Разъяснение стандарта ISO 24616:2020 «Краны. Гидравлические системы»

📌ISO 24616:2020《起重机 液压系统 设计原则与安全要求》是起重机液压系统的综合标准。标准规定了起重机液压系统的设计原则、安全要求、元件选型和试验方法,覆盖流动式起重机、塔式起重机和工业起重机液压系统的全生命周期管理。


液压系统设计原则

ISO 24616:2020规定的起重机液压系统设计原则包括——安全优先原则——液压系统的设计必须确保在任何故障模式下(包括液压泵损坏、管路破裂、电源中断等)都不会造成起重机的失控(吊载自由坠落或臂架失控下降)。本安设计原则——优先采用不依赖外部动力和电子控制的机械式安全装置(如液压锁、平衡阀),对控制安全回路采用冗余设计(双回路或并联安全阀)。

失效保护原则——系统发生故障时应自动回退到安全状态或保持在当前安全位置(如平衡阀在控制油路失压时自动锁闭液压缸)。可维护性原则——液压元件应布置在便于检修的位置,液压管路应设置测压接口和排气阀,液压油箱应设油位计、油温表和磁性过滤器。标准还要求液压系统的额定工作压力不超过液压泵额定压力的85%,长期工作压力不超过70%。


起重机液压系统原理示意图


安全阀与锁紧装置

标准对液压系统安全保护元件的要求——平衡阀(counterbalance valve)——在起升液压缸和变幅液压缸上必须设置平衡阀,其设定压力为负载产生压力的1.3~1.5倍。平衡阀应直接安装在液压缸上(不通过管路连接),即使管路破裂也能锁定负载。液压锁(hydraulic lock)——支腿液压缸上必须设置双向液压锁,防止支腿在起重作业中自行缩回,液压锁的设定压力≥系统额定压力的1.25倍。

溢流阀(relief valve)——每台液压泵的输出口应设置溢流阀,溢流阀的设定压力不得超过系统额定压力的1.1倍。管路破裂保护阀(burst hose protection valve)——在起升马达和液压缸的进回油管路上应设置管路破裂保护阀,当流量超过额定值1.5倍时自动关闭。标准还要求所有安全阀应具备铅封或锁闭功能,防止操作人员擅自调整设定值。

安全阀设定
≤1.1倍额定
平衡阀倍数
1.3~1.5倍
液压锁倍数
≥1.25倍
破裂保护
1.5倍流量
工作压力比
≤70%额定
过滤精度
≤10μm
安全元件 Место установки 设定值 动作方式 冗余要求
平衡阀 起升/变幅缸 1.3~1.5倍负载 控制油卸压锁闭 每个缸独立
液压锁 支腿缸 ≥1,25-кратная номинальная 双液控单向阀 双向锁紧
溢流阀 液压泵出口 ≤1.1倍额定 先导式/直动式 每泵1个
破裂阀 马达/缸管路 ≥1.5倍流量 流量触发关闭 关键回路
防气蚀阀 液压缸底部 负压开启 补充防气蚀 ——

过滤与污染控制

标准对液压系统的过滤和污染控制提出了明确要求——液压油过滤精度——起升机构液压系统不低于NAS 8级(ISO 4406 18/15/13),一般液压系统不低于NAS 9级。液压油过滤器设置——回油过滤器精度≤10μm、高压管路过滤器精度≤5μm(伺服阀系统≤3μm)、吸油过滤器精度≤100μm。过滤器应设旁通阀和堵塞指示器(当压差超过设定值时指示或报警)。

液压油的性能和更换周期——液压油应选择抗磨液压油(HM型)或低温液压油(HV型),粘度等级按环境温度选择(-20℃~+40℃推荐VG46、-30℃~+30℃推荐VG32、0℃~+50℃推荐VG68)。液压油的更换周期——正常环境每2000h或每年更换一次,恶劣环境每1000h更换一次。换油时应彻底清洗油箱和管路,新油注入前应过滤至NAS 7级。油温控制——最佳工作温度30~55℃,超过65℃应停机检查冷却系统。


试验方法与检验要求

标准规定的液压系统试验包括密封性试验、耐压试验、功能试验和效率试验。密封性试验——在额定工作压力的1.25倍下保压10min,检查各静密封部位有无渗漏。耐压试验——在额定工作压力的1.5倍下保压3min,检查系统有无永久变形或破坏。功能试验——逐项测试各机构动作的平稳性、响应速度和极限位置——起升机构起降≥5次、回转机构正反≥3圈、变幅机构全行程≥3次。

克鲁德重工的起重机液压系统出厂前均按ISO 24616:2020完成全项试验,检测数据建档备查。液压系统装配在清洁度可控的装配间进行——环境洁净度等级10000级、液压管路清洗至NAS 7级、液压元件装配前经颗粒计数器检测合格。液压系统采用进口密封件和管路接头,有效降低系统的泄漏率。

Пункты испытаний 试验条件 Критерии оценки 检验类型
密封性试验 1.25倍压力×10min 无渗漏 出厂全检
耐压试验 1.5倍压力×3min Без остаточной деформации Типовые испытания
Функциональные испытания 全行程×3~5次 动作平稳 出厂全检
清洁度检测 颗粒计数器 NAS≤8级 出厂全检
效率试验 额定工况测试 系统效率≥80% Типовые испытания

Часто задаваемые вопросы

问:起重机液压系统的核心设计原则是什么?

答:安全优先原则——任何故障模式下不得造成负载失控;本安设计原则——优先采用机械式安全装置;失效保护原则——故障时自动回退安全状态;可维护性原则——元件布置便于检修。

问:平衡阀为什么要直接安装在液压缸上?

答:平衡阀直接安装在液压缸上可以消除管路破裂导致负载失控的风险。如果平衡阀通过管路与液压缸连接,一旦管路破裂平衡阀将失去控制作用,负载可能自由坠落。直接安装是最可靠的安全设计。

问:液压系统的过滤精度如何选择?

答:起升机构≥NAS 8级(ISO 4406 18/15/13),一般系统≥NAS 9级。回油过滤器≤10μm,高压管路过滤器≤5μm。过滤精度不足会加速液压元件磨损。克鲁德重工液压系统标配高压管路过滤器。

问:液压油温超过65℃应该如何处理?

答:立即停机检查——冷却系统(散热器、冷却风机、油路是否堵塞)、液压泵是否内泄漏过大、环境温度是否过高。排除故障并待油温降至正常工作温度后再开机。长期高温会加速液压油氧化变质。

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