液壓控制技術在高爐鼓風系統的應用

鄭海生

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

關鍵詞 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

液壓行業以美國Vickers公司1921年建立為象征，各大工業國于20世紀50年代建立了液氣工業協會為標志已經歷了大半個世紀。液壓在現代化工業發展中已成為不可取代的技術，并成為大多數主機中的關鍵技術與元件之一。

1 液壓控制系統的結構及特點

1.1 液壓控制系統的結構

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

1.2 液壓控制系統的特點

液壓控制技術在現代工業產品、生產過程和工業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與控制系統的具有以下優點。

1）液壓傳動力矩大。液壓系統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的穩定不變的力和扭矩。

2）連續調節性能好、易于控制、定位精度高。

3）工作平穩、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剛性碰撞產生的沖擊、震動和噪聲。

4）安全可靠、易于實現過載保護。

2 液壓控制技術在高爐鼓風系統的應用

2.1 高爐鼓風運行工藝概述

高爐鼓風機是高爐設備的心臟，鼓風機所輸送的高壓風流，經熱風爐加熱到約1300℃，由設在高爐爐腹下的環型風管，通過安裝在高爐四周的風口吹入高爐內。大氣首先經過自潔式空氣過濾器除塵，然后經過脫濕器脫濕后，再經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。鑒于高爐鼓風生產運行與機組設備保護控制，液壓控制技術在高爐鼓風系統的應用包括鼓風機靜葉、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用分析

高爐鼓風液壓控制系統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/液轉換的R調節器液壓放大作用和實現遠距控制和聯鎖的C型閥等單元組成，控制油系統控制鼓風機靜葉、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

1）給油裝置。油箱控制油經過油過濾器，通過互為備用的兩臺葉片式油泵升壓后，再經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定流向流動，不允許反向流動；當壓力（溫度）達到設定值使開關切換，聯鎖油泵（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型調節器。調節器內藏的噴射管中繼器是液壓噴射管式自動控制裝置的核心，對調節器的性能具有極大的影響的部件，如圖2所示。

圖2 R型調節器動作示意圖

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）的活塞兩側的管道連接。噴射管的兩側受來自于檢測部和設定部的力（b或r）的作用，檢出量和設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（檢出量的變化或設定量的變化），噴射管就會向一方偏轉，沖擊受流口的流量就會變化，在活塞兩側就產生壓力差，活塞就會向一方移動。

3）C型閥。R型調節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形調節器的使用范圍，并且使其控制更加完善，達到各種聯鎖，運距離操作的要求。

2.3 液壓設備運行與維護

高爐鼓風作業區對液壓設備維護積累了將近多年的經驗，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，對控制設備操作不利。

蓄能器內蓄油量試驗應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。

控制油系統經常巡視，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象。

3 湛鋼高爐鼓風液壓控制系統的改進

通過以上液壓控制技術在高爐鼓風系統的應用分析，結合目前湛江鋼鐵高爐鼓風項目工程建設的進展，提出以下兩點改進建議。

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

2）改進液壓泵供電系統。為了避免由于高爐鼓風液壓控制供油系統液壓泵供電出現故障而造成整個鼓風機組停機影響生產，對液壓泵必須配備可靠的供電系統。對供電設計進行了完善，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 結束語

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

參考文獻

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