1. 液壓升降系統主控制閥組的作用

  大型船舶在水里的升降，通常通過3根或者4根樁腿的運動插入海底，站穩后持續上升直至船體離開水面并離開水面一段距離，這種升降主要有兩方面特點：①負荷很大，一般都達到1萬噸甚至更大，即需要的起重量非常大，同時船體在離開水面或降入水中時，載荷一直處于變化狀態；②速度要求比較高，由于潮水的起落，對船舶升降有很大的風險，因此船舶一旦決定升降動作時，應該以最快的速度脫離水面或降入水中。為有效解決上述問題，液壓升降系統的主控制閥組起到決定性的作用。

2. 液壓升降系統主控制閥組的原理及設計分析

  為能夠帶動整個船體上下運動，每個樁腿上安裝有6根大型重載油缸，每根油缸載荷可達到600噸，這6根油缸油路采取并聯聯接，即提供總計達3600噸的最大推拉力，而在這種大載荷下，為使油缸仍然能夠以較快速度運行，所需最大流量達到2200L/min，因此控制閥組采用6通徑電磁閥和溢流閥作為先導控制級，主通道分別采用50通徑和63通徑方向型和溢流型大型插裝閥，使整個系統具有高速通流能力，同時大量普通開關閥的使用，不僅大大降低系統的復雜性，提高了系統的抗污染等級，而且有效降低了維護成本。船體出水或者入水的過程中，油缸受力載荷一直處于動態變載中，為保持運行過程中系統穩定性，使用了多級壓力先導控制閥組，通過壓力監測，當實際載荷處于某一個限定值范圍內，控制閥組自動切換到對應的壓力等級，使系統實際運行壓力一直處于合理的壓力范圍內，減少變載帶來的高壓震蕩沖擊，同時使系統處于最合理的運行功率下，有效降低不必要的能耗。

   系統總油路從單向閥5進入主控制閥組，進入油缸6的液壓油分別由先導控制方向插裝閥組1和3控制，方向閥組1控制液壓油進入油缸無桿腔，方向閥組3控制液壓油進出油缸有桿腔，溢流閥組4一共有5級壓力控制，分別有S6、S7、S8、S9四個6通徑電磁閥和四個6通徑溢流閥控制，溢流閥組2一共有4級壓力控制，分別有S2、S3、S4三個6通徑電磁閥和三個6通徑溢流閥控制。

  當油缸縮回動作時，S5電磁閥得電，液壓油通過方向插裝閥3進入油缸有桿腔；①此時若油缸處于受壓載荷情況，則電磁閥S4得電，油缸有桿腔液壓油在無背壓情況下通過溢流閥閥組返回油箱；②此時若油缸處于較小受拉載荷情況，則電磁閥S3 得電，油缸有桿腔液壓油在負載受力壓力下溢流返回油箱；③此時若油缸處于較大受拉載荷情況，則電磁閥S2得電，油缸有桿腔液壓油在負載受力壓力下溢流返回油箱；其中，當電磁閥S2下面溢流閥為系統保護溢流閥，通常設置壓力值比較高。反之亦然，即當油缸伸出動作時，電磁閥S1得電，液壓油通過方向插裝閥1進入油缸無桿腔，根據油缸載荷情況，電磁閥S6、S7、S8、S9分別得電。

3. 液壓升降系統主控制閥組的油路設計及試驗

  由于該主控制閥塊需要通過大流量液壓油，普通的最大型標準換向閥根本無法滿足要求，且有多級壓力控制要求，因此采用的都是大型插裝閥組，進行流道方向控制以及壓力控制。在常規系統中，溢流閥一般都起保護作用，即溢流閥通常是不開啟的，而該系統是要通過溢流閥的頻繁開啟來控制油缸的運行，因此閥塊的流道設計有一定的講究，不僅要具備快速通過大流量能力，而且要有快速散熱能力。同時為了控制整個閥塊的重量，因此采用了inventor三維設計軟件進行合理流道設計和仿真分析。主控制閥組設計制作完成后，再組裝整機之前，在工廠內進行測試，測試主要包括以下內容：①通過大流量的能力檢測；②各阻尼配置的合理性；③各電磁閥動作針對主閥的滯后性能檢測；④各溢流閥壓力的壓力設定及穩定性測試。經過各項功能測試，該閥組完全符合設計要求，滿足系統的原理功能。

  由于該主控制閥塊需要通過大流量液壓油，普通的最大型標準換向閥根本無法滿足要求，且有多級壓力控制要求，因此采用的都是大型插裝閥組，進行流道方向控制以及壓力控制。在常規系統中，溢流閥一般都起保護作用，即溢流閥通常是不開啟的，而該系統是要通過溢流閥的頻繁開啟來控制油缸的運行，因此閥塊的流道設計有一定的講究，不僅要具備快速通過大流量能力，而且要有快速散熱能力。同時為了控制整個閥塊的重量，因此采用了inventor三維設計軟件進行合理流道設計和仿真分析。

4. 結論

   該閥組成功應用于國內某風電安裝船，雖然在設計、試驗時花費了大量精力，但取得了圓滿的結果，不僅積累了大型閥塊的設計、應用經驗，而且使我國掌握了大型船舶液壓升降系統的核心技術，對我國在海工領域的發展有促進作用。