淺析電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)蓄能系統(tǒng)的超壓問題與處理措施

張勝紅

摘? 要：在輸油管道油品輸送管線中，一些主要閥門采用電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)開關(guān)閥門，本文介紹了電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)中蓄能系統(tǒng)的工作原理和出現(xiàn)超壓現(xiàn)象的原因及解決措施。

關(guān)鍵詞：蓄能器? 超壓? 解決措施

1.概述

石化輸油管道加壓泵站進(jìn)出站等重要閥門均安裝了電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制閥門的開關(guān)動(dòng)作，電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)除了滿足正常開關(guān)閥門需要，還設(shè)置了ESD緊急關(guān)斷系統(tǒng)，采用氮?dú)馄つ业男钅芷餍钅芡苿?dòng)閥門動(dòng)作，使用過程中，氮?dú)庑钅芷髦械男钅軌毫?huì)緩慢地上升，如果超過系統(tǒng)壓力設(shè)定壓力值16mpa，在長期超壓情況下，容易導(dǎo)致蓄能系統(tǒng)損壞，影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)使用性能。

2.電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)蓄能器的工作原理

2.1 蓄能器的工作原理

油液是不可壓縮的，因此不能蓄積壓力能。橡膠皮囊式蓄能器是利用氣體（氮?dú)猓┑目蓧嚎s性來蓄積液體的原理（即采用氮?dú)庾鳛閴嚎s介質(zhì)來積蓄能量而不是膠囊）而工作的。皮囊式蓄能器由帶有氣密隔離件的橡膠皮囊5（內(nèi)裝氮?dú)猓⒂鸵翰糠趾蜌んw4（鋼瓶）構(gòu)成（圖1），位于膠囊周圍的油液與液壓回路相通。因此，當(dāng)油液壓力升高到大于膠囊充氣壓力時(shí)，油液進(jìn)入囊式蓄能器，氣體被壓縮，壓縮到皮囊內(nèi)的氣體壓力等于油液壓力時(shí)停止壓縮，當(dāng)壓力下降時(shí)，壓縮氣體膨脹，進(jìn)而將油液壓入回路。

2.2 ESD緊急關(guān)斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理

液壓皮囊式蓄能器是利用氣體（氮?dú)猓┑目蓧嚎s性來蓄積液體的原理（即采用氮?dú)庾鳛閴嚎s介質(zhì)）而工作的。膠囊內(nèi)氣體體積隨壓力的變化而變化，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)中，蓄能器內(nèi)部壓力正常情況下均保持在14mpa-16mpa之間（該壓力能夠在系統(tǒng)掉電時(shí)，至少關(guān)閉閥門一次），當(dāng)電磁閥收到DCS系統(tǒng)遠(yuǎn)程ESD信號(hào)自動(dòng)打開或就地人工手動(dòng)打開時(shí)，蓄能器將內(nèi)部儲(chǔ)能壓力釋放出來，推動(dòng)液壓缸內(nèi)活塞帶動(dòng)閥門動(dòng)作，當(dāng)蓄能器蓄能壓力低于低壓開關(guān)設(shè)定值14mpa時(shí)，壓力泵對(duì)蓄能器進(jìn)行沖壓壓縮氮?dú)饽?，補(bǔ)充蓄能損失的壓力，蓄能器與液壓泵之間設(shè)單向閥6，當(dāng)泵電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，防止蓄能器中所儲(chǔ)存的壓力油倒流，對(duì)壓力能進(jìn)行儲(chǔ)存（如圖2）。

3.影響蓄能器蓄能壓力超壓的因數(shù)

3.1在沖壓泵對(duì)蓄能器沖壓工作時(shí)，由于蓄能器進(jìn)口的溢流閥溢流值設(shè)置不正確和壓力控制開關(guān)設(shè)置值不匹配時(shí)，會(huì)出現(xiàn)蓄能器壓力超壓現(xiàn)象。

3.2在沖壓泵不工作時(shí)，液壓缸內(nèi)部液壓油和蓄能器內(nèi)部氮?dú)馐艿綔囟茸兓绊懴禂?shù)不一致。由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓缸、動(dòng)力模塊等部位均是一個(gè)密閉的空間，當(dāng)溫度變化時(shí)，液壓油受到溫度升高的影響出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象，液壓缸內(nèi)的壓力升高，通過單向閥，壓縮蓄能器內(nèi)的氮?dú)饽?，緩慢?duì)蓄能器進(jìn)行充壓。由于單向閥的單向鎖壓作用，蓄能器內(nèi)部壓力逐步積累，蓄能器內(nèi)部蓄能壓力出現(xiàn)超壓現(xiàn)象。蓄能器內(nèi)部氣體受到溫度變化，也會(huì)對(duì)蓄能系統(tǒng)壓力造成一定的影響。由于溫度的變化，可視蓄能器內(nèi)部氣體為等容變化，根據(jù)等容熱力學(xué)定律。

式中：p1-初始?jí)毫Γ?/p>

p2-系統(tǒng)溫度變化后的壓力；

t1-初始溫度；

t2-變化后的溫度；

由上式可以看出溫度變化會(huì)引起皮囊蓄能器內(nèi)部蓄能壓力變化。

4.系統(tǒng)超壓現(xiàn)象的處理方法與措施

4.1對(duì)蓄能器系統(tǒng)內(nèi)部增加一個(gè)溢流閥

從執(zhí)行機(jī)構(gòu)蓄能系統(tǒng)（圖2）可以看出，正常情況下電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)蓄能器內(nèi)部壓力逐步積累上升超過要求的值時(shí)，蓄能器內(nèi)部積累的超壓部分蓄能不能自動(dòng)釋放出去，為防止蓄能器內(nèi)部壓力超高對(duì)管路系統(tǒng)的危害，在蓄能器電磁閥與單向閥管路上增加設(shè)置一個(gè)輔助溢流閥組7，當(dāng)蓄能器內(nèi)部壓力高于溢流閥設(shè)定值時(shí)，溢流閥動(dòng)作泄壓，能夠有效防止蓄能器內(nèi)部蓄能壓力出現(xiàn)超壓現(xiàn)象（如圖3）。

4.2蓄能器基礎(chǔ)壓力檢測(cè)

氮?dú)庑钅芷鲀?nèi)部一般沖壓在3-5mpa壓力，當(dāng)?shù)獨(dú)饩徛孤?dǎo)致蓄能器保存壓力不足后，也可能導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)在運(yùn)行中壓力超壓現(xiàn)象，需要定期檢測(cè)蓄能器基礎(chǔ)氮?dú)鈮毫?。?dāng)基礎(chǔ)壓力不足時(shí)，需要排除蓄能器泄漏氮?dú)饪赡苄院筮M(jìn)行沖壓，保證基礎(chǔ)壓力在合格范圍內(nèi)。

4.3? 定期對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的溢流閥和高低壓壓力開關(guān)進(jìn)行壓力設(shè)定

通過打壓泵對(duì)溢流閥模塊打壓，使用壓力校驗(yàn)儀檢測(cè)溢流閥的溢流設(shè)定值，對(duì)溢流閥進(jìn)行調(diào)整設(shè)定，壓力開關(guān)也可以采用同樣的方法進(jìn)行定壓（圖4），使用打壓泵在對(duì)溢流閥模塊打壓時(shí)，持續(xù)對(duì)溢流閥模塊打壓，當(dāng)壓力達(dá)到溢流閥動(dòng)作值時(shí)，溢流閥泄壓，壓力降低，通過調(diào)整溢流閥堵絲對(duì)溢流閥進(jìn)行調(diào)整，溢流閥動(dòng)作情況（圖5），約16mpa為溢流閥溢流點(diǎn)。由于系統(tǒng)工作時(shí)的液壓油流量較大，使用校驗(yàn)儀設(shè)定時(shí)，可適當(dāng)?shù)卣{(diào)低溢流值。

總結(jié)：

定期檢查并設(shè)定恰當(dāng)?shù)男钅芷黝A(yù)充裝壓力，檢查液壓系統(tǒng)壓力情況，并周期性地對(duì)電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的溢流閥組、高低壓壓力開關(guān)、進(jìn)行檢查整定，設(shè)置合理的壓力值，對(duì)存在壓力控制不穩(wěn)定的溢流閥等部件進(jìn)行更換，減少溫度變化和沖壓泵對(duì)系統(tǒng)沖壓過壓時(shí)對(duì)電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的影響。