原油外输软管臂架的液压控制系统的制作方法

本发明涉及液压领域，特别涉及一种原油外输软管臂架的液压控制系统。

背景技术：

浮式生产储油卸油装置(英文：floatingproductionstorageandoffloading，简称：fpso)可对原油进行初步加工并储存，被称为“海上石油工厂”。原油外输系统将油轮首部通过系泊缆连接于fpso尾部，通过漂浮软管将fpso中存储的原油输送到油轮。

原油外输系统包括存储有软管的绞车、臂架和排管装置。臂架设置在绞车收放软管的方向上，用于举升软管，防止软管与外界触碰。臂架包括直杆、两个l型杆和两个液压油缸。两个l型杆的第一端、以及两个液压油缸的无杆端分别铰接在支撑结构上；两个l型杆相对设置，直杆设置在两个l型杆之间，直杆的两端分别与两个l型杆的第二端固定连接；两个液压油缸与两个l型杆一一对应，每个液压油缸的有杆端铰接在对应的液压油缸的第一端和第二端之间。软管设置在直杆上，两个液压油缸同时伸长或者缩短，带动对应的l型杆作圆周运动，实现软管的举升和下放。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

举升软管的过程中，随着液压油缸的伸长，液压油缸的作用方向与l型杆作圆周运动的驱动方向之间的夹角越来越大，导致液压油缸的负载越来越大。为了避免液压油缸超载，通常会按照液压油缸的最大负载设定液压油缸的伸缩速度。但是在液压油缸达到最大负载之前，液压油缸的伸缩速度完全可以大于设定速度，造成软管举升的时间较长。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种原油外输软管臂架的液压控制系统，可以有效调节液压油缸的伸缩速度，缩短软管举升的时间。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种原油外输软管臂架的液压控制系统，所述原油外输软管臂架包括两个液压油缸；所述液压控制系统包括速度控制阀组，所述速度控制阀组包括第一两位四通电磁阀、第二两位四通电磁阀、二通插装阀和顺序阀；所述第一两位四通电磁阀的进油口与所述速度控制阀组的进油口连通，所述第一两位四通电磁阀的第一工作油口用于与所述两个液压油缸的无杆端连通，所述第一两位四通电磁阀的第二工作油口不连通，所述第一两位四通电磁阀的回油口与所述速度控制阀组的回油口连通；所述第二两位四通电磁阀的进油口与所述第一两位四通电磁阀的进油口连通，所述第二两位四通电磁阀的第一工作油口与所述二通插装阀的控制油口连通，所述第二两位四通电磁阀的第二工作油口不连通，所述第二两位四通电磁阀的回油口与用于与油箱连通；所述二通插装阀的第一油口与所述第一两位四通电磁阀的进油口连通，所述二通插装阀的第二油口用于与所述两个液压油缸的有杆端连通；所述顺序阀的控制油口和进油口用于与所述两个液压油缸的有杆端连通，所述顺序阀的出油口与所述速度控制阀组的回油口连通。

可选地，所述速度控制阀组还包括分流集流阀，所述分流集流阀用于串联在所述第一两位四通电磁阀的第一工作油口和所述两个液压油缸的无杆端之间。

可选地，所述速度控制阀组还包括第一溢流阀，所述第一溢流阀的控制油口和进油口用于与所述两个液压油缸的有杆端连通，所述第一溢流阀的出油口用于与所述油箱连通。

可选地，所述速度控制阀组还包括调速阀，所述调速阀串联在所述第一两位四通电磁阀的进油口和所述速度控制阀组的进油口之间。

可选地，所述速度控制阀组还包括第二单向阀，所述第二单向阀串联在所述第一两位四通电磁阀的进油口和所述速度控制阀组的进油口之间。

可选地，所述液压控制系统还包括开关控制阀组，所述开关控制阀组包括第三两位四通电磁阀；所述第三两位四通电磁阀的进油口与所述速度控制阀组的进油口连通，所述第三两位四通电磁阀的第一工作油口和回油口与所述速度控制阀组的回油口连通，所述第三两位四通电磁阀的第二工作油口不连通。

进一步地，所述开关控制阀组还包括第二溢流阀，所述第二溢流阀的控制油口和进油口与所述第三两位四通电磁阀的进油口连通，所述第二溢流阀的出油口与所述速度控制阀组的回油口连通。

可选地，所述液压控制模块还包括液压源，所述液压源包括第一电动机和变量泵；所述第一电动机与所述变量泵同轴连接，所述变量泵的进油口用于与所述油箱连通，所述变量泵的出油口与所述速度控制阀组的进油口连通。

可选地，所述液压控制系统还包括冷却组件，所述冷却机构包括冷却器、风扇、联轴器和第二电动机；所述第二电动机与所述联轴器的第一端固定连接，所述联轴器的第二端与所述风扇固定连接，所述风扇与所述冷却器相对设置，所述冷却器用于串联在所述速度控制阀组的回油口与所述油箱之间。

可选地，所述液压控制系统还包括过滤组件，所述过滤组件包括过滤器、第三单向阀和压差开关；所述过滤器串联在所述速度控制阀组的回油口与所述油箱之间；所述单向阀的进油口与所述过滤器的出油口连通，所述单向阀的出油口与所述过滤器的进油口连通；所述压差开关的两个控制端分别与所述过滤器的进油口和出油口连通。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过采用速度控制阀组，速度控制阀组包括第一两位四通电磁阀、第二两位四通电磁阀、二通插装阀、顺序阀、第一单向阀和第二单向阀，在臂架举升软管时，第一两位四通电磁阀将速度控制阀组的进油口的油液注入两个液压油缸的无杆端，驱动两个液压油缸伸长，实现臂架对软管的举升。而且在臂架举升软管的前期，液压油缸的负载较小，两个液压油缸的有杆端流出的油液可以依次通过二通插装阀、第一单向阀、第二两位四通电磁阀、第一两位四通电磁阀注入两个液压油缸的无杆端，增加注入两个液压油缸得到无杆端的油液流量，提高臂架举升软管的速度，缩短软管举升的时间。

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原油外输软管臂架的俯视图；

图2是本发明实施例提供的一种原油外输软管臂架的侧视图；

图3是本发明实施例提供的一种原油外输软管臂架的液压控制系统的结构示意图。

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原油外输软管臂架的液压控制系统。图1为本发明实施例提供的一种原油外输软管臂架的俯视图，图2为本发明实施例提供的一种原油外输软管臂架的侧视图。参见图1和图2，原油外输软管臂架包括直杆100、两个l型杆200和两个液压油缸300。两个l型杆200的第一端、以及两个液压油缸300的无杆端300a用于分别铰接在支撑结构400上。两个l型杆200相对设置，直杆100设置在两个l型杆200之间，直杆100的两端分别与两个l型杆200的第二端固定连接。两个液压油缸300与两个l型杆200一一对应，每个液压油缸300的有杆端300b铰接在对应的液压油缸300的第一端和第二端之间。

在实际应用中，如图1所示，排管装置500可滑动地套设在直杆100上。

图3为本发明实施例提供的一种原油外输软管臂架的液压控制系统的结构示意图。参见图3，液压控制系统包括速度控制阀组10，速度控制阀组10包括第一两位四通电磁阀11、第二两位四通电磁阀12、二通插装阀13和顺序阀14。

第一两位四通电磁阀11的进油口11a与速度控制阀组10的进油口p1连通，第一两位四通电磁阀11的第一工作油口11b用于与两个液压油缸300的无杆端300a连通，第一两位四通电磁阀11的第二工作油口11c不连通，第一两位四通电磁阀11的回油口11d与速度控制阀组10的回油口t1连通。当第一两位四通电磁阀11的左位得电时，第一两位四通电磁阀11的阀芯向左运动，第一两位四通电磁阀11的进油口11a与第一两位四通电磁阀11的第一工作油口11b连通，第一两位四通电磁阀11的第二工作油口11c与第一两位四通电磁阀11的回油口11d连通；当第一两位四通电磁阀11的左位失电时，第一两位四通电磁阀11的阀芯向右运动，第一两位四通电磁阀11的进油口11a与第一两位四通电磁阀11的第二工作油口11c连通，第一两位四通电磁阀11的第一工作油口11b与第一两位四通电磁阀11的回油口11d连通。

第二两位四通电磁阀12的进油口12a与第一两位四通电磁阀11的进油口11a连通，第二两位四通电磁阀12的第一工作油口12b与二通插装阀13的控制油口13a连通，第二两位四通电磁阀12的第二工作油口12c不连通，第二两位四通电磁阀12的回油口12d用于与油箱90连通。当第二两位四通电磁阀12的左位得电时，第二两位四通电磁阀12的阀芯向左运动，第二两位四通电磁阀12的进油口12a与第二两位四通电磁阀12的第二工作油口12c连通，第二两位四通电磁阀12的第一工作油口12b与第二两位四通电磁阀12的回油口12d连通；当第二两位四通电磁阀12的左位失电时，第二两位四通电磁阀12的阀芯向右运动，第二两位四通电磁阀12的进油口12a与第二两位四通电磁阀12的第一工作油口12b连通，第二两位四通电磁阀12的第二工作油口12c与第二两位四通电磁阀12的回油口12d连通。

二通插装阀13的第一油口13b与第一两位四通电磁阀11的进油口11a连通，二通插装阀13的第二油口13c用于与两个液压油缸300的有杆端300b连通，二通插装阀13的控制油口13c与第一两位四通电磁阀11的进油口11a连通。当二通插装阀13的控制油口13a的压力和弹簧的压力之和小于二通插装阀13的第二油口13c的压力时，二通插装阀13的第一油口13b与二通插装阀13的第二油口13c连通；当二通插装阀13的控制油口13a的压力的弹簧的压力之和大于二通插装阀13的第二油口13c时，二通插装阀13的第一油口13b与二通插装阀13的第二油口13c不连通。

顺序阀14的控制油口14a和进油口14b用于与两个液压油缸300的有杆端300b连通，顺序阀14的出油口14c与速度控制阀组10的回油口t1连通。当顺序阀14的控制油口14a的压力大于或等于设定压力时，顺序阀14的进油口14b与顺序阀14的出油口14c连通；当顺序阀14的控制油口14a的压力小于设定压力时，顺序阀14的进油口14b与顺序阀14的出油口14c不连通。

下面结合图3先简单介绍一下本发明实施例提供的速度控制阀组的工作原理。

臂架举升软管时，第一两位四通电磁阀11的左位得电，第一两位四通电磁阀11的进油口11a与第一两位四通电磁阀11的第一工作油口11b连通，速度控制阀组10的进油口p1的油液经过第一两位四通电磁阀11注入两个液压油缸300的无杆端300a，驱动两个液压油缸300伸长，使得臂架举升软管。

同时第二两位四通电磁阀12的左位失电，第二两位四通电磁阀12的进油口12a与第二两位四通电磁阀12的第一工作油口12b连通，二通插装阀13的控制油口13a的压力等于二通插装阀13的第一油口13b的压力。另外，两个液压油缸300伸长，两个液压油缸300的有杆端300b的油液流出。由于液压油缸300的有杆端300b的油液面积小于液压油缸300的无杆端300a的油液面积，因此液压油缸300的有杆端300b的油液压力大于液压油缸300的无杆端300a的油液压力。

在臂架举升软管的前期，液压油缸300的负载较小，两个液压油缸300的有杆端300b流出油液的压力小于顺序阀14的控制油口14a的设定压力，顺序阀14的进油口14b与顺序阀14的出油口14c不连通，二通插装阀13的第二油口13c的压力大于二通插装阀13的控制油口13a的压力和弹簧的压力之和，二通插装阀13的第二油口13c与二通插装阀13的第一油口13b连通，两个液压油缸300的有杆端300b的流出油液到达第一两位四通电磁阀11的进油口11a，增加注入两个液压油缸300的无杆端300a的油液流量，提高两个液压油缸300伸长的速度。

在臂架举升软管的后期，液压油缸300的负载较大，两个液压油缸300的有杆端300b流出油液的压力大于顺序阀14的控制油口14a的设定压力，顺序阀14的进油口14b与顺序阀14的出油口14c连通，两个液压油缸300的有杆端300b的油液通过顺序阀14进行回油，二通插装阀13的第二油口13c的压力小于二通插装阀13的控制油口13a的压力和弹簧的压力之和，二通插装阀13的第二油口13c与二通插装阀13的第一油口13b不连通，两个液压油缸300的有杆端300b的流出油液无法到达第一两位四通电磁阀11的进油口11a，两个液压油缸300的无杆端300a的油液流量没有增加，两个液压油缸300伸长的速度保持不变。

臂架下放软管时，第二两位四通电磁阀12的左位得电，第二两位四通电磁阀12的第一工作油口12b与第二两位四通电磁阀12的回油口12d连通，二通插装阀13的控制油口13a的压力等于0。二通插装阀13的第二油口13c的压力大于二通插装阀13的控制油口13a的压力和弹簧的压力之和，二通插装阀13的第二油口13c与二通插装阀13的第一油口13b连通，速度控制阀组10的进油口p1的油液注入两个液压油缸300的有杆端300b，驱动两个液压油缸300缩短，使臂架下放软管。另外，两个液压油缸300缩短，两个液压油缸300的无杆端300a的油液流出。

同时第一两位四通电磁阀11的左位失电，第一两位四通电磁阀11的第一工作油口11b与第一两位四通电磁阀11的回油口11d连通，两个液压油缸300的无杆端300a的油液通过第一两位四通电磁阀11进行回油。

本发明实施例通过采用速度控制阀组，速度控制阀组包括第一两位四通电磁阀、第二两位四通电磁阀、二通插装阀、顺序阀和第一单向阀，在臂架举升软管时，第一两位四通电磁阀将速度控制阀组的进油口的油液注入两个液压油缸的无杆端，驱动两个液压油缸伸长，实现臂架对软管的举升。而且在臂架举升软管的前期，液压油缸的负载较小，两个液压油缸的有杆端流出的油液可以注入两个液压油缸的无杆端，增加注入两个液压油缸得到无杆端的油液流量，提高臂架举升软管的速度，缩短软管举升的时间。

同时在臂架举升软管的后期，液压油缸的负载较大，两个液压油缸的有杆端流出的油液直接通过顺序阀进行回油，注入两个液压油缸得到无杆端的油液流量没有增加，臂架举升软管的速度没有提高，从而保证液压油缸的稳定动作。

另外，在臂架下放软管时，第二两位四通电磁阀将速度控制阀组的进油口的油液通过二通插装阀注入两个液压油缸的有杆端，驱动两个液压油缸缩短，实现臂架对软管的下放。而且两个液压油缸的有杆端流出的油液通过第一两位四通电磁阀进行回油。

可选地，如图3所示，速度控制阀组10还可以包括分流集流阀16，分流集流阀16用于串联在第一两位四通电磁阀11的第一工作油口11b和两个液压油缸300的无杆端300a之间。

示例性地，如图3所示，分流集流阀16的集流口16a与第一两位四通电磁阀11的第一工作油口11b连通，分流集流阀16的两个分流口16b用于分别与两个液压油缸300的无杆端300a连通。

在实际应用中，液压控制系统通常会设置在两个l型杆200中的一个上，导致注入两个液压油缸300的油液传输的油路长度不同，两个液压油缸300中的压力存在差异。而且排管装置可滑动地设置直杆100上，当排管装置移动到直杆100的非中心位置时，会造成两个液压油缸的负载不同。而负载的不同会影响到油液在传输的油路中的损失不同，有可能进一步加大两个液压油缸300中的压力差异。当两个液压油缸300中的压力存在差异时，压力较小的液压油缸300先动作，压力较大的液压油缸300后动作，会对臂架造成扭曲。本发明实施例通过增设分流集流阀16，确保两个液压油缸300的压力相同，同时动作，可以有效避免臂架扭曲。

可选地，如图3所示，速度控制阀组10还可以包括第一溢流阀17，第一溢流阀17的控制油口17a和进油口17b用于与两个液压油缸300的有杆端300b连通，第一溢流阀17的出油口17c用于与油箱90连通。当臂架受到外部冲击时，第一溢流阀17可以对液压控制系统进行及时卸荷，保护两个液压油缸。

可选地，如图3所示，速度控制阀组10还可以包括调速阀18，调速阀18串联在第一两位四通电磁阀11的进油口11a和速度控制阀组10的进油口p1之间。调速阀18可以调节注入两个液压油缸的油液流量，控制臂架举升和下放软管的速度。

示例性地，如图3所示，调速阀18的进油口18a与速度控制阀组10的进油口p1连通，调速阀18的出油口18b与第一两位四通电磁阀11的进油口11a连通。

可选地，如图3所示，速度控制阀组10还可以包括第二单向阀19，第二单向阀19串联在第一两位四通电磁阀11的进油口11a和速度控制阀组10的进油口p1之间。

示例性地，如图3所示，第二单向阀19的进油口19a与速度控制阀组10的进油口p1连通，第二单向阀19的出油口19b与第一两位四通电磁阀11的进油口11a连通。

通过增设第二单向阀，可以负载波动冲击液压源，造成液压管损坏。

可选地，如图3所示，液压控制系统还可以包括开关控制阀组20，开关控制阀组20包括第三两位四通电磁阀21。第三两位四通电磁阀21的进油口21a与速度控制阀组10的进油口p1连通，第三两位四通电磁阀21的第一工作油口21b和回油口21d与速度控制阀组10的回油口t1连通，第三两位四通电磁阀21的第二工作油口21c不连通。当第三两位四通电磁阀21的左位得电时，第三两位四通电磁阀21的阀芯向左运动，第三两位四通电磁阀21的进油口21a与第三两位四通电磁阀21的第二工作油口21c连通，第三两位四通电磁阀21的第一工作油口21b与第三两位四通电磁阀21的回油口21d连通；当第三两位四通电磁阀21的左位失电时，第三两位四通电磁阀21的阀芯向右运动，第三两位四通电磁阀21的进油口21a与第三两位四通电磁阀21的第一工作油口21b连通，第三两位四通电磁阀21的第二工作油口21c与第三两位四通电磁阀21的回油口21d连通。

臂架动作(包括举升和下放软管)时，第三两位四通电磁阀21的左位得电，第三两位四通电磁阀21的进油口21a与第三两位四通电磁阀21的第二工作油口21c连通，速度控制阀组10的进油口p1的油液被堵住，液压控制系统处于高压状态。

臂架静止时，第三两位四通电磁阀21的左位失电，第三两位四通电磁阀21的进油口21a与第三两位四通电磁阀21的第一工作油口21b连通，速度控制阀组10的进油口p1的油液直接进入速度控制阀组10的回油口t1，液压控制系统处于卸荷状态。

进一步地，如图3所示，开关控制阀组20还可以包括第二溢流阀22，第二溢流阀22的控制油口22a和进油口22b与第三两位四通电磁阀21的进油口21a连通，第二溢流阀22的出油口22c与速度控制阀组10的回油口t1连通。当速度控制阀组10的压力大于设定压力时，第二溢流阀22可以进行及时卸荷，避免速度控制阀组10的压力过大，确保两个液压油缸的稳定动作。

可选地，如图3所示，液压控制模块还可以包括液压源30，液压源30包括第一电动机31和变量泵32。第一电动机31与变量泵32同轴连接，变量泵32的进油口32a用于与油箱90连通，变量泵32的出油口32b与速度控制阀组10的进油口p1连通。自带液压源，可以确保液压控制系统的运行；同时采用电动机和变量泵的组合实现液压源，实现简单方便。

可选地，如图3所示，液压控制系统还可以包括冷却组件40，冷却机构40包括冷却器41、风扇42、联轴器43和第二电动机44。第二电动机44与联轴器43的第一端固定连接，联轴器43的第二端与风扇42固定连接，风扇42与冷却器41相对设置，冷却器41用于串联在速度控制阀组10的回油口t1与油箱90之间。

示例性地，如图3所示，冷却器41的进油口41a与速度控制阀组10的回油口t1连通，冷却器41的出油口41b用于与油箱90连通。

通过增设冷却组件对油液进行降温，避免油液在运输过程中温度升高而影响到液压控制系统的正常工作；而且冷却器、风扇、联轴器和电动机配合实现的冷却组件，冷却效果好。

可选地，如图3所示，液压控制系统还可以包括过滤组件50，过滤组件50包括过滤器51、第三单向阀52和压差开关53。过滤器51串联在速度控制阀组10的回油口t1与油箱90之间。单向阀52的进油口52a与过滤器51的出油口51b连通，单向阀52的出油口52b与过滤器51的进油口51a连通。压差开关53的两个控制端分别与过滤器51的进油口51a和出油口51b连通。

示例性地，如图3所示，过滤器51的进油口51a与速度控制阀组10的回油口t1连通，过滤器51的出油口51b用于与油箱90连通。

通过过滤器对油液中的杂质进行过滤，可以避免杂质进入液压控制系统而影响到液压控制系统的正常工作。而且通过并联单向阀，可以避免过滤器堵塞时液压控制系统的压降太高。另外，通过并联压差开关，可以在过滤器堵塞时及时报警，提醒工作人员进行处理。

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。