雙保壓回路液壓站設(shè)計

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引言

液壓站是液壓系統(tǒng)中重要的部件總成，整個液壓系統(tǒng)的動力輸出都來自于液壓站，因此液壓站設(shè)計的可靠性和穩(wěn)定性對整個液壓系統(tǒng)影響很大。一套設(shè)備的液壓系統(tǒng)往往對液壓站有如下要求：油壓穩(wěn)定，不能有太大波動；油液溫度不能太高；外部電源突然斷電或出現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時能給油缸等動力元件提供可靠保護(hù)。因此，一個可靠性高、穩(wěn)定性好的液壓站對整個液壓系統(tǒng)和設(shè)備穩(wěn)定運行至關(guān)重要。

根據(jù)本研究液壓站的特點，下面從液壓站原理出發(fā)對液壓站的設(shè)計進(jìn)行介紹。

1　液壓站原理

液壓站按單一故障保護(hù)原則設(shè)計，設(shè)計兩套回路，其中一套作為備用回路以便在其中一套回路發(fā)生故障時保證系統(tǒng)正常供油，圖1為液壓站系統(tǒng)原理圖。如圖1 所示，液壓站有A、B兩條相同回路，其中B回路為備用回路，正常工作時只有A回路運行，只有當(dāng)A回路出現(xiàn)故障時，B回路才啟動工作。在正常工作時，A回路中電機啟動帶動液壓泵供油，輸出壓力，同時為蓄能器充油，經(jīng)過單向閥，再經(jīng)過減壓閥調(diào)節(jié)壓力達(dá)到系統(tǒng)需要的準(zhǔn)確壓力。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)液壓動力元件停止工作時，由蓄能器為整個回路提供壓力保障，保證系統(tǒng)內(nèi)維持穩(wěn)定壓力，蓄能器處壓力繼電器檢測蓄能器壓力，當(dāng)蓄能器內(nèi)壓力達(dá)到最大設(shè)定值時電機停止轉(zhuǎn)動，液壓泵停止供油，當(dāng)蓄能器內(nèi)壓力沒達(dá)到最大設(shè)定值時，液壓泵繼續(xù)為蓄能器充油直至達(dá)到蓄能器最大設(shè)定壓力值。當(dāng)液壓站再次工作時，先由充滿壓力的蓄能器為系統(tǒng)供油，輸出壓力，同時蓄能器內(nèi)壓力降低，此時電機啟動為蓄能器充油，同時為系統(tǒng)供油輸出壓力。蓄能器能夠保證系統(tǒng)內(nèi)壓力維持在一定的范圍內(nèi)，維持系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定；油液經(jīng)過減壓閥降壓后，油液壓力脈動變小，在降壓輸出準(zhǔn)確壓力的同時還起到穩(wěn)壓的作用。

1.油箱　2.液壓泵　3.單向閥　4.壓力繼電器　5.比例減壓閥 6.安全閥　7.蓄能器　8.壓力表　9.截止閥

液壓站A、B兩回路之間的切換是依靠兩回路減壓閥設(shè)定壓力值不同來實現(xiàn)的。A回路減壓閥設(shè)定壓力值高于B回路壓力值，這樣在A回路工作時，B回路由于減壓壓力值低于A回路供油壓力，所以在供油口處B回路不會供油，當(dāng)A回路出現(xiàn)故障時，由于供油口壓力值降低，當(dāng)供油口壓力下降到小于B回路減壓閥設(shè)定壓力值時，此時B回路經(jīng)減壓閥后壓力大于供油口出壓力，B回路開始工作供油，實現(xiàn)了A、B兩回路之間的自動切換。

2　液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1　液壓站結(jié)構(gòu)布局

液壓站的總體布置方式分為集中式和分散式兩種，如圖2 所示，為液壓站的結(jié)構(gòu)布局形式。

液壓站的設(shè)計布局需要在滿足液壓系統(tǒng)功能前提下，盡可能地減小液壓站振動，保證液壓站的穩(wěn)定。如果液壓站采用分散布置則會造成資源浪費、油管和線路雜亂的問題，而且會給檢修帶來困難。從降低液壓站振動對液壓系統(tǒng)的影響方面考慮，同時為了液壓站布局美觀和檢修方便，采用獨立的集中式布置更為合理有效。

2.2　液壓站主要部件

1) 液壓動力裝置

液壓站的動力來自于液壓動力源裝置， 其主要由液壓泵、蓄能器和液壓油箱組成。液壓動力源裝置是液壓站的重要組成部分，很多液壓系統(tǒng)油壓不穩(wěn)定，液壓站噪聲大，故障多，其很大部分原因是這部分設(shè)計不合理導(dǎo)致。本液壓站的動力裝置中，采用了液壓泵和蓄能器共同作為動力輸出的設(shè)計，液壓泵為蓄能器提供儲存的能量，蓄能器則通過儲存的能量保證在泵不工作的情況下維持系統(tǒng)的油液供應(yīng)和壓力穩(wěn)定，同時蓄能器還起到應(yīng)急供油的作用。

圖2　液壓站結(jié)構(gòu)布局圖

2) 液壓控制裝置

液壓控制裝置是液壓系統(tǒng)中各類控制閥及其連接件的統(tǒng)稱，而各類液壓元件的連接又有管式連接、板式連接和集成連接三種。本液壓站液壓控制裝置采用集成連接，將各個閥門集成連接在一塊整體閥板上，如圖3所示，為液壓控制裝置組件圖。這種集成的液壓控制裝置，沒有了各個閥門之間管路的連接，增加了閥門安裝的空間，提高了控制裝置整體的可靠性。

圖3　液壓控制裝置組件圖

3　液壓站安全保護(hù)措施

液壓站安全保護(hù)措施設(shè)置如下。

1) 供油壓力監(jiān)測及安全保護(hù)

在液壓站供油口端的不同位置設(shè)置兩套相互獨立的壓力監(jiān)測裝置，保證在其中一套壓力檢測裝置出現(xiàn)故障時，另一套能正常工作。

供油口同時設(shè)置兩路獨立的觸發(fā)壓力可調(diào)的安全閥，觸發(fā)壓力均設(shè)定為系統(tǒng)工作最高壓力，以保證在減壓閥失效導(dǎo)通、液壓用戶設(shè)備沖擊等工況下進(jìn)油口壓力不超過系統(tǒng)最高工作壓力。當(dāng)出現(xiàn)上述工況時，檢測供油口油壓達(dá)到最高檢測壓力值，回路會發(fā)出報警，同時工作回路電機停止工作，供油口壓力降低，回路自動切換至備用回路工作；當(dāng)液壓站出現(xiàn)管路或元件泄漏時，導(dǎo)致供油口壓力降低，供油口壓力檢測低于設(shè)定值時，發(fā)出報警，回路自動切換至備用回路工作。

如果該安全閥本身事故導(dǎo)致供油口供油不正常，可通過手動關(guān)閉該回路的終端截止閥將其斷開。在檢修期間，供油口部分的壓力可以通過調(diào)整這兩個安全閥的觸發(fā)壓力來卸壓。

2) 蓄能器壓力監(jiān)測

每套回路的蓄能器部分均設(shè)置兩套壓力監(jiān)測裝置，一套為可遠(yuǎn)程傳遞的電信號，一套為就地顯示信號。此部分的監(jiān)測信號能就地觀測，同時能進(jìn)行遠(yuǎn)程傳遞并作為液壓泵電機的控制信號。當(dāng)檢測到油壓值到達(dá)蓄能器最高壓力，液壓泵停止工作；當(dāng)檢測到油壓值低于蓄能器最高壓力，液壓泵開始工作，為蓄能器和系統(tǒng)供油。

3) 蓄能器溢流和卸壓裝置

在每套回路的蓄能器設(shè)置可調(diào)壓力的溢流閥。正常工作狀態(tài)下，此溢流閥的觸發(fā)壓力設(shè)置為蓄能器的最高工作壓力，保證在液壓泵電機無法停止的事故情況下蓄能器內(nèi)的壓力不超過最高工作壓力。在回路發(fā)生故障時，回路切換完成后可以調(diào)整溢流閥的觸發(fā)壓力將蓄能器內(nèi)壓力降低到最低，再打開蓄能器與回油過濾器之間的截止閥，能夠?qū)⑿钅芷鲀?nèi)的油液送回油箱，便可對蓄能器進(jìn)行檢查維修。

4) 液壓站的減震

在液壓站支架底部四個支撐腿位置，每個支撐腿下面安裝有一個減震墊，減震墊通過地腳螺栓固定在地面上，這樣降低了地震或發(fā)生外部震動情況下對液壓站的影響，保證了液壓站在發(fā)生此類情況下的完整性和穩(wěn)定性。

4　結(jié)論

本液壓站采用雙保壓回路的設(shè)計，兩條回路之間自動切換，大大提高了液壓站的穩(wěn)定性和可靠性。這種保壓回路的設(shè)計不僅保證了系統(tǒng)油壓的穩(wěn)定，同時通過采用蓄能器保壓降低了液壓站能量的浪費，節(jié)約了能源。本液壓站回路安全措施的設(shè)計上也能夠滿足液壓站在各種事故情況下的監(jiān)控、報警和安全保護(hù)，保證了整個液壓站的安全可靠。

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