鋁箔冷軋板式過(guò)濾系統(tǒng)溢流和負(fù)壓密封的優(yōu)化設(shè)計(jì)

（遼寧工業(yè)大學(xué) 工程訓(xùn)練中心 遼寧 121001）

引言

目前，在我國(guó)企業(yè)生產(chǎn)與加工應(yīng)用的冷軋過(guò)濾系統(tǒng)行業(yè)內(nèi)，關(guān)于鋁箔冷軋板式過(guò)濾系統(tǒng)中存在的溢流和負(fù)壓密封的問(wèn)題已經(jīng)有了幾十年的歷史。20世紀(jì)80年代，我國(guó)引入了德國(guó)阿亨巴赫公司所生產(chǎn)的鋁箔冷軋板式過(guò)濾裝置，并為此組建了一套專為扎制鋁箔、鋁板的板式過(guò)濾機(jī)控制系統(tǒng)，這也使得一定時(shí)期內(nèi)，我國(guó)在該行業(yè)內(nèi)取得了較大的進(jìn)步[1-2]。但是，隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的不斷進(jìn)步，對(duì)金屬板、帶、箔材的品質(zhì)要求越來(lái)越高，軋機(jī)生產(chǎn)線又不斷向高速度、高質(zhì)量、高精度發(fā)展，不僅要求滿足額定流量而且對(duì)軋制油的質(zhì)量也要求更高，以保證生產(chǎn)出高精度的產(chǎn)品。而傳統(tǒng)的板式過(guò)濾裝置已經(jīng)不能夠滿足社會(huì)的需求，尤其是過(guò)濾系統(tǒng)工作過(guò)程中存在著硅藻土助濾劑在污油箱淤積的問(wèn)題，使得軋制油過(guò)濾作業(yè)需要以損害環(huán)境為代價(jià)，不僅影響了生產(chǎn)環(huán)境，同時(shí)還降低了生產(chǎn)效率。因此，對(duì)傳統(tǒng)冷軋系統(tǒng)中軋制油過(guò)濾工藝和裝置所存在問(wèn)題進(jìn)行認(rèn)識(shí)和分析，具有非常重要的實(shí)踐意義和研究?jī)r(jià)值。

1.傳統(tǒng)軋機(jī)過(guò)濾裝置液壓系統(tǒng)工作原理

過(guò)濾裝置的過(guò)濾箱內(nèi)經(jīng)過(guò)預(yù)涂硅藻土助濾劑形成濾層后，在正常過(guò)濾時(shí)污油箱中污油由過(guò)濾泵途經(jīng)污油輸入閥后被輸送至過(guò)濾箱的上腔[3]。

經(jīng)過(guò)過(guò)濾層過(guò)濾后干凈的軋制油由過(guò)濾箱下腔通過(guò)凈油輸出閥被輸送至凈油箱。為了使過(guò)濾裝置有一個(gè)恒定的過(guò)濾能力[4]，在過(guò)濾過(guò)程中由攪拌箱中攪拌好的硅藻土助濾劑，隨污油一同流經(jīng)硅藻土與活性白土的涂層后輸入定量閥，由噴射泵間斷性地噴送到過(guò)濾泵的入口處，和污油充分混合后被輸送到過(guò)濾箱的上腔，吸附污油中的雜質(zhì)并沉降在濾板上形成新的濾層以保證過(guò)濾精度。

圖1 過(guò)濾裝置原液壓系統(tǒng)原理圖

當(dāng)經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)濾周期后，過(guò)濾層就會(huì)因?yàn)槲塾臀龀龅碾s質(zhì)增多從而堵塞過(guò)濾層致使其過(guò)濾能力逐漸的降低，導(dǎo)致過(guò)濾箱入口壓力上升，當(dāng)過(guò)濾壓力上升至額定工作壓力后，過(guò)濾裝置將停止過(guò)濾工作，需要進(jìn)行過(guò)濾箱的清洗工作[5]。在清洗過(guò)程中要同時(shí)關(guān)閉污油輸入閥、凈油輸出閥、溢流閥，并且打開(kāi)清洗閥和吹風(fēng)閥，使得壓縮空氣吹入到過(guò)濾箱的上腔與下腔，過(guò)濾箱內(nèi)的污油經(jīng)過(guò)清洗閥和循環(huán)閥回到污油箱[6]。

當(dāng)過(guò)濾箱中的過(guò)濾介質(zhì)（硅藻土和活性白土）干燥后，打開(kāi)過(guò)濾箱運(yùn)走干燥后的過(guò)濾介質(zhì)和使用后的過(guò)濾紙，同時(shí)換上新的過(guò)濾紙，再次壓緊過(guò)濾箱，準(zhǔn)備下個(gè)過(guò)濾程序[7]，（如圖1所示）。

圖2 原過(guò)濾系統(tǒng)原理中過(guò)濾泵前油路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

在圖2中，負(fù)壓密封溢流回路18、19和硅藻土輸送回路17在系統(tǒng)工作時(shí)由于負(fù)壓的作用下會(huì)產(chǎn)生一定量的氣體，而1500升分以下小型過(guò)濾裝置，過(guò)濾流量小，回路中產(chǎn)生的氣體與液流比值相對(duì)比較大，致使過(guò)濾泵工作時(shí)氣體含量相對(duì)比例過(guò)高，使過(guò)濾泵產(chǎn)生氣蝕，輸出壓力不穩(wěn)，影響正常過(guò)濾。

2.溢流和負(fù)壓密封系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

溢油現(xiàn)象的出現(xiàn)，會(huì)使得油品下降，耗油增加。以1000L/M的板式過(guò)濾機(jī)為例，一般當(dāng)設(shè)備污油箱堵塞報(bào)警，過(guò)濾箱入口壓力達(dá)到0.38MPa以上時(shí)，過(guò)濾機(jī)凈油輸出能力小于1000L/M，一般凈油箱存有的凈油最多可夠循環(huán)20min，有的更少，不能滿足軋機(jī)正常軋料所需冷卻液流量，很容易出現(xiàn)污油倒流到凈油箱現(xiàn)象，使凈油污染。

凈油被污染后，無(wú)法使用，需要整箱更換，從而增加成本。而鋁箔冷軋板式過(guò)濾裝置溢流和負(fù)壓密封系統(tǒng)的優(yōu)化后會(huì)將吹掃回油及凈油可直接通過(guò)管路流回污油箱及凈油箱。圖3是優(yōu)化設(shè)計(jì)后過(guò)濾系統(tǒng)原理圖。其優(yōu)化設(shè)計(jì)后過(guò)濾泵前油路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3。

圖3 原過(guò)濾系統(tǒng)原理中過(guò)濾泵前油路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

圖4 優(yōu)化設(shè)計(jì)后過(guò)濾泵前油路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

在圖4的油路結(jié)構(gòu)中，雖然負(fù)壓密封溢流系統(tǒng)中的硅藻土又回到了原始設(shè)計(jì)的污油箱中，但負(fù)壓密封溢流回路18、19的油流出口直接設(shè)置在污油箱內(nèi)過(guò)濾泵吸口處，回路中的硅藻土在液流的沖擊下仍然能回到過(guò)濾泵入口處，不能淤積在污油箱內(nèi)；同時(shí)，在此處安裝一個(gè)為管路專門設(shè)計(jì)的除氣裝置20，使結(jié)構(gòu)中有一個(gè)排除回路內(nèi)氣體的空間，這樣大大減少了整個(gè)負(fù)壓密封溢流回路中的氣體含量，降低了過(guò)濾泵工作中氣體含量的相對(duì)比例，從而避免了過(guò)濾泵的氣蝕現(xiàn)象，消除了影響正常過(guò)濾的因素，穩(wěn)定了過(guò)濾泵油壓，解決了原系統(tǒng)的不良問(wèn)題。

3.總結(jié)

通過(guò)對(duì)1500升分過(guò)濾裝置改進(jìn)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)證明，改進(jìn)后的系統(tǒng)不存在負(fù)壓密封溢流回路硅藻土在污油箱中淤積現(xiàn)象，解決了原系統(tǒng)存在的過(guò)濾泵油壓不穩(wěn)的問(wèn)題，提高了過(guò)濾質(zhì)量，延長(zhǎng)了過(guò)濾裝置的工作周期，恒定了系統(tǒng)的過(guò)濾流量，提高了工作效率。