塔机双油缸液压顶升系统不同步问题的分析与解决

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自升式塔机的顶升方式-般有两种：-种采用外置套架结构，标准节整体加节的顶升方式：-种采用内置套架(或者是内塔身与爬升梯相结合)结构 ，空中组拼标准节的顶升方式。前者适用于塔身截面较小的中小型塔机，后者适用于塔身截面较大的大型塔机。这两种方式通常都采用单油缸进行顶升。

厦漳大桥主桥施工采用了沈阳三洋 M125/75型(1000t·m)塔机，与常规大型塔机不同的是它采用了外置套架结构，标准节整体加节的顶升方式。由于顶升负荷较大，采用了比较少见的双油缸同步顶升液压系统。

在塔机进行拆除时，出现了两顶升油缸明显不同步的问题，让降塔施工变得难以为继。

1 塔机顶升液压系统工作原理M125/75型塔机的顶升液压系统原理如图 1。两油缸分别布置于套架的前后侧。本系统对油缸的同步性要求非常高，比常规顶升系统更复杂-些。电机 5带动收稿日期：2012-11-13作者简介：周平(1973-)，男，重庆人，高级工程师，学士，研究方向为起重机液压系统。

68高压泵 6，通过换向阀等控制元件驱动液压缸，从而驱动负载.使塔机上部结构上升或下降，增加或减少标准节，完成顶升或降节工作循环。

1-油箱 2-油位窗 3-滤油器 4-空气滤清器 5-电动机6-高压泵 7-安全阀 8-高压溢流阀 9-压力表lO-手动换向阀 ll-低压溢流阀 12-分流集流阀13-单向顺序阀 14-内控式平衡阀15-顶升油缸圉 1 双油缸同步顶升液压系统原理图Hydraulics Pneumatics& Seals/N0.04.20131)卸荷状态换向阀处于中位H”位置，液压油经滤油器 3进入油泵 6，再经换向阀 10中间位置直接回到油箱，系统处于卸荷状态。

2)顶升状态手动换向阀 10处于左位(上升位置)，高压油 P换向阀 1O左位-分流集流阀 12-HP口 内控式平衡阀 14-油缸 15无杆腔，推动油缸活塞杆伸出，实现塔机的顶升。

系统压力由溢流阀 8调定，系统的安全压力由安全阀7确定，上述两种压力出厂前已调定好 ，在使用过程中不允许随意进行调整。回油经油缸有杆腔油液-BP口单向顺序阀 l3的顺序阀换向阀 10左位-油箱 1，单向顺序阀 10在这里作为背压阀用 ，其开启压力应稍大于油缸下腔的最低背压，防止顶升横梁等在 自重的作用下发生下滑。

3)下降状态手动换向阀 lO处于右位(下降位置)，高压油 P÷换向阀 l0右位-单向顺序阀 l3的单向阀 BP口-油缸15有杆腔。系统压力由溢流阀 11确定(出厂时已调定)。

控制油经BP口-内控式平衡阀 14的控制油口，将平衡阀打开。回油经油缸 15无杆腔油液- 内控式平衡阀1 HP口-分流集流阀-换向阀 1O右位 油箱 l。

内控式平衡阀 14内的节流阀可以对顶升或下降速度进行-定程度的调整。该平衡阀由两个通径不同的单向阀组成 ，通径小的开启压力较小，先打开；通径大的开启压力较大，后打开，让塔机动作更为平稳。

2 不同步问题的分析与解决2.1 不同步现象两油缸的同步位移依靠分流集流阀 12的控制，由于分流集流阀控制流量误差的影响，很难实现真正意义的同步。实际不同步行程差达 5cm。而-旦行程差达到-定程度，油缸即产生偏载，套架在标准节上因偏载受憋，滑移困难，液压系统压力也随之大幅上升。

油缸不同步会导致两顶升横梁不能同时挂到顶升块上，此时先接触顶升块的油缸呈单缸受力状态，系统压力瞬时可达到最大值 43MPa，而正常顶升的系统压力约20MPa，此时再继续降节将面临巨大风险。

2.2 不同步原因分析经仔细分析，油缸不同步可能原因有以下几点：1)分流集流阀调整不到位分流集流阀正常情况能确保向两油缸分别供应或者回流相同流量的油液，但由于调整不到位，导致供应或者回流流量误差较大。

2)两油缸内径误差太大两油缸如果截面面积差别较大，相同的流量供应也会导致不同的行程。由于安装顶升时不同步问题不明显.所以这种可能性很校3)塔机未配平，两油缸负荷不均塔机顶升或降节时，塔机应作配平处理，使前后臂力矩基本平衡。普通质量的分流集流阀仍然受负荷影响，塔机未配平，负荷大的-侧，流量供应偏小，回流量偏大。

4)不同步后无法对油缸进行单独调整根据原理图，两油缸只能联动、不能单动，所以-旦出现不同步。难以及时纠正。

2.3 不同步问题的解决分流集流阀应在试验台进行精确调整，现场带载工况下对分流集流阀进行调整不太可行，调整不好会导致严重后果，因此在现场未对分流集流阀进行调整。

1)调整液压锁的节流阀将平衡阀 14a、14b上的节流阀分别进行调整，对于速度较快的油缸 ，减小其节流阀开度，速度较慢的，增大其开度，调整后不同步行程缩小到约 3cm。

2)调整配平位置根据使用说明书。配平所采用的标准节重7.2t，配平位置在吊幅 50m处。由于厦漳大桥所有标准节都已被使用，没有剩余，无法用标准节配平，于是采用了-块 9t砼锚块。现场人员根据等力矩原则对配平位置进行估算，9t砼锚块的配平吊幅 L7.2tx5Om/9t40m。实际操作也按照40m吊幅进行配平。

从表 l可看出起重力矩在不同吊幅处是不相等的，2倍绳 50m吊幅处最大起升力矩为 850t·m，40m吊幅处最大起升力矩为 924t·In，因此上述采用等力矩方法计算的配平位置有误。

表 1 M125厂75塔机载荷特性表69液压 气动 与 密封/20l3年 第 04期16-补油泵 17-安全阀 l8-可调节流阀 19-单向阀 20-截止阀 21-压力表图 2 油缸单 动控 制液压 系统原理图通过两吊幅(50m、40m)处最大起重力矩之比对 9t锚块的配平位置进行修正：L40m924/85043m。43m吊幅处最大起升重量为 21.1t，最大起升力矩为 907t·In.再次对 9t锚块的配平位置进行修正 ：L40mx907/85042.7m。经两次修正，第二次修正值与第-次修正值已非秤近，不需要继续修正。9t锚块的配平位置在吊幅42.7m处。按照 42.7m吊幅调整配平后，行程差改变并不明显。但最大系统压力有显著下降。

3)顶升油缸单动”控制改造分流集流阀的控制不可能做到绝对同步，两油缸行程存在-定的误差是正常的，关键是出现较大行程误差时如何消除。如果两顶升油缸不仅能联动”，而且能单动”.问题则迎刃而解.因此需要对系统进行改造。

根据现场条件，采用了-台ZB4-500张拉油泵作为单动控制泵站系统(最大压力 60MPa，流量 4L/min)，该系统从阀 12的出口HP1(或 HP2)处通过三通接入。

泵 16不工作时，截止阀 20、单向阀 l9能够防止顶升系统油液泄漏.节流阀 18可以灵敏调整补油速度 ，符合作为单动泵站的条件。如图2所示。

选择油缸顶出或缩回速度较慢的-侧作为单动泵站的接人端，这里假设 15b油缸顶出或缩回速度较慢，则在 HP2处接人该系统。如图2。如果 15b油缸顶出速度较慢，单动系统对 15b无杆腔进行补油；如果 15b油缸缩回速度较慢，则单动系统作为旁通泄油通道对 15b无杆腔进行泄油。实现 15b油缸的单独动作。

当顶升泵站工作时。单动泵站处于关闭状态，截止阀20应严格关闭。当油缸顶出时，如两油缸出现行程70差，顶升困难，应暂停顶升泵站，开启补油泵 l6，截止阀20保持关闭，逐渐减汹流阀 18开度，当表 21压力大于顶升油泵压力时，补油泵 16往 15b无杆腔进行补油，直到两缸行程-致后增大阀 18开度，停止补油。当油缸缩回时，如两油缸出现行程差 ，降塔困难，应暂停顶升泵站，逐渐开启截止阀 20开度 ，泄掉 15b无杆腔的部分油液，直到两缸行程-致后再关闭截止阀 20，停止泄油 。

3 结束语通过以上措施，顶升油缸不同步问题得以解决。但是应该看到，目前对于塔机双油缸顶升系统的研究还不够成熟，仅仅通过临时改造措施来解决问题是远远不够的。实践证明，在双油缸顶升系统中加入油缸的单动控制非常必要，希望塔机厂商注意到这个问题，并在设计 中加以补充 、完善 。