本发明涉及一种过载保护系统及其工作方法，用于吊机卷扬绞车，属于起重设备技术领域。
背景技术：
现有吊机特别是海上使用的吊机例如自升式或半潜式钻井平台用吊机，在使用过程中可能会出现吊钩被补给船或其它移动物挂住，由于补给船或其它移动物在风浪作用下会运动因此会导致吊钩拖拽吊机使吊机过载，从而导致吊机结构损伤，严重情况下，吊机会坍塌并随着补给船或其它移动物一起沉入海底，后果非常严重。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种过载保护系统及其工作方法，可以有效避免吊机因过载而导致损毁。
为解决上述问题，本发明提供一种过载保护系统，包括液压泵、换向阀、安全阀、平衡阀、液压马达、刹车、绞车和油箱，所述油箱、所述液压泵、所述换向阀和所述液压马达组成开式回路，所述液压泵的出油口设有安全阀，所述液压马达驱动所述绞车，所述液压马达对应所述绞车上升动作的油口上设有所述平衡阀，所述绞车上设有所述刹车，所述绞车缠有钢丝绳并设有吊具，还包括设置在所述液压泵和所述换向阀之间的过载保护阀、补油油源和控制油源，所述过载保护阀的油口包括p口、t口、a口、b口、t1口、c1口、c2口和c3口，所述p口和a口连通，所述a口和b口之间设置有两通逻辑阀，所述两通逻辑阀的油口包括a口、b口和x口，所述a口与所述a口连通，所述b口与所述b口连通，所述a口和所述b口还分别通过第一单向阀连通所述x口，所述两通逻辑阀的所述x口通过液控换向阀设有过载保护溢流阀，所述液控换向阀的弹簧位使所述x口截止，所述液控换向阀的第一控制位使所述x口连通所述过载保护溢流阀，所述过载保护阀的所述c2口与所述p口之间依次设有第一液控换向阀、减压阀和第二单向阀，所述第一液控换向阀的弹簧位使所述减压阀的入口连通所述t1口，所述第一液控换向阀的控制位使所述减压阀的入口连通所述c2口，所述过载保护阀的所述t口与所述b口之间设有逻辑阀，所述逻辑阀的控制油口通过第二液控换向阀连通所述t1口，所述第二液控换向阀的弹簧位使所述逻辑阀的控制油口连通所述t1口，所述第二液控换向阀的控制位使所述逻辑阀的控制油口截止，所述逻辑阀在其控制油口截止时处于截止位，在其控制油口泄油时处于连通位，所述液控换向阀的第一液控口、所述第一液控换向阀的液控口和所述第二液控换向阀的液控口均连通所述c3口，所述c3口依次通过第一过载保护电磁阀和第二过载保护电磁阀连通所述c1口，所述第一过载保护电磁阀为两位四通电磁阀且带有机械定位，所述第一过载保护电磁阀在使能位时所述c3口连通所述第二过载保护电磁阀的出油口，所述第一过载保护电磁阀在禁止位时所述c3口连通所述t1口，所述第二过载保护电磁阀不得电时其出油口连通所述t1口，所述第二过载保护电磁阀得电时其出油口连通所述c1口，所述过载保护阀的所述p口连通所述液压泵的出油口、所述t口和所述t1口连通所述油箱，所述a口连通所述换向阀的进油口，所述b口连通所述换向阀的回油口，所述c1口连通所述控制油源，所述c2口连通所述补油油源，所述c3口连通所述平衡阀的控制口和所述刹车的释放口。
进一步，所述液控换向阀为三位四通换向阀，其中位为y型机能，其进油口通过第一节流阀和第二节流阀连通所述两通逻辑阀的所述x口，所述液控换向阀的一个工作油口上设有所述过载保护溢流阀，所述液控换向阀的另一个工作油口上设有恒张力溢流阀，所述液控换向阀的第二控制位使所述x口连通所述恒张力溢流阀，所述液控换向阀的第二液控口通过恒张力电磁阀连通所述控制油源，所恒张力电磁阀不得电时所述液控换向阀的第二液控口连通所述t1口，所述恒张力电磁阀得电时所述液控换向阀的第二液控口连通所述控制油源。可以提供绞车钢丝绳的恒张力功能。
进一步，所述两通逻辑阀的所述x口上还设有总过载保护溢流阀，所述总过载保护溢流阀与所述x口之间设有所述第二节流阀。起到双重保护作用。
进一步，所述第二过载保护电磁阀的出油口还设有过载保护压力传感器，所述第一单向阀与所述x口之间还设有第三节流阀。
进一步，所述刹车设置在所述绞车的驱动输入端，所述刹车带有逆止器，所述绞车上升动作时，所述刹车不需要打开，所述绞车下降动作时，所述刹车需要打开。
本发明还提供上述过载保护系统的工作方法，包括上升模式、下降模式和保护模式：
上升模式：启动所述液压泵，将所述换向阀切换至上升位，并控制所述刹车打开，经所述液压泵加压后的油经所述过载保护阀进入所述换向阀，然后经所述平衡阀进入所述液压马达从而驱动所述绞车上升，所述液压马达的回油经所述换向阀以及所述过载保护阀流回油箱，所述第一过载保护电磁阀和第二过载保护电磁阀不得电，在所述过载保护阀内部，所述p口的压力油经所述第一单向阀进入所述x口将所述两通逻辑阀关闭，所述第一液控换向阀和所述第二液控换向阀均处于弹簧位，所述逻辑阀处于连通位，所述减压阀连通所述t1口；
下降模式：启动所述液压泵，将所述换向阀切换至下降位，并控制所述平衡阀和所述刹车打开，经所述液压泵加压后的油经所述过载保护阀进入所述换向阀，然后进入所述液压马达从而驱动所述绞车下降，所述液压马达的回油经所述平衡阀和所述换向阀以及所述过载保护阀流回油箱，所述第一过载保护电磁阀和第二过载保护电磁阀不得电，在所述过载保护阀内部，所述p口的压力油经所述第一单向阀进入所述x口将所述两通逻辑阀关闭，所述第一液控换向阀和所述第二液控换向阀均处于弹簧位，所述逻辑阀处于连通位，所述减压阀连通所述t1口；
保护模式：控制所述换向阀切换至下降位，控制第一过载保护电磁阀的所述使能位电磁阀和第二过载保护电磁阀得电，在所述过载保护阀内部，所述c3口经所述c1口连通所述控制油源，所述液控换向阀处于第一控制位，所述x口经所述液控换向阀连通所述过载保护溢流阀，所述第一液控换向阀和所述第二液控换向阀均处于控制位，所述逻辑阀处于截止位，所述减压阀连通所述补油油源，所述控制油源的压力油经所述c3口进入所述平衡阀的控制口和所述刹车的释放口，将所述平衡阀和所述刹车打开，此时所述绞车可以在外力的作用下被动下降。
进一步，当设置有所述恒张力溢流阀时，在上升模式中，控制所述恒张力电磁阀使得所述液控换向阀处于第二控制位从而使所述x口接通所述恒张力溢流阀，此时所述液压马达的入口压力被所述恒张力溢流阀限制，所述绞车的所述钢丝绳上保持恒定的张力。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明提供的过载保护系统及其工作方法安全可靠，可以有效避免吊机因过载而导致损毁，特别适用于开式液压系统，同时可以集成恒张力等功能，使的吊机功能更加全面，控制更加合理，通过设置两道过载保护电磁阀，特别是第一过载保护电磁阀采用带定位的电磁阀，可以满足吊机不同工作模式的需求，可以起到保持断电前的状态。
附图说明
图1是本发明实施例一的原理示意图；
图中：1为液压泵，2为换向阀，3为安全阀，4为平衡阀，5为液压马达，6为刹车，7为绞车，8为过载保护阀，9为补油油源，10为控制油源，11为两通逻辑阀，12为第一单向阀，13为液控换向阀，14为过载保护溢流阀，15为第一液控换向阀，16为减压阀，17为第二单向阀，18为第一过载保护电磁阀，19为逻辑阀，20为第二液控换向阀，21为恒张力溢流阀，22为恒张力电磁阀，23为总过载保护溢流阀，24为过载保护压力传感器，25为第一节流阀，26为第二节流阀，27为第三节流阀，28为第二过载保护电磁阀。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语包括技术术语和方向术语具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
实施例
如图1所示一种过载保护系统，包括液压泵1、换向阀2、安全阀3、平衡阀4、液压马达5、刹车6、绞车7和油箱，所述油箱、所述液压泵1、所述换向阀2和所述液压马达5组成开式回路，所述液压泵1的出油口设有安全阀3，所述液压马达5驱动所述绞车7，所述液压马达5对应所述绞车7上升动作的油口上设有所述平衡阀4，所述绞车7上设有所述刹车6，所述绞车7缠有钢丝绳并设有吊具，还包括设置在所述液压泵1和所述换向阀2之间的过载保护阀8、补油油源9和控制油源10，所述过载保护阀8的油口包括p口、t口、a口、b口、t1口、c1口、c2口和c3口，所述p口和a口连通，所述a口和b口之间设置有两通逻辑阀11，所述两通逻辑阀11的油口包括a口、b口和x口，所述a口与所述a口连通，所述b口与所述b口连通，所述a口和所述b口还分别通过第一单向阀12连通所述x口，所述两通逻辑阀11的所述x口通过液控换向阀13设有过载保护溢流阀14，所述液控换向阀13的弹簧位使所述x口截止，所述液控换向阀13的第一控制位使所述x口连通所述过载保护溢流阀14，所述过载保护阀8的所述c2口与所述p口之间依次设有第一液控换向阀15、减压阀16和第二单向阀17，所述第一液控换向阀15的弹簧位使所述减压阀16的入口连通所述t1口，所述第一液控换向阀15的控制位使所述减压阀16的入口连通所述c2口，所述过载保护阀8的所述t口与所述b口之间设有逻辑阀19，所述逻辑阀19的控制油口通过第二液控换向阀20连通所述t1口，所述第二液控换向阀20的弹簧位使所述逻辑阀19的控制油口连通所述t1口，所述第二液控换向阀20的控制位使所述逻辑阀19的控制油口截止，所述逻辑阀19在其控制油口截止时处于截止位，在其控制油口泄油时处于连通位，所述液控换向阀13的第一液控口、所述第一液控换向阀15的液控口和所述第二液控换向阀20的液控口均连通所述c3口，所述c3口依次通过第一过载保护电磁阀18和第二过载保护电磁阀28连通所述c1口，所述第一过载保护电磁阀18为两位四通电磁阀且带有机械定位，所述第一过载保护电磁阀18在使能位时所述c3口连通所述第二过载保护电磁阀28的出油口，所述第一过载保护电磁阀18在禁止位时所述c3口连通所述t1口，所述第二过载保护电磁阀28不得电时其出油口连通所述t1口，所述第二过载保护电磁阀28得电时其出油口连通所述c1口，所述过载保护阀8的所述p口连通所述液压泵1的出油口、所述t口和所述t1口连通所述油箱，所述a口连通所述换向阀2的进油口，所述b口连通所述换向阀2的回油口，所述c1口连通所述控制油源10，所述c2口连通所述补油油源9，所述c3口连通所述平衡阀4的控制口和所述刹车6的释放口。
所述液控换向阀13为三位四通换向阀，其中位为y型机能，其进油口通过第一节流阀25和第二节流阀26连通所述两通逻辑阀11的所述x口，所述液控换向阀13的一个工作油口上设有所述过载保护溢流阀14，所述液控换向阀13的另一个工作油口上设有恒张力溢流阀21，所述液控换向阀13的第二控制位使所述x口连通所述恒张力溢流阀21，所述液控换向阀13的第二液控口通过恒张力电磁阀22连通所述控制油源10，所恒张力电磁阀22不得电时所述液控换向阀13的第二液控口连通所述t1口，所述恒张力电磁阀22得电时所述液控换向阀13的第二液控口连通所述控制油源10。
所述两通逻辑阀11的所述x口上还设有总过载保护溢流阀23，所述总过载保护溢流阀23与所述x口之间设有所述第二节流阀26。
所述第二过载保护电磁阀28的出油口还设有过载保护压力传感器24，所述第一单向阀12与所述x口之间还设有第三节流阀27。
所述刹车6设置在所述绞车7的驱动输入端，所述刹车6带有逆止器，所述绞车7上升动作时，所述刹车6不需要打开，所述绞车7下降动作时，所述刹车6需要打开。
本实施例中，所述c3口以及所述液压马达5的下降口通过梭阀，所述梭阀出口连通所述平衡阀4的控制口和所述刹车6的释放口。在下降模式中，所述液压马达5下降口的压力油可以直接打开所述平衡阀4和所述刹车6，当然也可以采用其它外部压力油来打开所述平衡阀4和所述刹车6。
工作方法：
上述过载保护系统的工作方法，包括上升模式、下降模式和保护模式：
上升模式：启动所述液压泵1，将所述换向阀2切换至上升位，并控制所述刹车6打开（本实施例中由于所述刹车6带有逆止器，在上升模式中所述刹车6可以不打开），经所述液压泵1加压后的油经所述过载保护阀8进入所述换向阀2，然后经所述平衡阀4进入所述液压马达5从而驱动所述绞车7上升，所述液压马达5的回油经所述换向阀2以及所述过载保护阀8流回油箱，所述第一过载保护电磁阀18和第二过载保护电磁阀28不得电，在所述过载保护阀8内部，所述p口的压力油经所述第一单向阀12进入所述x口将所述两通逻辑阀11关闭，所述第一液控换向阀15和所述第二液控换向阀20均处于弹簧位，所述逻辑阀19处于连通位，所述减压阀16连通所述t1口；
下降模式：启动所述液压泵1，将所述换向阀2切换至下降位，并控制所述平衡阀4和所述刹车6打开，经所述液压泵1加压后的油经所述过载保护阀8进入所述换向阀2，然后进入所述液压马达5从而驱动所述绞车7下降，所述液压马达5的回油经所述平衡阀4和所述换向阀2以及所述过载保护阀8流回油箱，所述第一过载保护电磁阀18和第二过载保护电磁阀28不得电，在所述过载保护阀8内部，所述p口的压力油经所述第一单向阀12进入所述x口将所述两通逻辑阀11关闭，所述第一液控换向阀15和所述第二液控换向阀20均处于弹簧位，所述逻辑阀19处于连通位，所述减压阀16连通所述t1口；
保护模式：控制所述换向阀2切换至下降位，控制第一过载保护电磁阀18的所述使能位电磁阀和第二过载保护电磁阀28得电，在所述过载保护阀8内部，所述c3口经所述c1口连通所述控制油源10，所述液控换向阀13处于第一控制位，所述x口经所述液控换向阀13连通所述过载保护溢流阀14，所述第一液控换向阀15和所述第二液控换向阀20均处于控制位，所述逻辑阀19处于截止位，所述减压阀16连通所述补油油源9，所述控制油源10的压力油经所述c3口进入所述平衡阀4的控制口和所述刹车6的释放口，将所述平衡阀4和所述刹车6打开，此时所述绞车7可以在外力的作用下被动下降。
当设置有所述恒张力溢流阀21时，在上升模式中，控制所述恒张力电磁阀22使得所述液控换向阀13处于第二控制位从而使所述x口接通所述恒张力溢流阀21，此时所述液压马达5的入口压力被所述恒张力溢流阀21限制，所述绞车7的所述钢丝绳上保持恒定的张力。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。