船用多液动蝶阀启闭液压控制系统的设计

　　0 前言

　　随着船舶自动化技术的迅速发展，船舶阀门遥控系统已被广泛应用于压载水系统，舱底水系统以及油船输油系统等需要对管道阀门进行远距离操控的场合，成为船舶上一个至关重要的组成部分。该系统允许操作员在控制室中控制阀门的开与关动作，监督阀门开度指示及系统报警等，进而保证压载水等系统各项功能的正常运行。目前，国内外不少学者针对阀门遥控系统进行了一定的研究，Min-KyuPARK等研究了独立式的电液阀门遥控系统并对其工作性能进行了试验验证，结果表明其在简化液压系统构成的同时，进一步提升了该系统的工作效率，降低了其能量损耗。YeHUANG等人研究并设计了大型蝶阀液压控制系统，并针对执行机构摆动液压缸的结构设计进行了详细的计算和校核。林锐、支平总结了各种阀门遥控系统的组成及优缺点，并就其选用原则及发展趋势进行了分析，为后续阀门遥控系统的研究工作提供了重要参考。通过调研分析，目前对阀门遥控系统的研究主要集中在对该系统的功能介绍和综述等方面，而具体到对阀门遥控系统的设计、分析及选型等的研究相对较少。

　　本文作者针对船用需求，设计了一种多液动蝶阀启闭液压控制系统，用于对某船舶压载水系统32个开关阀和2个开度阀进行控制。同时，对该液压系统的各级控制方案及其工作原理进行了分析研究，对系统中各主要元件的选型计算和泵站的设计思路进行了探讨。

　　1 系统总体介绍

　　相对于其他阀门遥控系统（如：气动式、电动式和电液式驱动方式），液压式阀门遥控系统以其结构简单、驱动力大、适应范围广、维护成本低等特点被广泛应用于船舶压载水系统、船底水系统以及油船输油系统等需要对管道阀门进行远距离操纵和控制的场合，使其成为目前应用最广泛的阀门遥控系统。该系统主要由液压动力泵站、远程控制板、电磁阀箱、执行单元及应急操作单元等组成。其工作原理为：由液压泵提供高压的液压油至蓄能器，液压油在电磁阀箱中由电磁换向阀换向和蓄能器压力作用下流经不同管路，驱动双作用蝶阀或单作用蝶阀开启或关闭，由控制台监控和操作阀门运行状况的整个过程。如图1所示。

　　图1 液动蝶阀遥控系统结构图

　　1.1 液压动力单元

　　液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。文中设计的系统采用一个液压泵站，液压泵站内设置两台液压泵，两台液压泵除了互为备用，切换灵活之外，还能集中向所有液压执行器提供液压能。

　　该系统工作时，部分蝶阀开启，部分蝶阀关闭，且蝶阀所需流量小。为降低系统的能量损耗，同时有效维持液压泵的使用寿命，在该系统液压泵站中设置了蓄能器组，起到辅助动力源的作用。