隨著船舶自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展和提高，液動(dòng)控制遙控閥門在船舶上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。閥門采用液動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、體積��；傳動(dòng)平穩(wěn)可靠；可獲得較大的輸出力矩；在突發(fā)動(dòng)力中斷時(shí)，仍可利用蓄壓器進(jìn)行一次或數(shù)次動(dòng)力操作，這對(duì)自動(dòng)緊急切斷閥和井口噴放閥具有重要意義。閥門液動(dòng)裝置液壓回路主要由動(dòng)力液壓源、控制閥和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分組成，而這些閥門液壓回路又與其它液動(dòng)設(shè)備采用并聯(lián)或串聯(lián)，從而形成液壓系統(tǒng)控制回路，也就是說(shuō)現(xiàn)代船用液壓系統(tǒng)一般都由多個(gè)液壓回路組成，各回路之間既有密切聯(lián)系，又有相對(duì)獨(dú)立性，構(gòu)成較為復(fù)雜，所以往往會(huì)出現(xiàn)動(dòng)作上的相互干擾和誤動(dòng)作。干擾或誤動(dòng)作發(fā)生往往會(huì)引起較大的故障或事故，對(duì)船舶的安全造成危害。
單向閥是回路防干擾中最簡(jiǎn)單最有效的液壓元件之一，研制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便的單向閥，對(duì)現(xiàn)用的液壓系統(tǒng)加裝單向閥，抗干擾有重要意義。
1 現(xiàn)象及原因分析
船用液壓系統(tǒng)中，各液壓機(jī)和液壓缸均由全船液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力源，各液壓機(jī)和液壓缸又均有各自的控制回路，控制回路由基礎(chǔ)液壓元件組成，如電磁換向閥、節(jié)流閥、溢流閥等。液壓系統(tǒng)由于回路多和液壓元件的質(zhì)量或功能特點(diǎn)參差不一等原因，液壓系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中往往會(huì)產(chǎn)生相互干擾或誤動(dòng)作。
以某船用液壓系統(tǒng)液缸產(chǎn)生誤動(dòng)作為例（見圖1），圖中1號(hào)和2號(hào)球閥液缸與1號(hào)和2號(hào)液壓機(jī)并聯(lián)，球閥液缸為φ32mm口徑的小缸，由兩位四通電磁換向閥控制切換油路，使液缸動(dòng)作，控制簡(jiǎn)單、操縱迅速；液壓機(jī)為φ80mm的大通徑液缸，由三位四通換向閥控制切換油路，使液壓機(jī)動(dòng)作。圖中1號(hào)和2號(hào)液壓機(jī)動(dòng)作或蓄壓器卸荷產(chǎn)生的壓力波動(dòng)，會(huì)造成T回油壓力突然升高，超過(guò)P進(jìn)口壓力時(shí)，球閥液缸發(fā)生動(dòng)作或動(dòng)作趨勢(shì)，而球閥操縱力矩較小，容易造成閥誤動(dòng)作；液壓機(jī)電磁換向閥為滑閥式中位O型機(jī)能，中位時(shí)有一定內(nèi)泄漏量，如標(biāo)準(zhǔn)GB/T13852中O型三位四通換向閥的內(nèi)泄漏量最大為130ml/min。從P到A、P到B、A到T、B到T均有泄漏量，但量不同，P到A與P到B的泄漏量很難相等，這樣內(nèi)泄漏的液壓油通過(guò)管路進(jìn)入1號(hào)和2號(hào)液壓機(jī)油缸，可導(dǎo)致油缸一腔的能量積聚，從而使液壓機(jī)產(chǎn)生漂移，造成液壓機(jī)帶動(dòng)閥的動(dòng)作。另外，液壓機(jī)所驅(qū)動(dòng)為海水舌閥或蝶閥，其負(fù)載壓力也可引起閥誤動(dòng)作產(chǎn)生。
圖1 某船液壓系統(tǒng)局部原理圖
2 解決對(duì)策與措施
2.1 球閥誤動(dòng)作的改進(jìn)措施
球閥只具有開和關(guān)兩位置，控制閥為兩位四通電磁換向閥，要消除回油管路的壓力波動(dòng)沖擊對(duì)液缸的影響。改進(jìn)措施之一是在球閥的T口加裝單向閥（見圖2），提高液動(dòng)遙控設(shè)備相對(duì)于系統(tǒng)的獨(dú)立性和抗干擾能力。但因船上液壓管路的布置和空間關(guān)系，市場(chǎng)上的標(biāo)準(zhǔn)單向閥無(wú)法安裝，管路也已串油完成，重新布置管路施工存在困難。
圖2 改進(jìn)后液壓原理圖
為此設(shè)計(jì)了一種管接頭式單向閥（見圖3），結(jié)合船用標(biāo)準(zhǔn)CB356的接頭尺寸，把液壓?jiǎn)蜗蜷y部件置于管接頭中，采用錐形閥頭，接口是標(biāo)準(zhǔn)液壓管路接頭，但具有液壓?jiǎn)蜗蜷y的功能，在船用液壓系統(tǒng)中具有一定的通用性。根據(jù)液動(dòng)遙控設(shè)備在系統(tǒng)中的位置，不影響原有的安裝接口與空間，把帶單向閥的管接頭安裝在液動(dòng)遙控設(shè)備液缸的進(jìn)油管路或回油管路中。它可以是端接頭型式，也可以中間接頭型式。該單向閥安裝方便，結(jié)構(gòu)緊湊，不僅可以應(yīng)用于原有船用液壓系統(tǒng)控制改進(jìn)管路中，也可以應(yīng)用于新設(shè)計(jì)液動(dòng)遙控閥門設(shè)備控制系統(tǒng)中，以提高液動(dòng)遙控閥門的系統(tǒng)抗干擾能力。
圖3 管接頭式單向閥結(jié)構(gòu)
2.2 液壓機(jī)誤動(dòng)作的改進(jìn)措施
措施一，根據(jù)內(nèi)泄漏量是引起液壓機(jī)誤動(dòng)作的主要原因，所以只要消除電磁換向閥的內(nèi)泄漏量，就能防止液壓機(jī)油缸漂移。無(wú)內(nèi)泄漏的國(guó)產(chǎn)電磁換向閥很少，國(guó)外截止式電磁換向閥已有，但種類不多，如哈威VBVP型，其內(nèi)部閥座為錐型，可直接把圖1中的中位O型三位四通換向閥更換為中位截止式三位四通電磁換向閥。但截止式換向閥價(jià)格較高，一般是普通滑閥式價(jià)格的10倍多。當(dāng)然經(jīng)濟(jì)性必須是在安全、適用、可靠的基礎(chǔ)上的經(jīng)濟(jì)。不單是產(chǎn)品的售價(jià)，更要優(yōu)先考慮其功能和質(zhì)量以及安裝維修及其它附件所需要的費(fèi)用。
措施二，在液缸和換向閥之間加裝液控單向閥（如圖2），同時(shí)需將三位四通換向閥中位機(jī)能O型更換為中位機(jī)能Y型，從而形成典型液壓鎖回路（見圖4），使用液控單向閥的鎖緊回路其換向閥的中位機(jī)能不宜采用O型，而應(yīng)采用H或Y型機(jī)能換向閥，以便在中位時(shí)，液控單向閥的控制壓力立即釋放，單向閥立即關(guān)閉，液缸活塞運(yùn)動(dòng)停止，經(jīng)得起負(fù)載變化的干擾。
圖4 典型液壓鎖回路
本液控單向閥為疊加式液控單向閥（如圖5），這也是方便現(xiàn)有的船用液壓系統(tǒng)改進(jìn)，可以關(guān)閉兩個(gè)油口，可達(dá)到無(wú)泄漏密封。油液從A1到A2或B1到B2自由流通，反向則被截止，如從A1到A2，壓力油作用在閥芯上，閥芯向右運(yùn)動(dòng)推開閥頭離開閥座，單向閥被控制油打開時(shí)，油可以從B2到B1流通，壓力在B1腔卸荷，單向閥開啟。為保證兩個(gè)單向閥在換向閥中位時(shí)能可靠關(guān)閉，閥的A1、B1口與回油路連通。從而使液壓機(jī)液缸兩腔相對(duì)封閉，鎖定所驅(qū)動(dòng)閥的位置，避免閥誤動(dòng)作產(chǎn)生。
圖5 疊加式液控單向閥結(jié)構(gòu)圖
（1閥芯，2單向閥）
3 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，對(duì)船用遙控閥門的控制回路增加單向閥和液控單向閥來(lái)防止液動(dòng)執(zhí)行裝置誤動(dòng)作是最簡(jiǎn)單的和有效的方法。在液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)各自獨(dú)立的分系統(tǒng)進(jìn)行有效的邏輯整合，并對(duì)可能出現(xiàn)的故障模式進(jìn)行預(yù)先的確定和評(píng)估。[2]，采取有效的技術(shù)進(jìn)行規(guī)避，有效地提高系統(tǒng)的安全性、可靠性，從而保證船舶安全性。