液壓控制技術(shù)在高爐鼓風系統(tǒng)的應(yīng)用

鄭海生

摘 要 高爐鼓風機組是高爐配套的核心大型設(shè)備，高爐鼓風的安全生產(chǎn)將直接決定高爐能否安全持續(xù)生產(chǎn)。文章主要介紹液壓控制技術(shù)在高爐鼓風系統(tǒng)的應(yīng)用，同時在應(yīng)用分析的基礎(chǔ)上對湛江鋼鐵高爐鼓風項目液壓控制技術(shù)提出了一些合理的改進建議。

關(guān)鍵詞 液壓控制；高爐鼓風；改進

中圖分類號：TM921 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）02-0135-02

液壓行業(yè)以美國Vickers公司1921年建立為象征，各大工業(yè)國于20世紀50年代建立了液氣工業(yè)協(xié)會為標志已經(jīng)歷了大半個世紀。液壓在現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展中已成為不可取代的技術(shù)，并成為大多數(shù)主機中的關(guān)鍵技術(shù)與元件之一。

1 液壓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及特點

1.1 液壓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動機的機械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經(jīng)過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件（液壓缸或馬達）把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，從而驅(qū)動工作機構(gòu)，實現(xiàn)直線往復(fù)運動和回轉(zhuǎn)運動。

1.2 液壓控制系統(tǒng)的特點

液壓控制技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品、生產(chǎn)過程和工業(yè)自動化顯示出了如此越來越重要的作用和地位，是因為液壓傳動系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的具有以下優(yōu)點。

1）液壓傳動力矩大。液壓系統(tǒng)易于傳遞較大的力矩，可輸出恒定的力和扭矩，不管速度如何變化，它都可以保證為負載提供連續(xù)的穩(wěn)定不變的力和扭矩。

2）連續(xù)調(diào)節(jié)性能好、易于控制、定位精度高。

3）工作平穩(wěn)、沖擊小。由于液壓油具有一定的緩沖和阻尼作用，在一定程度上可以消除或緩和機械系統(tǒng)剛性碰撞產(chǎn)生的沖擊、震動和噪聲。

4）安全可靠、易于實現(xiàn)過載保護。

2 液壓控制技術(shù)在高爐鼓風系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 高爐鼓風運行工藝概述

高爐鼓風機是高爐設(shè)備的心臟，鼓風機所輸送的高壓風流，經(jīng)熱風爐加熱到約1300℃，由設(shè)在高爐爐腹下的環(huán)型風管，通過安裝在高爐四周的風口吹入高爐內(nèi)。大氣首先經(jīng)過自潔式空氣過濾器除塵，然后經(jīng)過脫濕器脫濕后，再經(jīng)過混合器進行機前富氧后進入高爐鼓風機進行壓縮，最后將壓縮后的高壓氣體送到煉鐵單元。鑒于高爐鼓風生產(chǎn)運行與機組設(shè)備保護控制，液壓控制技術(shù)在高爐鼓風系統(tǒng)的應(yīng)用包括鼓風機靜葉、主放風閥、副放風閥、防阻塞閥以及急速減壓閥。

2.2 高爐鼓風液壓控制的應(yīng)用分析

高爐鼓風液壓控制系統(tǒng)主要分給油裝置和控制臺兩大部分，如圖1所示。給油裝置由兩臺控制油泵及一些附屬的壓力控制、油溫控制、油冷卻部件組成。控制臺由五個控制單元和蓄能器組成，每個單元由電/液轉(zhuǎn)換的R調(diào)節(jié)器液壓放大作用和實現(xiàn)遠距控制和聯(lián)鎖的C型閥等單元組成，控制油系統(tǒng)控制鼓風機靜葉、主放風閥、副放風閥、防阻塞閥以及急速減壓閥。

圖1 高爐鼓風液壓控制油系統(tǒng)

1）給油裝置。油箱控制油經(jīng)過油過濾器，通過互為備用的兩臺葉片式油泵升壓后，再經(jīng)油過濾器過濾進入油路組合件，同時給油裝置配置了控制油冷卻器。兩臺控制油泵互為備用，利用油壓進行聯(lián)鎖，運行工作壓力為4.5 MPa，當運行中油泵壓力低于3 MPa時備用油泵自起動；當壓力油超出4.5 MPa油壓，壓縮彈簧溢流閥溢油；單向閥使控制油按規(guī)定流向流動，不允許反向流動；當壓力（溫度）達到設(shè)定值使開關(guān)切換，聯(lián)鎖油泵（油冷卻器）和報警用。工作時油溫由冷卻器通斷水來控制，利用電磁閥使冷卻水通斷，油溫控制高于45℃通水，低于40℃斷水。

2）R型調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器內(nèi)藏的噴射管中繼器是液壓噴射管式自動控制裝置的核心，對調(diào)節(jié)器的性能具有極大的影響的部件，如圖2所示。

圖2 R型調(diào)節(jié)器動作示意圖

噴射管（J）是上下由軸承支撐的中空管，能水平自由擺動，導(dǎo)入管（S）供給壓力油在噴射管前端噴射出去。與它的噴射口相對的靠得非常近的地方有兩個受流口（D）各自與操作油缸（C）的活塞兩側(cè)的管道連接。噴射管的兩側(cè)受來自于檢測部和設(shè)定部的力（b或r）的作用，檢出量和設(shè)定量相等時噴射管噴射口在兩個受流口的中央位，操作油缸活塞的兩側(cè)油壓相等活塞停止動作。假如b或r的平衡被破壞（檢出量的變化或設(shè)定量的變化），噴射管就會向一方偏轉(zhuǎn)，沖擊受流口的流量就會變化，在活塞兩側(cè)就產(chǎn)生壓力差，活塞就會向一方移動。

3）C型閥。R型調(diào)節(jié)器可直接用來控制小型閥門等液壓部件動作，但對大型閥閥的動作由800 kPa產(chǎn)生的動作尚小，需附帶一個C形閥，是一種組合式閥，擴大了R形調(diào)節(jié)器的使用范圍，并且使其控制更加完善，達到各種聯(lián)鎖，運距離操作的要求。

2.3 液壓設(shè)備運行與維護

高爐鼓風作業(yè)區(qū)對液壓設(shè)備維護積累了將近多年的經(jīng)驗，主要運行維護要點如下。

壓力確保4.0 MPa-4.5 MPa，噴管油壓為800 kPa左右，若油壓低于3.5 MPa時先發(fā)報警，油壓低于3.0 MPa，備用泵會自啟動。

控制油溫度一般為45℃左右，當溫度超過60℃就要報警，控制油溫度也不能太低，否則油粘度大，對控制設(shè)備操作不利。

蓄能器內(nèi)蓄油量試驗應(yīng)在定期盤車或停機時進行，一般以能開啟主放風閥兩個來回動作為宜。

鼓風機開機前或定期盤車時，都應(yīng)對靜葉、主放風閥、副放風閥、防阻塞閥、急速減壓閥作動作試驗，確認正常。

控制油系統(tǒng)經(jīng)常巡視，檢查油壓、油溫及油位，注意漏油，注意C型閥的輔助活塞卡澀現(xiàn)象。

3 湛鋼高爐鼓風液壓控制系統(tǒng)的改進

通過以上液壓控制技術(shù)在高爐鼓風系統(tǒng)的應(yīng)用分析，結(jié)合目前湛江鋼鐵高爐鼓風項目工程建設(shè)的進展，提出以下兩點改進建議。

1）優(yōu)化控制油蓄能器保安工藝系統(tǒng)。在液壓泵全部停電或其他故障造成停止供油的緊急狀態(tài)下，蓄能器會釋放出存儲的液壓油作為故障緊急狀態(tài)安全停機用。控制油工藝系統(tǒng)的設(shè)計中，蓄能器在此緊急狀態(tài)下只能提供給主放風閥打開放風安全停機用，若控制油系統(tǒng)發(fā)生短時間供油故障就立即停機就會直接影響高爐生產(chǎn)，從而影響整個鋼鐵廠的生產(chǎn)效益。

2）改進液壓泵供電系統(tǒng)。為了避免由于高爐鼓風液壓控制供油系統(tǒng)液壓泵供電出現(xiàn)故障而造成整個鼓風機組停機影響生產(chǎn)，對液壓泵必須配備可靠的供電系統(tǒng)。對供電設(shè)計進行了完善，液壓泵電源將掛靠在不同供電母線上，提高供電的可靠性。

4 結(jié)束語

隨著高爐大型化，相應(yīng)的高爐配套設(shè)備高爐鼓風機組也大型化，對于高爐鼓風生產(chǎn)運行控制以及設(shè)備保護控制系統(tǒng)的可靠性要求越來越高，而液壓控制技術(shù)在高爐鼓風控制系統(tǒng)中占據(jù)核心地位，液壓控制技術(shù)在高爐鼓風控制系統(tǒng)的應(yīng)用中需要不斷改進與完善，因此本文主要對液壓控制技術(shù)在高爐鼓風系統(tǒng)的應(yīng)用進行了分析。

參考文獻

[1]楊爾莊.二十一世紀液壓技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].液壓與氣動，2001（3）：01-02.

[2]張平格主編.液壓傳動與控制[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2004.

[3]宋錦春，張志偉.液壓與氣壓傳動[M].北京：科學出版社，2011.

[4]謝建中，朱建東.高爐鼓風培訓教材[M].上海：寶鋼分公司能源部，2007.

[5]寶山鋼鐵總廠能源部.寶鋼高爐鼓風設(shè)備[M].上海：上海寶山鋼鐵總廠能源部，1983.endprint