN。当进行变幅与大钩起升联动时，当控制手柄推到最大时所需排量为460+380=840L/MIN，超出了吊机两台主液压泵的最大排量，会出现流量饱和现象。当起升变幅回转三个运动联动的时候也会出现流量饱和现象。这个时候LUDV系统就会起作用，按比例降低每个运动的速度，而不会导致流量都流向低负载运动部件。
2.吊机LUDV系统组成结构
吊机LUDV系统核心部件是由两台力士乐AV11系列负载敏感泵，一组3M7-22,一组2M7-22多路阀组成。油泵根据负载压力来工作以调节泵的排量，使之适应执行器的需要。泵的流量受到安装在泵与执行器之间外部节流的影响，但在低于油泵设定压力的整个范围内不受负载压力的影响。油泵内的负载传感阀将外部节流上游和下游的压力差δP和油泵节流压降设定值比较，从而把泵的流量保持稳定。δP的标准设定值约为18bar，当执行器不工作时（即多路阀不操作时），油泵的待命压力约比δP设定值高出2bar，此时油泵供给的油量仅用来满足油泵的润滑。油泵还具有恒压功能，当系统压力低于恒压功能设定压力时负载传感功能工作。油泵可以设定最大排量和最小排量，恒压设定值，节流压降δP。如图4所示:
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M7多路阀可单独调节经过每一联阀芯的流量，使之适应不同负载流量的要求。多路阀具有安全保护功能，其中每联多路阀芯均具有单独动作的安全保护，阀块前端具有两个总的安全保护阀，此阀压力为各动作的压力最大值。为满足吊机大流量的需要，吊机液压系统采用两个多路阀组合起来一起向执行器供油。
M7多路阀的原理符号如图5所示，他实际上是由阀的节流部分和阀的换向部分组成。压力油进入主阀先通过阀节流部分，后经过压力补偿阀，最后通过阀换向部分去液压执行元件。
四、结束语
由于LUDV系统的出现，使得单泵多执行机构的负载传感控制系统变得更加实用，更加节能。当这一系统运用到钻井平台吊机时，使得吊机能充分利用发动机的效率，降低了能量消耗。吊机司机可以更加精细的控制各个执行器的动作，为钻井平台快速安全生产提供了保障。
参考文献
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［2］陈欠根 .负载独立流量分配（LUDV）控制系统，液压与气动 2003（10）：10~12
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［4］张海涛 .力士乐M7多路阀维修手册2017