1.3　海洋装备液压传动的优缺点

1.3.1　海洋装备液压传动的优点

液压传动系统重量功率比和重量扭矩比较小，能容量大，这是海洋装备减小体积和重量所需要的。在相同功率下，电动机比液压马达重12～25倍，气动马达也比液压马达重3～7倍；在相同扭矩下，电动机比液压马达重12～150倍，气动马达也比液压马达重3～50倍。

液压传动系统容易获得较大的力或力矩。一般机械传动欲获得很大的力或力矩，要通过一系列复杂的减速，不但结构庞杂、效率低，成本也高。气体传动由于使用单位压力较低，要获得很大的力或力矩需要庞大的气缸，同样不经济。而液压传动由于比较容易使工作液体获得高的单位压力，因而成为工业上需要很大的力或力矩的机械所必需的传动方式。用于海洋开发的大吨位起重机、千吨以上自升式石油钻井平台的升降装置，往往采用这样的液压传动。

液压传动系统能在较大范围内实现无级调速。当液压传动用于主传动时，一般用变量液压泵进行速度调节，速度可从零调节至额定转速（如0～1500r/min）；用于辅助传动（如液压缸进给）时，以调速阀进行无级调节，流量可从0.02L/min调节至100L/min以上，调速比可达5000甚至更高。这正是深海装备（如液压机械手等）所需要的特性。

用压力补偿的变量液压泵，容易在较大范围内实现恒功率调节，在同等功率下，可以有效地提高工作效率、减少辅助时间。压力补偿的自动变量液压泵的特点是：当负载增大时，液压泵可以自动减少排油量，同时提高工作压力，以适应负载的增大；当负载减小时，又可以自动增大排油量，以加快动作完成过程。即在pv值（即压力与速度的乘积）基本恒定的情况下，自动适应工作负荷经常变化的需要。在不增加辅助装置的条件下，恒功率调节范围可达3倍以上，因此在海洋装备负荷经常变化的场合下使用，可以有效地提高工作效率、减少动力消耗。

液压传动系统易于实现慢速转动、直线运动、往复运动和摆动以及由这些运动组合的各种复杂动作，是实现强力机械自动化最好的手段。当需要慢速大扭矩的转动时，用机械传动就需要庞杂的减速机构，而用液压传动只需要一个低速大力矩液压马达就可以了。当需要直线运动、往复运动或摆动时，用机械传动除需要庞杂的减速机构外，还需要诸如螺旋、凸轮、四连杆机构等以实现直线运动、往复运动、摆动等动作，而液压传动则仅需要简单的直线或摆动液压缸就可以了。海洋装备的运动正需要有这样的特点。

液压传动系统传递运动平稳、均匀，无冲击，运动惯性小。由于液压马达体积小、重量轻，并且有油液吸收冲击，因此，它的运动惯性质量不超过同功率电动机的10%。启动中等功率电动机需要1～2s，而启动同功率液压马达不超过0.1s。在高速换向（50～60m/min）时用液压换向，冲击大为减少。这些特点对于提高海中作业机械动作的准确性、灵敏度和效率有利。

液压传动系统易于防止过载，避免机械、人身事故。由于液压传动可用溢流阀调节和控制最高压力，在负荷（压力）达到最高时，油液便安全溢流回油箱，可避免超载和由此引起的事故，这一点对于海中工作的遥控机械显得更重要。

液压传动油缸与高压压缩空气并联，形成一强弹性体，可在大吨位和大行程（500t以上负荷和10m以上行程）的范围作运动补偿。这正是在恶劣海况下进行石油钻井、海上提吊重物及输送人员或物资所配备压力补偿或恒张力装置所必需的。

液压传动比机械传动更容易按不同位置和空间布局。例如机械传动需要万向轴、锥齿轮、链条等；而液压传动则只要按实际需要将液压执行器（液压缸、液压马达等）放在理想位置，然后用软管连接就可以了。

液压传动系统操纵性好。操纵性的好坏是看它是否便于操纵，便于控制力和速度、控制运动和停止，且控制力小（即操纵灵活轻巧）等。由于液压传动可以方便地采用以电磁阀为先导的液动换向等放大装置，因此它是当今任何强力机械进行控制和操纵都不可缺少的环节，这是它突出的优点之一，也是当今海洋装备普遍采用的操纵控制所必需的。

液压传动大都用油或水基添加润滑防蚀剂为工作介质，自润滑性能好，工作元件寿命较长。

液压元件通用性强，容易实现标准化、系列化和通用化，便于组织批量生产，从而可以大大节约成本，减少开支。

液压传动与无线电、电力、气动相配合，可以创造出各方面性能良好、自动化程度较高的传动和控制系统，是采用微处理机实现遥控、自动控制、程序控制、数控等不可缺少的重要的组成躯干。

液压传动与电驱动相比，在海洋环境中特别是在海水中易于实现密封、易于防腐蚀和防爆，也不会像电驱动那样渗入海水会造成短路等故障，因而广泛应用于在海中或海底的工作机械、甲板机械和在石油天然气开发的防爆区工作的机械。

1.3.2　海洋装备液压传动的缺点

液压传动难以避免出现泄漏。近年来，由于密封结构的改进，液压传动的外泄漏已有明显的减少，甚至可以完全避免，但内泄漏是难以避免的。由于泄漏引起容积损失，因此影响了效率。

由于油的黏度随温度变化会引起工作状态不稳定，在高温或超低温条件下工作时，需用特殊流体介质。此外，油易于氧化，必须定期（一般为半年）换油。但近年来采用水基的润滑、防蚀添加剂作为液压传动介质，不但降低了成本，还在某种程度上提高了性能。

液压元件制造精密，使用维修技术条件要求较高；空气易渗入液压系统，可能引起系统的振动、爬行、噪声等不良现象；由于液压传动有明显的压力损失，因此不能用于远距离的传动。

基于油压的海洋设备液压技术的研究还需要以下几点内容的进步与提升：

① 适用于全海深的大功率、大流量高压泵、阀及其相关元件的研制；

② 适合深海作业服役环境的液压系统关键元件的研究与制造技术；

③ 超深海作业时的液压系统渗漏问题有待进一步解决；

④ 多数海洋装备布局规划与尺寸有限，因此需要减轻液压系统与元件重量、减小尺寸与制造维护成本；

⑤ 液压系统的密封与压力补偿技术有待加强。