高爐泥炮液壓系統功率匹配的研究與應用

摘要：高爐泥炮是高爐生產的重點設備之一。泥炮的液壓系統中，存在一定的定量泵，而定量泵在運行過程中由于能源利用率偏低，造成管路中出現噪音和管路振動，室油溫升高過快，大大縮短了備件的使用壽命，通過改造后，保證了高爐泥炮液壓系統正常運行，為高爐的穩定順行創造了良好的條件。

關鍵詞：高爐 泥炮 液壓系統

前言

高爐泥炮是高爐生產的重點設備之一[1]，泥炮能否正常工作，直接關系到高爐的生產能否順行。傳統液壓系統的設計主要考慮系統的工作能力、可靠性及成本，不太注意系統的效率[2]。系統的效率大多在50%左右，造成能量損耗過大，因此其節能的潛力很大。而造成液壓系統效率低的根本原因是功率不匹配。提高液壓系統效率的基本途徑，是使系統的輸入功率與執行元件的輸出功率相匹配，功率匹配程度愈高，系統效率愈高。

本文針對山東鋼鐵萊蕪分公司煉鐵廠高爐泥炮液壓系統的現狀，介紹定量泵液壓系統的功率匹配方法與節能途徑。

1.液壓傳動的特點

①體積小、重量輕、單位重量輸出的功率大；②在大范圍內實現無級調速；③操縱控制方便，與微電子技術和計算機技術的結合已成為實現自動化的重要手段；④慣性小、響應快；⑤易實現過載保護，安全性好，采用礦物油作工作介質，自潤滑性能好。

2.高爐泥炮液壓系統設備簡介

該液壓系統使用40#抗磨液壓油。加油時油液必須超過上部液位計刻度。運行前應確保液壓站與油缸連接的管路經過清洗，以及液壓油符合清潔要求。使用前點動電動機，確定電機旋轉方向正確。本液壓站泵組額定壓力為20MPa，液壓站37KW泵組采用手動變量柱塞泵，如系統需要采用較高壓力，可人為調低油泵流量，調高溢流閥壓力（最高壓力不應超過25MPa），并在調整過程中注意觀察電機電流不得超過其額定電流。

3.定量泵液壓系統

定量泵液壓系統是定量泵供油，用節流調速的方法調節執行元件的速度。其功率損失較大，效率低，但由于結構簡單，成本較低，仍被各行業廣泛地應用。造成定量泵液壓系統效率低的根本原因是定量泵的輸出壓力、流量與負載所需的壓力、流量不匹配，產生溢流、節流和卸荷能量損失。因此定量泵液壓系統的節能途徑就是盡可能的使系統的輸入功率與執行元件的輸出功率相匹配。

定量泵液壓系統中單定量泵供油是最簡單的回路。但這種回路只適用于恒壓力、恒流量的載荷類型。如果用在多負載多速度的工作循環中，則效率在35%以下。因此，根據功率匹配的原理，對多負載多速度液壓機械，可選用多泵驅動回路。圖1是由三個定量泵組成的驅動回路，由控制閥4、5、6控制向系統供油，可得七種流量組合（若用四臺泵，可組合出十五種流量），這種多泵驅動回路用于多負載、多種速度的液壓機械， 比用單泵驅動， 可以節能50%以上。

1 高壓小流量泵；2、3 低壓大流量泵；4、5、6 程序控制器

在定量泵系統，采用恒功率調速的方法也可提高系統效率。恒功率調速的調速特性類似于恒功率變量液壓系統，但成本較低。泵輸出流量QS =const，泵輸出壓力油液P作用在壓力自動控制節流閥的控制活塞S1和節流閥芯S2上。

當系統壓力小于閥4的調定值時，即PS1≤PS2+kX0時，由于節流閥口未開，閥口通流面積a=0，經閥口的溢流量QL=0，因而進入執行元件的流量QC=QS-QL=QS，此時，執行元件具有最大速度。

當系統壓力大于閥的調定值，即PS1>PS2+kX0 時，節流閥閥芯上移，閥口開啟，a>0，部份液流經節流閥口溢流，進入執行元件的流量QC =QS-QL4.結論

在山東鋼鐵萊蕪分公司煉鐵廠泥炮的液壓系統中，存在一定的定量泵，而定量泵在運行過程中由于能源利用率偏低，造成管路中出現噪音和管路振動，室油溫升高過快，大大縮短了備件的使用壽命，通過改造后，保證了高爐泥炮液壓系統正常運行，為高爐的穩定順行創造了良好的條件。

參考文獻：

[1]尹富榮.開鐵口機霧化系統在衡鋼高爐上的應用[J].金屬材料與冶金工程，2011（4）：41-43

[2]張守喜.本鋼新1號高爐移蓋機和開鐵口機改造實踐[J].本鋼技術，2011（5）：23-25

作者簡介：

白耀歡（1979.1—），甘肅省白銀市人，畢業于蘭州理工大學熱能與動力工程專業，山鋼集團萊蕪分公司煉鐵廠運行車間工程師，主要研究方向：冶金設備管理。