高爐泥炮液壓系統(tǒng)功率匹配的研究與應(yīng)用

摘要：高爐泥炮是高爐生產(chǎn)的重點設(shè)備之一。泥炮的液壓系統(tǒng)中，存在一定的定量泵，而定量泵在運行過程中由于能源利用率偏低，造成管路中出現(xiàn)噪音和管路振動，室油溫升高過快，大大縮短了備件的使用壽命，通過改造后，保證了高爐泥炮液壓系統(tǒng)正常運行，為高爐的穩(wěn)定順行創(chuàng)造了良好的條件。

關(guān)鍵詞：高爐 泥炮 液壓系統(tǒng)

前言

高爐泥炮是高爐生產(chǎn)的重點設(shè)備之一[1]，泥炮能否正常工作，直接關(guān)系到高爐的生產(chǎn)能否順行。傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的設(shè)計主要考慮系統(tǒng)的工作能力、可靠性及成本，不太注意系統(tǒng)的效率[2]。系統(tǒng)的效率大多在50%左右，造成能量損耗過大，因此其節(jié)能的潛力很大。而造成液壓系統(tǒng)效率低的根本原因是功率不匹配。提高液壓系統(tǒng)效率的基本途徑，是使系統(tǒng)的輸入功率與執(zhí)行元件的輸出功率相匹配，功率匹配程度愈高，系統(tǒng)效率愈高。

本文針對山東鋼鐵萊蕪分公司煉鐵廠高爐泥炮液壓系統(tǒng)的現(xiàn)狀，介紹定量泵液壓系統(tǒng)的功率匹配方法與節(jié)能途徑。

1.液壓傳動的特點

①體積小、重量輕、單位重量輸出的功率大；②在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速；③操縱控制方便，與微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的結(jié)合已成為實現(xiàn)自動化的重要手段；④慣性小、響應(yīng)快；⑤易實現(xiàn)過載保護，安全性好，采用礦物油作工作介質(zhì)，自潤滑性能好。

2.高爐泥炮液壓系統(tǒng)設(shè)備簡介

該液壓系統(tǒng)使用40#抗磨液壓油。加油時油液必須超過上部液位計刻度。運行前應(yīng)確保液壓站與油缸連接的管路經(jīng)過清洗，以及液壓油符合清潔要求。使用前點動電動機，確定電機旋轉(zhuǎn)方向正確。本液壓站泵組額定壓力為20MPa，液壓站37KW泵組采用手動變量柱塞泵，如系統(tǒng)需要采用較高壓力，可人為調(diào)低油泵流量，調(diào)高溢流閥壓力（最高壓力不應(yīng)超過25MPa），并在調(diào)整過程中注意觀察電機電流不得超過其額定電流。

3.定量泵液壓系統(tǒng)

定量泵液壓系統(tǒng)是定量泵供油，用節(jié)流調(diào)速的方法調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的速度。其功率損失較大，效率低，但由于結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，仍被各行業(yè)廣泛地應(yīng)用。造成定量泵液壓系統(tǒng)效率低的根本原因是定量泵的輸出壓力、流量與負載所需的壓力、流量不匹配，產(chǎn)生溢流、節(jié)流和卸荷能量損失。因此定量泵液壓系統(tǒng)的節(jié)能途徑就是盡可能的使系統(tǒng)的輸入功率與執(zhí)行元件的輸出功率相匹配。

定量泵液壓系統(tǒng)中單定量泵供油是最簡單的回路。但這種回路只適用于恒壓力、恒流量的載荷類型。如果用在多負載多速度的工作循環(huán)中，則效率在35%以下。因此，根據(jù)功率匹配的原理，對多負載多速度液壓機械，可選用多泵驅(qū)動回路。圖1是由三個定量泵組成的驅(qū)動回路，由控制閥4、5、6控制向系統(tǒng)供油，可得七種流量組合（若用四臺泵，可組合出十五種流量），這種多泵驅(qū)動回路用于多負載、多種速度的液壓機械， 比用單泵驅(qū)動， 可以節(jié)能50%以上。

1 高壓小流量泵；2、3 低壓大流量泵；4、5、6 程序控制器

在定量泵系統(tǒng)，采用恒功率調(diào)速的方法也可提高系統(tǒng)效率。恒功率調(diào)速的調(diào)速特性類似于恒功率變量液壓系統(tǒng)，但成本較低。泵輸出流量QS =const，泵輸出壓力油液P作用在壓力自動控制節(jié)流閥的控制活塞S1和節(jié)流閥芯S2上。

當(dāng)系統(tǒng)壓力小于閥4的調(diào)定值時，即PS1≤PS2+kX0時，由于節(jié)流閥口未開，閥口通流面積a=0，經(jīng)閥口的溢流量QL=0，因而進入執(zhí)行元件的流量QC=QS-QL=QS，此時，執(zhí)行元件具有最大速度。

當(dāng)系統(tǒng)壓力大于閥的調(diào)定值，即PS1>PS2+kX0 時，節(jié)流閥閥芯上移，閥口開啟，a>0，部份液流經(jīng)節(jié)流閥口溢流，進入執(zhí)行元件的流量QC =QS-QL4.結(jié)論

在山東鋼鐵萊蕪分公司煉鐵廠泥炮的液壓系統(tǒng)中，存在一定的定量泵，而定量泵在運行過程中由于能源利用率偏低，造成管路中出現(xiàn)噪音和管路振動，室油溫升高過快，大大縮短了備件的使用壽命，通過改造后，保證了高爐泥炮液壓系統(tǒng)正常運行，為高爐的穩(wěn)定順行創(chuàng)造了良好的條件。

參考文獻：

[1]尹富榮.開鐵口機霧化系統(tǒng)在衡鋼高爐上的應(yīng)用[J].金屬材料與冶金工程，2011（4）：41-43

[2]張守喜.本鋼新1號高爐移蓋機和開鐵口機改造實踐[J].本鋼技術(shù)，2011（5）：23-25

作者簡介：

白耀歡（1979.1—），甘肅省白銀市人，畢業(yè)于蘭州理工大學(xué)熱能與動力工程專業(yè)，山鋼集團萊蕪分公司煉鐵廠運行車間工程師，主要研究方向：冶金設(shè)備管理。