海水液压动力源的研制

　　1 前言

　　海水液压动力系统是一种直接以海水作为工作介质的液压动力水下作业工具系统。海水液压动力源是整个系统的动力输出部分,其中海水液压泵直接从海洋中吸入海水,输出的高压海水进入作业工具系统做功后又排到海洋环境,因而系统压力不受海洋水深压力的影响,特别适合于海洋环境,尤其是大深度的海洋作业要求。而传统的液压工具是以矿物型液压油作为工作介质,由于矿物型液压油与海水不相容,系统必须设计成闭式循环系统,同时系统还必须正确设置水压力自动补偿器,如图1所示。

　　水液压传动是以天然水(海水、江水、湖水)或自来水作为工作介质的流体传动技术,这种技术符合安全生产、环境保护及可持续发展的要求。水液压驱动的水下作业工具除继承了传统油压系统的所有优点外,还具有一些突出的优点,具体表现在:(1)既不会污染生态环境,也不会因为水进入系统而降低工作可靠性;(2)水的黏度只有液压油的1/40,管路压力损失小很多;(3)水压驱动的工具系统可以设计成开式系统,直接从海洋中吸水,加压做功后,再直接排回海中,因而无需携带水箱,不用冷却器、回水管,不但简化了系统,减少了体积,降低了重量,而且不需要压力补偿装置,作业工具的工作水深不受限制;(4)动力源与作业工具间仅用一根直径较小的压力软管相连,受风浪及海流的作用力小,潜水员操作轻便;(5)能够在水下更换作业工具,或者进行简单的维修。

　　海水液压传动技术已成为液压技术的一个十分重要的发展方向,在海洋开发机器尤其是在海洋水下工程技术中具有独特的使用优势,在某些场合甚至是唯一的选择。在海洋资源调查、海洋石油工程、港口工程、海运、海洋环境和气象、海上救捞、海洋波能利用、盐业工程、水下作业系统、水下机器人、舰艇、船舶工程、海洋建筑等海洋工程领域有着十分迫切的应用需要。

　　2 海水液压作业工具系统的工作原理

　　我们研制的/海水液压作业工具系统0主要为潜水员提供一套能在300m水深以浅进行水下作业的工具系统。系统包含儿大组成部分:电缆绞车,承重水下电缆,海水液压动力源(包括潜水电机,水液压泵,水液压控制阀,水液压辅件及吊篮等),胶管总成,作业工具(旋转工具类和直线工具类)。

　　海水液压作业工具系统的液压系统如图2所示。

　　潜水电动机3通过承重水密电缆从工作母船上获得电源,潜水电动机通电以后,驱动海水液压泵2旋转,输出压力水。溢流阀5用来设定系统压力,并由压力表10显示压力值;安全阀6能够在溢流阀5失效时保证系统安全。蓄能器7用来吸收系统的流量脉动或压力冲击,单向阀4是用来保护液压泵的。卸荷阀8在系统不工作的时候处于开启状态,能够让系统空载起动和运行,延长泵的寿命;如果卸荷阀闭合,系统压力升高,就可用于作业了。调速阀11用来调整动力源输出的流量,以改变工具的速度。输出的压力水通过快换接头12、14和软管13连接到作业工具上。作业工具的起动和停止由集成在工具上的换向阀15或18来控制。作业工具分为往复式和旋转式两类,往复式工具利用海水液压缸16作为驱动元件,主要执行剪切钢缆的任务,其中背压阀17用来设定液压缸回程所需的较低压力。旋转型工具由海水液压马达19驱动,用以完成打磨、清刷或砂轮切割等作业任务。