1.3　海洋裝備液壓傳動的優缺點

1.3.1　海洋裝備液壓傳動的優點

液壓傳動系統重量功率比和重量扭矩比較小，能容量大，這是海洋裝備減小體積和重量所需要的。在相同功率下，電動機比液壓馬達重12～25倍，氣動馬達也比液壓馬達重3～7倍；在相同扭矩下，電動機比液壓馬達重12～150倍，氣動馬達也比液壓馬達重3～50倍。

液壓傳動系統容易獲得較大的力或力矩。一般機械傳動欲獲得很大的力或力矩，要通過一系列復雜的減速，不但結構龐雜、效率低，成本也高。氣體傳動由于使用單位壓力較低，要獲得很大的力或力矩需要龐大的氣缸，同樣不經濟。而液壓傳動由于比較容易使工作液體獲得高的單位壓力，因而成為工業上需要很大的力或力矩的機械所必需的傳動方式。用于海洋開發的大噸位起重機、千噸以上自升式石油鉆井平臺的升降裝置，往往采用這樣的液壓傳動。

液壓傳動系統能在較大范圍內實現無級調速。當液壓傳動用于主傳動時，一般用變量液壓泵進行速度調節，速度可從零調節至額定轉速（如0～1500r/min）；用于輔助傳動（如液壓缸進給）時，以調速閥進行無級調節，流量可從0.02L/min調節至100L/min以上，調速比可達5000甚至更高。這正是深海裝備（如液壓機械手等）所需要的特性。

用壓力補償的變量液壓泵，容易在較大范圍內實現恒功率調節，在同等功率下，可以有效地提高工作效率、減少輔助時間。壓力補償的自動變量液壓泵的特點是：當負載增大時，液壓泵可以自動減少排油量，同時提高工作壓力，以適應負載的增大；當負載減小時，又可以自動增大排油量，以加快動作完成過程。即在pv值（即壓力與速度的乘積）基本恒定的情況下，自動適應工作負荷經常變化的需要。在不增加輔助裝置的條件下，恒功率調節范圍可達3倍以上，因此在海洋裝備負荷經常變化的場合下使用，可以有效地提高工作效率、減少動力消耗。

液壓傳動系統易于實現慢速轉動、直線運動、往復運動和擺動以及由這些運動組合的各種復雜動作，是實現強力機械自動化最好的手段。當需要慢速大扭矩的轉動時，用機械傳動就需要龐雜的減速機構，而用液壓傳動只需要一個低速大力矩液壓馬達就可以了。當需要直線運動、往復運動或擺動時，用機械傳動除需要龐雜的減速機構外，還需要諸如螺旋、凸輪、四連桿機構等以實現直線運動、往復運動、擺動等動作，而液壓傳動則僅需要簡單的直線或擺動液壓缸就可以了。海洋裝備的運動正需要有這樣的特點。

液壓傳動系統傳遞運動平穩、均勻，無沖擊，運動慣性小。由于液壓馬達體積小、重量輕，并且有油液吸收沖擊，因此，它的運動慣性質量不超過同功率電動機的10%。啟動中等功率電動機需要1～2s，而啟動同功率液壓馬達不超過0.1s。在高速換向（50～60m/min）時用液壓換向，沖擊大為減少。這些特點對于提高海中作業機械動作的準確性、靈敏度和效率有利。

液壓傳動系統易于防止過載，避免機械、人身事故。由于液壓傳動可用溢流閥調節和控制最高壓力，在負荷（壓力）達到最高時，油液便安全溢流回油箱，可避免超載和由此引起的事故，這一點對于海中工作的遙控機械顯得更重要。

液壓傳動油缸與高壓壓縮空氣并聯，形成一強彈性體，可在大噸位和大行程（500t以上負荷和10m以上行程）的范圍作運動補償。這正是在惡劣海況下進行石油鉆井、海上提吊重物及輸送人員或物資所配備壓力補償或恒張力裝置所必需的。

液壓傳動比機械傳動更容易按不同位置和空間布局。例如機械傳動需要萬向軸、錐齒輪、鏈條等；而液壓傳動則只要按實際需要將液壓執行器（液壓缸、液壓馬達等）放在理想位置，然后用軟管連接就可以了。

液壓傳動系統操縱性好。操縱性的好壞是看它是否便于操縱，便于控制力和速度、控制運動和停止，且控制力小（即操縱靈活輕巧）等。由于液壓傳動可以方便地采用以電磁閥為先導的液動換向等放大裝置，因此它是當今任何強力機械進行控制和操縱都不可缺少的環節，這是它突出的優點之一，也是當今海洋裝備普遍采用的操縱控制所必需的。

液壓傳動大都用油或水基添加潤滑防蝕劑為工作介質，自潤滑性能好，工作元件壽命較長。

液壓元件通用性強，容易實現標準化、系列化和通用化，便于組織批量生產，從而可以大大節約成本，減少開支。

液壓傳動與無線電、電力、氣動相配合，可以創造出各方面性能良好、自動化程度較高的傳動和控制系統，是采用微處理機實現遙控、自動控制、程序控制、數控等不可缺少的重要的組成軀干。

液壓傳動與電驅動相比，在海洋環境中特別是在海水中易于實現密封、易于防腐蝕和防爆，也不會像電驅動那樣滲入海水會造成短路等故障，因而廣泛應用于在海中或海底的工作機械、甲板機械和在石油天然氣開發的防爆區工作的機械。

1.3.2　海洋裝備液壓傳動的缺點

液壓傳動難以避免出現泄漏。近年來，由于密封結構的改進，液壓傳動的外泄漏已有明顯的減少，甚至可以完全避免，但內泄漏是難以避免的。由于泄漏引起容積損失，因此影響了效率。

由于油的黏度隨溫度變化會引起工作狀態不穩定，在高溫或超低溫條件下工作時，需用特殊流體介質。此外，油易于氧化，必須定期（一般為半年）換油。但近年來采用水基的潤滑、防蝕添加劑作為液壓傳動介質，不但降低了成本，還在某種程度上提高了性能。

液壓元件制造精密，使用維修技術條件要求較高；空氣易滲入液壓系統，可能引起系統的振動、爬行、噪聲等不良現象；由于液壓傳動有明顯的壓力損失，因此不能用于遠距離的傳動。

基于油壓的海洋設備液壓技術的研究還需要以下幾點內容的進步與提升：

① 適用于全海深的大功率、大流量高壓泵、閥及其相關元件的研制；

② 適合深海作業服役環境的液壓系統關鍵元件的研究與制造技術；

③ 超深海作業時的液壓系統滲漏問題有待進一步解決；

④ 多數海洋裝備布局規劃與尺寸有限，因此需要減輕液壓系統與元件重量、減小尺寸與制造維護成本；

⑤ 液壓系統的密封與壓力補償技術有待加強。