精整區(qū)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

保 駿

(中冶華天工程技術(shù)有限公司 江蘇南京210019)

1 前言

某棒材車間精整區(qū)由平托移鋼機(jī)、成捆收集裝置、升降臺(tái)架、升降擋板等機(jī)械設(shè)備組成，需設(shè)計(jì)配套精整區(qū)液壓系統(tǒng)一套。該液壓系統(tǒng)由液壓泵站、液壓閥臺(tái)、中間管路、液壓缸及配套電控柜組成。

液壓系統(tǒng)要求安全可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，操作簡便，日常維護(hù)成本低等。

2 系統(tǒng)概述

該液壓系統(tǒng)主要包括液壓泵站及液壓閥臺(tái)。液壓泵站由油箱、主泵、循環(huán)泵、過濾器、冷卻器、加熱器、安全閥、壓力繼電器、溫度繼電器、液位繼電器、電控箱等組成，布置在液壓站房內(nèi)；液壓閥臺(tái)由閥架、閥塊、各功能閥組及電氣端子箱組成，布置在油缸等執(zhí)行元件旁、便于操作維護(hù)處。泵站與閥臺(tái)、閥臺(tái)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間由中間管路連接。

3 系統(tǒng)組成

3.1主泵及循環(huán)泵組

主泵為4臺(tái)重載恒壓變量柱塞泵，3用1備。系統(tǒng)工作壓力：15MPa，系統(tǒng)流量約630L/min，液壓系統(tǒng)的壓力及流量由液壓缸或液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的壓力及流量決定。主電機(jī)功率：75kW x 4臺(tái)。主泵出口設(shè)置安全溢流閥組及單向閥。循環(huán)泵為螺桿泵1臺(tái)，流量約160L/min，循環(huán)泵電機(jī)功率：5.5kW, 工作壓力：1.0MPa。

3.2油箱及附件

油箱為不銹鋼材質(zhì)(06Cr19Ni10)，油箱為矩形帶加強(qiáng)筋板，吸油區(qū)與回油區(qū)分開，設(shè)有人孔便于檢修，油箱底部設(shè)有排污閥門及加油口、油箱上部設(shè)空氣過濾器。油箱的尺寸設(shè)計(jì)保證散熱和污物沉降，油箱容積：5000升。系統(tǒng)介質(zhì)為抗磨液壓油 ISO-VG46。設(shè)置回油過濾器及循環(huán)過濾器。所有過濾器的選型與流量、油品的粘度、過濾精度有關(guān)。過濾器都裝有報(bào)警裝置及目視指示器。油箱設(shè)置目視液位液溫計(jì)便于直接觀察，設(shè)置液位繼電器進(jìn)行液位連鎖控制。采用帶顯示的溫度繼電器進(jìn)行溫度連鎖控制。冷卻器流量與系統(tǒng)要求相匹配，其水量的控制滿足系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)要求。采用冷卻器、電磁水閥及電加熱器聯(lián)動(dòng)控制油溫。采用帶顯示的壓力繼電器進(jìn)行壓力連鎖控制(見圖1)。

圖1 液壓泵站原理圖

3.3閥臺(tái)

閥臺(tái)包括閥架、油路塊，各種疊加或插裝式閥組及配套端子接線箱。方向閥裝有方向指示燈，所有電磁線圈均為濕式24V，穩(wěn)定、可靠。其中方向閥、流量閥、壓力閥根據(jù)各種工況而選定，以滿足平托移鋼機(jī)、成捆收集裝置、升降臺(tái)架、升降擋板等設(shè)備的動(dòng)作要求(見圖2、圖3)。

圖2 成捆收集液壓閥臺(tái)原理圖

圖3 平托移鋼機(jī)液壓閥臺(tái)原理圖

4 液壓系統(tǒng)工作過程

如圖1所示:空載啟動(dòng)電機(jī)后，主泵及循環(huán)泵相繼工作，主泵達(dá)到調(diào)定工作壓力15MPa，泵出口設(shè)置安全溢流閥16 MPa，壓力繼電器監(jiān)測壓力在正常范圍內(nèi)(12～17MPa)。每組主泵流量140L/min，共4組，3用1備，備用泵在某一泵組故障時(shí)人工切換使用。循環(huán)泵配合冷卻器及電磁水閥用于循環(huán)冷卻油箱內(nèi)液壓油(冷卻水溫<35℃，冷卻水量10m3/h)；電加熱器(3kW×5臺(tái))在溫度過低時(shí)啟動(dòng)加熱液壓油；兩者共同保證供油溫度基本保持在38℃左右?；赜瓦^濾器過濾精度10μm，循環(huán)過濾器過濾精度5μm，保證系統(tǒng)清潔度為NAS7級(jí)。

如圖2所示：成捆收集臂液壓缸參數(shù)為100/70-380，共有2個(gè)液壓缸，工作壓力為15MPa，油缸動(dòng)作速度為100mm/s，比例閥控制，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作時(shí)輕抬輕放。收集臂液壓缸參數(shù)為100/70-300，共有2個(gè)液壓缸，工作壓力為15MPa，油缸動(dòng)作速度為100mm/s，閥組為三位四通換向閥雙電磁鐵DC24V，配疊加式液壓鎖、單向節(jié)流閥。如圖3所示：平托移鋼機(jī)升降液壓缸參數(shù)為80/56-250，共有3個(gè)液壓缸，工作壓力為15MPa，油缸動(dòng)作速度為100mm/s，閥組為三位四通換向閥雙電磁鐵DC24V，配疊加式液壓鎖、單向節(jié)流閥。平托移鋼機(jī)橫移液壓缸參數(shù)為80/56-600，共有3個(gè)液壓缸，工作壓力為15MPa，油缸動(dòng)作速度為100mm/s, 比例閥控制，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作時(shí)輕抬輕放。另有升降臺(tái)架液壓缸4個(gè)，橫移擋板液壓缸4個(gè)，升降擋板液壓缸1個(gè)。

5 系統(tǒng)連鎖與控制

5.1系統(tǒng)聯(lián)鎖控制

主泵電機(jī)啟動(dòng)前，其對(duì)應(yīng)油泵的電磁溢流閥必須先得電，保證空載。2秒鐘后對(duì)應(yīng)電機(jī)得電，5秒鐘之后電磁溢流閥失電，主泵可建立起壓力；主泵工作時(shí)，循環(huán)泵應(yīng)60秒后自動(dòng)啟動(dòng)。油箱加熱器啟動(dòng)時(shí)，循環(huán)泵應(yīng)立即啟動(dòng)。循環(huán)泵關(guān)閉不與加熱器聯(lián)鎖。每只油泵吸油口設(shè)一只手動(dòng)蝶閥，蝶閥上有位置開關(guān)顯示其開閉狀態(tài)，如果吸油口蝶閥沒有完全打開，則其對(duì)應(yīng)的油泵電機(jī)不能運(yùn)行。只有當(dāng)有油泵在工作時(shí)，其液壓系統(tǒng)的控制回路才有效。這是為了防止液壓泵啟動(dòng)時(shí)，液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生意想不到的動(dòng)作。如果由于油箱液位過低而停泵，僅僅向油箱內(nèi)加油補(bǔ)充，油泵不會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。

5.2系統(tǒng)壓力控制

該系統(tǒng)為恒壓變量泵恒壓控制，系統(tǒng)壓力基本保持恒定。當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)(以主泵工作3分鐘之后開始算)，如果 “系統(tǒng)失壓”開關(guān)發(fā)訊持續(xù)10秒，則表示管路爆裂或油泵等元件失效，應(yīng)停泵并檢查原因?！跋到y(tǒng)超高壓”壓力開關(guān)發(fā)訊持續(xù)10秒, 表示油泵恒壓拐點(diǎn)設(shè)定值故障，應(yīng)停泵報(bào)警并檢查原因。停泵后報(bào)警信號(hào)必須人工干涉才能停止，便于檢查原因。

5.3油箱液位控制,

共設(shè)三個(gè)點(diǎn)LVS01,02,03。LVS01 “高限”表示油位過高，報(bào)警則提示維護(hù)人員檢查冷卻器是否有漏水現(xiàn)象。LVS02 “低限”報(bào)警，則加熱器斷電，提示維護(hù)人員加油及檢查管路的漏油狀況。LVS03 “超低限”報(bào)警時(shí)，泵電機(jī)停止運(yùn)行，重故障，全面檢查。

5.4油箱油溫控制

共設(shè)四個(gè)點(diǎn)，分別為TS01～04。TS01發(fā)訊時(shí)表示溫度<15℃，油溫超低，報(bào)警，油泵電機(jī)不得啟動(dòng)，檢查原因；TS02發(fā)訊時(shí)表示溫度<25℃，油溫低，加熱器啟動(dòng)，>35℃時(shí), TS02停止發(fā)訊，加熱器關(guān)閉；TS03發(fā)訊時(shí)，表示油溫>50℃，高溫報(bào)警，電磁水閥電磁鐵得電，冷卻水打開，當(dāng)油溫<40℃時(shí)，TS03停止發(fā)訊，電磁水閥電磁鐵失電，冷卻水關(guān)閉。TS04發(fā)訊時(shí)，表示油溫>60℃，超高，聲光報(bào)警，如持續(xù)發(fā)訊超過10分鐘停機(jī)，并提醒人工檢查。

5.5其余開關(guān)及控制

系統(tǒng)設(shè)置回油過濾器和循環(huán)過濾器，過濾器濾芯污染會(huì)由對(duì)應(yīng)壓力開關(guān)發(fā)訊, 報(bào)警，提示維護(hù)人員更換污染濾芯。

在液壓站旁的操作箱上設(shè)置系統(tǒng)啟停手動(dòng)開關(guān)，加熱器手動(dòng)開關(guān)、冷卻水電磁閥開啟等手動(dòng)開關(guān)；并對(duì)過濾器污染、手動(dòng)蝶閥開閉、液位、液溫、壓力設(shè)置指示燈；設(shè)置“本地控制及遠(yuǎn)程控制”選擇開關(guān)。

以下裝置位于操作室控制臺(tái)或計(jì)算機(jī)顯示器畫面：系統(tǒng)啟停顯示；包括機(jī)旁操作箱上的所有電信號(hào)及控制功能；只有當(dāng)液壓站旁的操作箱上選擇開關(guān)在“遙控”位置時(shí)，才可以在操作室對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

6 結(jié)論

該精整區(qū)液壓系統(tǒng)已在多個(gè)工程中使用，泵站及閥臺(tái)設(shè)計(jì)合理，操作方便，日常維護(hù)成本低,從現(xiàn)場實(shí)際使用情況來看，反映良好，達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)所預(yù)期的效果。