一种三工作制绞车控制系统的制作方法

本发明涉及控制系统技术领域，特别涉及一种三工作制绞车控制系统。

背景技术：

三用工作船是为海上石油工程提供多种特点作业服务的深水作业三用型守护船。在三用工作船上通常设置有船舶绞车控制系统，通过安装在船舶上的绞车控制系统完成物质输送、起抛锚作业及平台和船驳的拖带工作等三种工作。

绞车控制系统一般要求绞车上的绞车马达带有恒张力与自由轮等功能，绞车马达的恒张力功能是指绞车马达和被拖带物体的钢丝绳具有一个定值的张力，以使被拖带物体的状态维持；而绞车马达的自由轮功能是指在负载的带动下，绞车马达自由转动。

绞车马达的恒张力与自由轮的性能直接影响到绞车工作的可靠性，恒张力的控制关乎到不同工况下绞车张力大小的调整及收放绳的速度，自由轮的控制关乎到绞车可以运行的最大放绳速度，上述内容均直接影响着三用工作船在工作时的安全、稳定性能。在实现本发明的过程中，申请人发现现有技术中至少存在以下问题：

目前，绞车控制系统通常采用阀组组合实现自由轮与恒张力功能，分别为实现自由轮功能的自由轮控制阀组和实现恒张力功能的恒张力控制阀组，由于设置了两个控制阀组，致使绞车控制系统控制工序复杂且时效性较差，不能迅速适应海上作业的各种工况。

技术实现要素：

为了解决现有技术中绞车控制系统控制工序复杂且时效性较差的问题，本发明实施例提供了一种三工作制绞车控制系统，所述技术方案如下：

本发明实施例的一种三工作制绞车控制系统，所述控制系统包括液压泵、绞车马达和设置在所述液压泵和所述绞车马达之间的控制阀组，所述控制阀组包括第一油口、第二油口、第三油口、第四油口、三位四通电磁换向阀、第一两位四通电磁换向阀、第二两位四通电磁换向阀及第一溢流阀；

所述第一油口与所述液压泵的输出端连接，所述第二油口与油箱连通，所述第三油口与所述绞车马达的PA口连通，所述第四油口分别与所述绞车马达的PB口连通；

所述三位四通电磁换向阀的P口与所述第一油口连通，所述三位四通电磁换向阀的T口与所述第二油口连通，所述三位四通电磁换向阀的A口与所述第三油口连通，所述三位四通电磁换向阀的B口与所述第四油口连通；

所述第一两位四通电磁换向阀的T口与所述第二油口连通，所述第一两位四通电磁换向阀的T口与所述两位四通电磁换向阀的P口连通，所述第一两位四通电磁换向阀的A口与所述第三油口连通，所述第一两位四通电磁换向阀的B口与所述第四油口连通；

所述第二两位四通电磁换向阀的P口与所述第一两位四通电磁换向阀的A口连通，所述第二两位四通电磁换向阀的T口与所述第一两位四通电磁换向阀的的B口连通，所述第二两位四通电磁换向阀的A口与所述第一溢流阀的进油口连通，所述第一溢流阀的控制油口与所述第一溢流阀的进油口连通，所述第一溢流阀的泄油口与所述第一溢流阀的出油口连通，所述第一溢流阀的出油口和所述第二两位四通电磁换向阀的B口连通。

进一步地，所述第一溢流阀的出油口与所述第四油口之间设置有电比例调速阀，所述电比例调速阀的进油口与所述第一溢流阀的出油口连通，所述电比例调速阀的出油口与所述第四油口连通。

优选地，所述电比例调速阀的出油口与所述第四油口之间设置有第一单向阀，所述第一单向阀的进油口与所述电比例调速阀的出油口连通，所述第一单向阀的出油口与所述第四油口连通，以防止液压油回流。

进一步地，所述控制系统还包括第二溢流阀，所述第二溢流阀的进油口与所述第三油口连通，所述第二溢流阀的进油口与所述第二溢流阀的控制油口连通，所述第二溢流阀的泄油口与所述第二溢流阀的出油口连通，所述第二溢流阀的出油口与所述第四油口连通。

优选地，所述第一油口与所述三位四通电磁换向阀的P口之间设置有第二单向阀，所述第二单向阀的进油口与所述第一油口连通，所述第二单向阀的出油口与所述三位四通电磁换向阀的P口连通，以防止液压油回流。

优选地，所述第二油口与所述油箱之间设置有第三单向阀，所述第三单向阀的进油口与所述第二油口连通，所述第三单向阀的出油口与所述油箱连通，以防止液压油回流。

进一步地，所述控制系统还包括冲洗泵，所述绞车马达还包括冲洗油口和泄油口，所述冲洗泵的输出端与所述绞车马达的冲洗油口连通，所述绞车马达的泄油口与所述油箱连通。

进一步地，所述控制阀组还包括第五油口，所述第五油口分别与所述第四油口和所述油箱连通。

优选地，所述第五油口与所述油箱之间设置有第四单向阀，所述第四单向阀的进油口与所述油箱连通，所述第四单向阀的出油口与所述第五油口连通；所述第五油口与所述第四油口之间设置有第五单向阀，所述第五单向阀的进油口与所述第五油口连通，所述第五单向阀的出油口与所述第四油口连通。

进一步地，所述控制阀组还包括截止阀，所述截止阀与所述油箱的出油口连通。

本发明实施例提供的三工作制绞车控制系统能使绞车马达具有三种工况，分别为：

1、收放缆动作

液压泵运转，液压泵将液压油吸入，经控制阀组的第一油口将液压油引入控制阀组中；

三位四通电磁换向阀右位得电，第一两位四通电磁换向阀和第二两位四通电磁换向阀得电，液压油经三位四通电磁换向阀的P口、三位四通电磁换向阀的A口及第三油口流入到绞车马达的PA口中，再从绞车马达的PB口排入至控制阀组的第四油口，液压油经三位四通电磁换向阀的B口、三位四通电磁换向阀的T口及控制阀组的第二油口流入油箱，绞车马达正向运转，即实现绞车马达的收缆动作；

三位四通电磁换向阀左位得电，第一两位四通电磁换向阀和第二两位四通电磁换向阀得电，液压油经三位四通电磁换向阀的P口、三位四通电磁换向阀的B口及第四油口流入到绞车马达的PB口中，再从绞车马达的PA口排入至控制阀组的第三油口，经三位四通电磁换向阀的A口、三位四通电磁换向阀的T口及控制阀组的第二油口流入油箱，绞车马达反向运转，实现绞车马达的放缆动作；

2、自由轮动作

在进行绞车马达的自由轮操作时，液压泵停止工作，缆绳带动绞车马达反向运转，以实现绞车马达的放缆动作，此时第二两位四通电磁换向阀得电，绞车马达的液压液由PA口排出，经控制阀组的第三油口流入至控制阀组中，经过第一两位四通电磁换向阀的A口和第一两位四通电磁换向阀的P口、第一两位四通电磁换向阀的T口、第一两位四通电磁换向阀的B口和控制阀组的第四油口排至绞车马达的PB口，以实现绞车马达的自由轮动作；

3、恒张力动作(主动恒张力和被动恒张力)

在进行主动恒张力操作时，三位四通电磁换向阀的右位得电，第一两位四通电磁换向阀得电，第一溢流阀得电，第一溢流阀的压力控制与绞车马达所承受的缆绳拉力相关；

主动恒张力时，液压泵运转，液压泵将液压油吸入，经控制阀组的第一油口将液压油引入控制阀组中，液压油经三位四通电磁换向阀的P口、三位四通电磁换向阀的A口、第二两位四通电磁换向阀的P口和第二两位四通电磁换向阀的A口流入至第一溢流阀，经第一溢流阀进行系统压力调控，若绞车马达保持静止，溢流出的液压油经第二两位四通电磁换向阀的B口、第二两位四通电磁换向阀的T口，再经三位四通电磁换向阀的B口和三位四通电磁换向阀的T口流入到控制阀组的第二油口，经第二油口排至油箱中，若绞车马达正向运转，溢流出的液压油还分配一部分经第四油口排至绞车马达的PB口中；

在进行被动恒张力操作时，第一两位四通电磁换向阀及第一溢流阀得电，第一溢流阀的压力控制与绞车马达所承受的缆绳拉力相关；被动恒张力时，绞车马达被缆绳反向拖动，由绞车马达的PA口排出液压油，液压油经控制阀组的第三油口进入控制阀组中，经第二两三四通电磁换向阀的P口及第二两三四通电磁换向阀的A口后进入第一溢流阀，经第一溢流阀进行系统压力调控，溢流出的液压油经第二两位四通电磁换向阀的B口、第二两位四通电磁换向阀的T口、三位四通电磁换向阀的B口和三位四通电磁换向阀的T口流入到控制阀组的第二油口，经第二油口排至油箱中。

综上所述，该控制系统就可以通过对一组控制阀组的控制实现绞车马达的正常收放缆、自由轮和恒张力功能，可以提高绞车马达的控制效率，通过自动化实现绞车马达的完全正常操作，安全可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种三工作制绞车控制系统的液压原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种三工作制绞车控制系统，图1是本发明实施例提供的一种三工作制绞车控制系统的液压原理图，参见图1，该控制系统包括液压泵1、绞车马达2和设置在液压泵1和绞车马达2之间的控制阀组，该控制阀组包括第一油口A1、第二油口A2、第三油口A3、第四油口A4、三位四通电磁换向阀3、第一两位四通电磁换向阀4、第二两位四通电磁换向阀5及第一溢流阀6。

具体地：

控制阀组的第一油口A1与液压泵1的输出端连接，第二油口A2与油箱17连通，第三油口A3与绞车马达2的PA口连通，第四油口A4与绞车马达2的PB口连通。

三位四通电磁换向阀3的P口与第一油口A1连通，三位四通电磁换向阀3的T口与第二油口A2连通，三位四通电磁换向阀3的A口与第三油口A3连通，三位四通电磁换向阀3的B口与第四油口A4连通。

第一两位四通电磁换向阀4的T口与第二油口A2连通，第一两位四通电磁换向阀4的T口与第一两位四通电磁换向阀4的P口连通，第一两位四通电磁换向阀4的A口与第三油口A3连通，第一两位四通电磁换向阀4的B口与第四油口A4连通。

第二两位四通电磁换向阀5的P口与第一两位四通电磁换向阀4的A口连通，第二两位四通电磁换向阀5的T口与第一两位四通电磁换向阀4的的B口连通，第二两位四通电磁换向阀5的A口与第一溢流阀6的进油口连通，第一溢流阀6的控制油口与第一溢流阀6的进油口连通，第一溢流阀6的泄油口与第一溢流阀6的出油口连通，第一溢流阀6的出油口和第二两位四通电磁换向阀5的B口连通。

本发明实施例的三位四通电磁换向阀3可以为O型机能，在中位时，三位四通电磁换向阀3的P口、A口、T口和B口互不相通；在右位时，三位四通电磁换向阀3的P口和A口相连通，T口和B口相连通，在左位时，三位四通电磁换向阀3的P口和B口相连通，T口和A口相连通。

本发明实施例的第一两位四通电磁换向阀4和第二两位四通电磁换向阀5失电时，第一两位四通电磁换向阀4和第二两位四通电磁换向阀5各自的P口和A口相连通，T口和B口相连通；第一两位四通电磁换向阀4和第二两位四通电磁换向阀5得电时，第一两位四通电磁换向阀4和第二两位四通电磁换向阀5各自的P口、A口、T口和B口互不连通。

本发明实施例提供的三工作制绞车控制系统能使绞车马达具有三种工况，分别为：

1、收放缆动作

液压泵1运转，液压泵1将液压油吸入，经控制阀组的第一油口A1将液压油引入控制阀组中；

三位四通电磁换向阀3右位得电，第一两位四通电磁换向阀4和第二两位四通电磁换向阀5得电，液压油经三位四通电磁换向阀3的P口、三位四通电磁换向阀3的A口及第三油口A3流入到绞车马达2的PA口中，再从绞车马达2的PB口排入至控制阀组的第四油口A4，液压油经三位四通电磁换向阀3的B口、三位四通电磁换向阀3的T口及控制阀组的第二油口A2流入油箱17，绞车马达2正向运转，即实现绞车马达2的收缆动作；

三位四通电磁换向阀3左位得电，第一两位四通电磁换向阀4和第二两位四通电磁换向阀5得电，液压油经三位四通电磁换向阀3的P口、三位四通电磁换向阀3的B口及第四油口A4流入到绞车马达2的PB口中，再从绞车马达2的PA口排入至控制阀组的第三油口A3，经三位四通电磁换向阀3的A口、三位四通电磁换向阀3的T口及控制阀组的第二油口A2流入油箱17，绞车马达2反向运转，实现绞车马达2的放缆动作。

2、自由轮动作

在进行绞车马达2的自由轮操作时，液压泵1停止工作，缆绳带动绞车马达2反向运转，以实现绞车马达2的放缆动作，此时第二两位四通电磁换向阀5得电，三位四通电磁换向阀3处于中位，第一两位四通电磁换向阀4失电，绞车马达2的液压液由PA口排出，经控制阀组的第三油口A3流入至控制阀组中，经过第一两位四通电磁换向阀4的A口和第一两位四通电磁换向阀4的P口、第一两位四通电磁换向阀4的T口、第一两位四通电磁换向阀4的B口和控制阀组的第四油口A4排至绞车马达2的PB口，以实现绞车马达的自由轮动作。

3、恒张力动作(主动恒张力和被动恒张力)

主动恒张力是指绞车马达在收卷缆绳时，在绞车马达的输出端具有一个恒定的压力，使缆绳具有一个定值的张力。在进行主动恒张力操作时，三位四通电磁换向阀3的右位得电，第一两位四通电磁换向阀4得电，第二两位四通电磁换向阀失电，第一溢流阀6得电，第一溢流阀6的压力控制与绞车马达2所承受的缆绳拉力相关，根据绞车马达2所承受的缆绳拉力，设定第一溢流阀6所能通过的液压油流量，以调整绞车马达2的转速稳定。

主动恒张力时，液压泵1运转，液压泵1将液压油吸入，经控制阀组的第一油口A1将液压油引入控制阀组中，液压油经三位四通电磁换向阀3的P口、三位四通电磁换向阀3的A口、第二两位四通电磁换向阀5的P口和第二两位四通电磁换向阀5的A口流入至第一溢流阀6，经第一溢流阀6对液压油的输出流量调控，若绞车马达2保持静止，溢流出的液压油经第二两位四通电磁换向阀5的B口、第二两位四通电磁换向阀5的T口，再经三位四通电磁换向阀3的B口和三位四通电磁换向阀3的T口流入到控制阀组的第二油口A2，经第二油口A2排至油箱17中，若绞车马达2正向运转，溢流出的液压油还分配一部分经第四油口A4排至绞车马达2的PB口中。

被动恒张力是指绞车马达被缆绳带动反转，为了防止绞车马达由于被带动而产生失速运转，因此在释放缆绳时，绞车马达提供一定的反向扭矩，以抵抗拖带物体的反拖拉力，进而使缆绳一定的张力值稳定的拖动绞车马达反向运转。在进行被动恒张力操作时，第一两位四通电磁换向阀4及第一溢流阀6得电，三位四通电磁换向阀3右位得电，第二两位四通电磁换向阀5失电，第一溢流阀6的压力控制与绞车马达2所承受的缆绳拉力相关；被动恒张力时，绞车马达2被缆绳反向拖动，由绞车马达2的PA口排出液压油，液压油经控制阀组的第三油口A3进入控制阀组中，经第二两三四通电磁换向阀5的P口及第二两三四通电磁换向阀5的A口后进入第一溢流阀6，经第一溢流阀6对液压油的输出流量调控，溢流出的液压油经第二两位四通电磁换向阀5的B口、第二两位四通电磁换向阀5的T口、三位四通电磁换向阀3的B口和三位四通电磁换向阀3的T口流入到控制阀组的第二油口A2，经第二油口A2排至油箱17中。

因此，本发明实施例所提供的控制系统就可以通过对一组控制阀组的控制实现绞车马达的正常收放缆、自由轮和恒张力功能，可以提高绞车马达的控制效率，通过自动化实现绞车马达的完全正常操作，安全可靠。

绞车马达在做自由轮动作时，自由轮是可以进行调速的，具体为：第一溢流阀6的出油口与第四油口A4之间设置有电比例调速阀7，电比例调速阀7的进油口与第一溢流阀6的出油口连通，电比例调速阀7的出油口与第四油口连通。需要进行电比例调速时，第一两位四通电磁换向阀4得电，三位四通电磁换向阀3处于中位，第二两位四通电磁换向阀5失电，绞车马达2的液压油由PA口排出，经控制阀组的第三油口A3流入至控制阀组中，经过第二两位四通电磁换向阀5的P口、第二两位四通电磁换向阀5的A口及第一溢流阀6进入到电比例调速阀7的进油口中，经电比例调速阀7的出油口和第四油口A4排至绞车马达2的PB口，此过程可以控制电比例调速阀7的开度，实现液压油的流量调控，进而达到自由轮的转速可调的目的。

本发明实施例中，电比例调速阀7的出油口与第四油口A4之间设置有第一单向阀8，第一单向阀的进油口8与电比例调速阀7的出油口连通，第一单向阀8的出油口与第四油口A4连通。经电比例调速阀7向第四油口A4输送液压油时，可以防止液压油回流。

本发明实施例的控制系统还包括第二溢流阀9，第二溢流阀9的进油口与第三油口A3连通，第二溢流阀9的进油口与第二溢流阀9的控制油口连通，第二溢流阀9的出油口与第二溢流阀9的控制油口连通，第二溢流阀9的泄油口与第四油口A4连通。本发明实施例中，当绞车马达2在自由轮状态且处于速度可调时，若第一溢流阀6出现故障，第二溢流阀9可以代替第一溢流阀6，此时，缆绳带动绞车马达2反向运转，绞车马达2的液压液由PA口排出，经控制阀组的第三油口A3流入至控制阀组中，第一两位四通电磁换向阀4和第二两位四通电磁换向阀5得电，液压油流入第二溢流阀9的进油口中，经第二溢流阀9的出油口和第四油口A4排至绞车马达2的PB口，以实现绞车马达的自由轮动作，以达到应急使用，使绞车马达能够进行自由轮动作。

本发明实施例中，第一溢流阀6可以选用电比例溢流阀，可以通过控制电流的输出信号，实现第一溢流阀6的比例压力调控，以调整设定第一溢流阀6的开度，以与设定的不同的恒张力相适应；而第二溢流阀9仅是短时间代替第一溢流阀6，可以选用普通的液控溢流阀，以节省成本。

本发明实施例中，第一油口A1与三位四通电磁换向阀3的P口之间设置有第二单向阀10，第二单向阀10的进油口与第一油口A1连通，第二单向阀10的出油口与三位四通电磁换向阀3的P口连通，第二单向阀10的设置是防止液压油回流。

本发明实施例中，第二油口A2与油箱17之间设置有第三单向阀11，第三单向阀11的进油口与第二油口A2连通，第三单向阀11的出油口与油箱17连通，第三单向阀11的设置是防止液压油回流。

本发明实施例的控制系统还可以包括冲洗泵12，而绞车马达2还包括冲洗油口PC和泄油口PD，冲洗泵12的输出端与绞车马达2的冲洗油口PC连通，绞车马达PC的泄油口与油箱17连通。设置冲洗泵12的目的是在于：当绞车马达2处于恒张力过程中，绞车马达2的壳体发热很快，冲洗泵12可以将液压油经绞车马达2的PC口泵送至绞车马达2的壳体中，并由绞车马达2的PD口输出至油箱17，实现对绞车马达2的壳体冲洗降温。

本发明实施例中的液压泵1和冲洗泵12串联而成，并可以由一个动力源13进行输出，该动力源13可以为旋转电机，动力源13通过联轴节(或减速箱)将输出扭矩传递至变量至液压泵1和冲洗泵12上，使液压泵1和冲洗泵12旋转，进而将液压油吸入并排出。

本发明实施例中，液压泵1可以为变量油泵，而冲洗泵12可以为定量油泵。

在绞车马达2自由轮操作时，绞车马达2会存在泄露，泄露的液压油经泄油口PD排至油箱17。因此，绞车马达2的液压油会出现缺油现象，针对此现象，本发明实施例中，控制阀组还包括第五油口A5，第五油口A5分别与第四油口A4和油箱17连通，在绞车马达2反向转动时，绞车马达会从油箱中自动抽取液压油，具体为：液压油可以从油箱17中排至控制阀组的第五油口A5，再经过控制阀组的第四油口A4进入到绞车马达2的PB口中，进而实现对绞车马达2的补油。

进一步地，本发明实施例中的第五油口A5与油箱17之间设置有第四单向阀14，第四单向阀14的进油口与油箱17连通，第四单向阀14的出油口与第五油口A5连通；第五油口A5与第四油口A4之间设置有第五单向阀15，第五单向阀15的进油口与第五油口A5连通，第五单向阀15的出油口与第四油口A4连通，以防止向绞车马达2的PB口补油时液压油回流。

还有，本发明实施例中，控制阀组还包括截止阀16，截止阀16与油箱17的出油口连通。回流至油箱17中的液压油，可以经截止阀16流至液压泵1和冲洗泵12的输入端，再经液压泵1和冲洗泵12的输出端排出，实现油液循环。

综上所述，本发明实施例所提供的三工作制绞车控制系统具有控制效率高、自动化程度高等特点，通过电气控制可以较好地实现全自动化，具有正常收放缆功能、自由轮功能、恒张力功能且兼具有冲洗与补油功能，充分的保证了绞车的长效工作能力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。