液控單向閥在生產(chǎn)中的應(yīng)用實踐

吳麗娜

(安陽鋼鐵股份有限公司)

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液控單向閥在生產(chǎn)中的應(yīng)用實踐

吳麗娜

(安陽鋼鐵股份有限公司)

介紹了單向閥及液控單向閥結(jié)構(gòu)及工作原理，將液控單向閥在液壓系統(tǒng)中與其它閥配合使用，可保證使用的安全性和穩(wěn)定性，操作簡單、可維護性強，在具體的生產(chǎn)實踐中取得了良好的應(yīng)用效果。

液控單向閥原理配合應(yīng)用

0　前言

安鋼150 t精煉爐投產(chǎn)之初，爐蓋升降缸在升降過程中，性能相當不穩(wěn)定，后經(jīng)對液壓系統(tǒng)進行分析，發(fā)現(xiàn)主要問題為液控單向閥鎖緊精度問題，但由于單向閥本身結(jié)構(gòu)及在鎖緊較大缸徑液壓缸存在的缺陷，考慮在液壓系統(tǒng)設(shè)計 時應(yīng)配合其它閥共同組成控制系統(tǒng)，以提高其鎖緊精度，減少生產(chǎn)事故發(fā)生。如鋼包頂升液壓缸等較大缸徑柱塞缸升降液壓控制系統(tǒng)，控制不當易發(fā)生液壓缸突然失壓下落、鎖緊位置精度不準、生產(chǎn)過程中液壓缸緩慢下降等事故發(fā)生。故本文主要結(jié)合生產(chǎn)實踐重點介紹了液控單向閥在煉鋼液壓控制系統(tǒng)中的應(yīng)用原理及實際應(yīng)用狀況。

1　單向閥的分類及原理

單向閥分為普通單向閥和液控單向閥兩種，液控式單向閥又分為內(nèi)泄式和外泄式。

1.1普通單向閥的結(jié)構(gòu)及工作原理

普通單向閥的功能主要控制油液只能向一個方向流動，不能反向倒流，其結(jié)構(gòu)[1]如圖1所示。當壓力油從進油口P1流入時，以自身的壓力壓縮彈簧開啟閥口，經(jīng)閥芯上四個徑向孔及閥芯內(nèi)孔從P2流出，實現(xiàn)正向?qū)?，如果壓力油從P2進入時，在彈簧和壓力油的作用下，使閥口關(guān)閉，油液無法從P1口流出，即反向截止。

1.2液控單向閥的結(jié)構(gòu)及工作原理

圖1　單向閥結(jié)構(gòu)示意圖

圖2　液向單向閥結(jié)構(gòu)示意圖

液控單向閥比普通單向閥多一個控制K，控制活塞1和頂桿2。當控制口K處無壓力油作用時，液控單向閥與普通單向閥工作相同，即壓力油從P1口進入時，可以從P2口流出。反之，壓力油從P2口進入時而不能從P1口流出，其結(jié)構(gòu)[2]如圖2所示。

當控制口K處通入壓力油時，控制活塞1的左側(cè)受壓力作用，右側(cè)和泄油口相通，活塞右移，通過頂桿2將閥芯3頂開，使油口P2與P1相通，油液流動方向可以自由改變。即液控單向閥可反向可控開啟，油液可以在二個方向上自由通過。所以液控單向閥在柱塞缸上應(yīng)用較多。

但當油液反向流動時，反向進油腔的壓力P2通常較高，閥芯壓在閥座上的力也較高，因此控制活塞開啟的控制壓力也必須很大才能頂開閥芯，這樣即增加了控制回路的功率消耗，又影響了液控單向閥的工作可靠性。為解決這一問題，在單向閥的錐閥中裝一更小的錐閥芯，即卸荷閥芯，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。這種液壓式液控單向閥，當控制油將控制活塞頂起時，先將卸荷閥芯頂起，由于該閥芯承壓面積很小，所以無需多大力即可將其先行頂開，使P1口與P2口通過卸荷閥芯圓桿上的小缺口相互溝通，使P2口卸壓。這樣控制活塞就不必再用很大的力即可將主閥芯頂開到額定的開度，讓油流反向順利通過。實現(xiàn)缸中液體的平穩(wěn)釋壓。

圖3　帶卸荷閥芯液控單向閥

另外，液控單向閥還分為內(nèi)泄式和外泄式[3]，外泄式液控式單向閥主要用于反向出油腔P1油流背壓較高的場合，以便降低最小控制壓力,節(jié)省控制功率。內(nèi)泄式液控單向閥主要用于反向出油腔油流無背壓或背壓很小的場合。

2　液控單向閥的應(yīng)用實踐

液控單向閥在液壓系統(tǒng)中主要有以下幾種功能[4]，即鎖緊液壓缸、防止立置液壓缸自重下落、管路破裂時防止負載失壓、避免執(zhí)行器在液壓閉鎖時爬行或漂移、作充液閥、用于液壓系統(tǒng)保壓與釋壓等。但是在使用過程中，為發(fā)揮出更好的應(yīng)用效果，一般需要和其他閥門配合使用。

2.1雙液控單向閥的應(yīng)用

采用雙液壓鎖作鎖緊回路，可保證可靠的鎖緊，與其配合使用的換向閥應(yīng)采用H型或Y型。這樣當換向閥處于中位時，AB兩油口直通油箱，背壓較小，液控單向閥才能立即關(guān)閉，活塞停止運動并被鎖緊。否則(例如采用O型閥)，往往因單向閥控制腔壓力油被封閉而不能立即泄壓，直到換向閥內(nèi)泄后才能使液控單向閥控制油口徹底關(guān)閉，然后液控單向閥關(guān)閉，會嚴重影響其鎖緊精度，這與鋼鐵生產(chǎn)的生產(chǎn)要求是及其不匹配的。安鋼3#LF爐爐蓋升降液壓系統(tǒng)便采用了雙液控單向閥，如圖4所示。

圖4　安鋼3# LF爐爐蓋升降改造前與改造后液壓原理圖

從圖4可以看出，液控單向閥在回路中起保壓作用，可鎖定控制爐蓋在任意位置停留。爐蓋上升時，換向閥右側(cè)得電，液壓油經(jīng)P口到A口經(jīng)單向調(diào)速閥1及液控單向閥通過液壓缸實現(xiàn)爐蓋上升。爐蓋上升結(jié)束，電磁換向閥回到中位，壓力油停止供油。但液壓鎖在關(guān)閉的過程中受閥進出口壓差的影響，閥芯回位需要一定時間，即液壓鎖不能被立即關(guān)閉，同時液壓缸內(nèi)的油液經(jīng)液控單向閥反向通過換向閥中位經(jīng)A口到T口回油箱，導(dǎo)致爐蓋下落一定行程，直到液壓鎖徹底關(guān)閉，爐蓋才被鎖定。即爐蓋上升結(jié)束停止，換向閥回到中位后，爐蓋仍下降一段才停止，影響鎖緊精度。

為了可靠的進行鎖緊，可采用圖4右側(cè)所示的帶雙液控單向閥的鎖緊回路，此回路的鎖緊精度只受液壓缸內(nèi)少量的內(nèi)泄漏的影響，鎖緊精度高。

2.2液控單向閥與插裝閥的配合應(yīng)用

采用液壓鎖與插裝閥配合使用的方法，彌補了單使用液壓鎖在較大缸徑、較大負載、較大沖擊力情況下的功能上的不足。在安鋼1#RH爐鋼包頂升液壓系統(tǒng)中就采用了液控單向閥和插裝閥配合使用的方法，取得了較好的應(yīng)用效果，其液壓控制系統(tǒng)如圖5所示。

圖5　安鋼1#RH爐頂升液壓缸液壓系統(tǒng)圖

在該液壓系統(tǒng)中，頂升液壓缸活塞桿直徑達530 mm，最大起升高度3100 mm，最大頂升重量為320 t，液壓鎖的鎖緊精度嚴重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，若鎖緊時沖擊較大，鋼包內(nèi)鋼水就會因受到?jīng)_擊力而噴濺，噴濺出的高溫鋼水對設(shè)備及周邊的操作工人的安全造成很大隱患。所以此鋼包頂升液壓系統(tǒng)在設(shè)計之初考慮到該問題，采用液壓鎖與插裝閥配合使用。該系統(tǒng)的工作原理為：液壓缸上升時,DT51得電，二位四通電磁換向閥右位工作,壓力油經(jīng)插裝閥—安全閥—液控單向閥—柱塞缸，完成柱塞缸上升動作。當液壓缸停止時，DT51失電，二位四通電磁換向閥左位工作，控制油路X2接通，先行將插裝閥壓緊，瞬間切斷液控單向閥進油回路，同時液壓鎖鎖緊，大大提高了鎖緊精度，鎖緊更平穩(wěn)，減少了沖擊。此系統(tǒng)中插裝閥與液控單向閥配合使用起預(yù)先鎖緊的作用。

2.3液控單向閥與平衡閥的配合應(yīng)用

平衡閥與液控單向閥配合使用有時可以保護設(shè)備，降低安全風(fēng)險，有利于控制生產(chǎn)事故。安鋼在1#脫硫扒渣桿扒渣動作控制系統(tǒng)中采用液控單向閥和平衡閥配合應(yīng)用，保證了生產(chǎn)控制穩(wěn)定，運行安全可靠。其應(yīng)用原理如圖6所示。

圖6　1#脫硫扒渣桿動作液壓原理圖

該液壓系統(tǒng)中，扒渣桿下降的管路上應(yīng)用到了液控單向閥與平衡閥配合使用的理念，它給扒渣桿的下降起到了一個保護作用。在扒渣桿上升的過程中，即液壓缸的液壓桿伸出的過程中，平衡閥是不起作用的。高壓油從A1管路進入，直接通過平衡閥的單向閥閥芯，再經(jīng)過液控單向閥(DN6)進入油缸下腔，使油缸上升，油缸上腔的油通過A2管路流回油箱。而在下降的過程中，高壓油從A2管路進入液壓缸上腔，同時，有一路分支高壓油作為控制油流到液壓缸的下腔的液控單向閥，打開液控單向閥的閥芯，另一路分支高壓油進入平衡閥的閥芯，使閥芯換向到節(jié)流口的位置，平衡閥的節(jié)流口可以使回流的液壓油產(chǎn)生一定的背壓，使回流的速度得到控制，從而在下降的過程中液壓缸的速度不至于過快，減少液壓沖擊。

液壓缸下降的時候，上腔由于高壓油的壓力作用以及液壓缸及其所控制的設(shè)備的自身的重力作用，如果沒有回油節(jié)流，液壓桿下降的速度會很快，產(chǎn)生很大沖擊力，不僅對設(shè)備造成不同程度的損壞，而且存在重大安全隱患，平衡閥與液控單向閥配合使用可以降低下降速度，起到了非常重要的安全保護作用。

3　應(yīng)用效果

液控單向閥在液壓控制系統(tǒng)中尤其是較大直徑柱塞缸液壓控制系統(tǒng)中，取得了良好的應(yīng)用效果。與普通單向閥相比，采用液控單向閥與插裝閥、液壓鎖單向閥、平衡閥等配合使用，在使用過程中可以明顯減少對控制系統(tǒng)的沖擊，設(shè)備損壞率可降低10%，系統(tǒng)的穩(wěn)定性大幅提高，安全性更加可靠，減少維修量，延長設(shè)備的使用壽命，對設(shè)備的穩(wěn)定生產(chǎn)可提供有力保障。

目前，安鋼在RH頂升系統(tǒng)、脫硫扒渣系統(tǒng)、LF精煉爐蓋升降系統(tǒng)均得到了很好應(yīng)用驗證。今后計劃在一些關(guān)鍵冶煉功能性設(shè)備上進行逐步推廣使用。

4　結(jié)語

通過介紹單向閥及液控單向閥結(jié)構(gòu)及工作原理，在煉鋼生產(chǎn)系統(tǒng)中將液控單向閥在液壓系統(tǒng)中與其它閥配合使用，可保證系統(tǒng)使用的安全性和穩(wěn)定性，操作簡單、可維護性強，在具體的生產(chǎn)實踐中取得了良好的應(yīng)用效果，對液壓系統(tǒng)的設(shè)計也起到一定的借鑒作用。

[1]成大先.機械設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008： 1-3.

[2]洪英發(fā)，程國衍.液壓與氣動技術(shù)[M]. 沈陽：東北大學(xué)出版社， 1996：1.

[3]王鳳喜,何強，液壓與氣動技術(shù)維修問答[M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 2004：1-4.

[4]陸望龍.實用液壓機械故障排除與修理大全[M]. 長沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社， 2001：1-4.

HYDRAULIC CONTROL CHECK VALVE APPLICATION PRACTICE IN PRODUCTION

Wu Lina

(Anyang Iron and Steel Stock Co., Ltd)

This paper explain the structure and operation principle of check valve and hydraulic control check valve. The hydraulic control check valve used with other valve in hydraulic system can ensure the safety and stability of use, its operation is simple, maintainability is strong. Good application effect is achieved in the production practice.

hydraulic control check valveprinciplecooperateapplication

聯(lián)系人：吳麗娜，工程師，河南.安陽(455004)，安陽鋼鐵股份有限公司第二煉軋廠；2015-12-1