電動(dòng)推桿和電液動(dòng)推桿在純堿生產(chǎn)中應(yīng)用淺析

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(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

純堿生產(chǎn)過程涉及許多物料輸送環(huán)節(jié)，特別是經(jīng)過煅燒工序以后物料呈粉粒狀，此后的輸送過程已無法再通過各類管道閥門來調(diào)節(jié)流量，目前生產(chǎn)過程中多利用插板閥來控制物料流量。隨著科技的發(fā)展風(fēng)門、閥門、閘門、擋板等開合設(shè)施的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)已不再單單依靠氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，不用再設(shè)空壓站、液壓站等輔助裝置，可利用電動(dòng)推桿來完成上述開合設(shè)施的驅(qū)動(dòng)。

1 電動(dòng)推桿的特點(diǎn)及應(yīng)用

電動(dòng)推桿是一種將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥茥U的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的電力驅(qū)動(dòng)裝置，可用于各種簡(jiǎn)單或復(fù)雜的工藝流程中做為執(zhí)行機(jī)械使用，還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制、集中控制或自動(dòng)控制。電動(dòng)推桿由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速器、絲杠、螺母、導(dǎo)套、推桿、滑座、彈簧、外殼及控制開關(guān)等組成，如圖1所示。工作原理是電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器減速后，帶動(dòng)一對(duì)絲杠螺母，把電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)，利用電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)完成推桿動(dòng)作[1]。

1.推桿 2.外殼 3.絲杠 4.螺母 5.導(dǎo)套、彈簧、滑座 6.控制開關(guān) 7.減速器 8.驅(qū)動(dòng)電機(jī)圖1 電動(dòng)推桿結(jié)構(gòu)示意圖

電動(dòng)推桿可以根據(jù)不同的應(yīng)用負(fù)荷而設(shè)計(jì)，推力范圍大，運(yùn)行速度快。利用電動(dòng)推桿作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制、同步控制，控制原理圖如2所示。絲杠螺母(或蝸輪蝸桿)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)有絕對(duì)動(dòng)載自鎖功能，增加設(shè)備運(yùn)行的安全性，利用這一自鎖功能當(dāng)電動(dòng)推桿工作時(shí)達(dá)到所需開度就無需再供電，節(jié)能效果顯著。推桿行程到達(dá)極限位置，內(nèi)部螺母觸角壓制限位開關(guān)斷開電源，使電機(jī)不再轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)推桿自動(dòng)停止工作，達(dá)到很好的超載保護(hù)作用，使電機(jī)或構(gòu)件不被損壞，還可配置安全離合器或過載壓力傳感器防過載。

電動(dòng)推桿自上世紀(jì)八十年代投用于工業(yè)生產(chǎn)后，憑借其動(dòng)作平穩(wěn)可靠、控制精準(zhǔn)、耗能少、適用范圍廣，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、集中控制和遠(yuǎn)程控制等特點(diǎn)被廣泛推廣。電動(dòng)推桿可適應(yīng)純堿生產(chǎn)過程高溫、高濕、粉塵含量高和腐蝕性強(qiáng)的環(huán)境，在物料輸送過程被用于控制閥門、閘門等設(shè)施開合，應(yīng)用廣泛。

2 電液動(dòng)推桿的特點(diǎn)

隨著電動(dòng)推桿在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的深入，人們對(duì)其性能的要求也越來越高，要求有更高的推動(dòng)力、更好的啟動(dòng)控制性能、更便于安裝維護(hù)、更節(jié)能，在此背景下電動(dòng)推桿的另一類型電動(dòng)液壓推桿—簡(jiǎn)稱電液動(dòng)推桿應(yīng)運(yùn)而生。

圖例：QF—低壓斷路器 KM—交流接觸器 KH—熔斷器 SQ1、SQ2—位置開關(guān)XT—端子排 GD、RD—指示燈 SB1、SB2—按鈕圖2 電動(dòng)推桿控制原理圖

電液動(dòng)推桿，是一種機(jī)、電、液一體化的新型柔性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它以執(zhí)行機(jī)構(gòu)(油缸)、控制機(jī)構(gòu)(液壓控制閥組)和動(dòng)力源(油泵電機(jī)等)組成，如圖3所示。工作原理是：電動(dòng)機(jī)通過正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)雙向液壓泵正反輸出壓力油，經(jīng)液壓控制閥送至油缸，可實(shí)現(xiàn)活塞桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)[2]。

1.推桿 2.驅(qū)動(dòng)電機(jī) 3.油缸 4.油泵 5.液壓控制閥組圖3 電液動(dòng)推桿結(jié)構(gòu)示意圖

電液動(dòng)推桿內(nèi)部設(shè)有溢流閥，當(dāng)活塞桿所受外力超過額定的輸出力或活塞已達(dá)到終點(diǎn)，這時(shí)油缸內(nèi)油壓增高到調(diào)定的壓力，溢流閥迅速而準(zhǔn)確的溢流，實(shí)現(xiàn)過載自動(dòng)保護(hù)，電機(jī)雖在轉(zhuǎn)動(dòng)，但不會(huì)燒毀。該機(jī)構(gòu)還具有自鎖功能，電液推桿的油路集成塊中設(shè)計(jì)了壓力自鎖機(jī)構(gòu)，當(dāng)推桿動(dòng)作到一定位置后，壓力油處于保壓狀態(tài)，電機(jī)無需運(yùn)轉(zhuǎn)推桿亦可保持在工作狀態(tài)。

除此之外電液動(dòng)推桿具有其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，如可以負(fù)荷啟動(dòng)，可以在其推力、拉力范圍內(nèi)實(shí)行無極調(diào)節(jié)，且能耗在同等工況下僅為電動(dòng)推桿的一半。除此之外，電液推桿采用全液壓傳動(dòng)，動(dòng)作靈敏、運(yùn)行平穩(wěn)，能有效地緩沖外來沖擊力，且全封閉結(jié)構(gòu)便于安裝和維修，在惡劣的環(huán)境中不吸塵、不進(jìn)水，內(nèi)部不銹蝕，因而使用壽命較長(zhǎng)。

3 電液動(dòng)推桿在生產(chǎn)中應(yīng)用實(shí)例

鑒于電液動(dòng)推桿可靠的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定的性能、精準(zhǔn)的控制以及較低的能耗，其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，目前我公司電動(dòng)插板閥的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)大部分為電液動(dòng)推桿，尤其是2018年的技改項(xiàng)目“篩分樓廢料倉(cāng)自動(dòng)化升級(jí)改造”將電液動(dòng)推桿應(yīng)用于顎式閘門的控制。

電液動(dòng)顎式閘門由電液動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)閘門的開合，具有輸出力量大、結(jié)構(gòu)緊湊、空間小、操作靈活、工作平穩(wěn)可靠和拆裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，如圖4所示。本項(xiàng)目對(duì)顎式閘門的控制，不僅實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)控制、DCS遠(yuǎn)程控制，還將控制按鈕引入操作崗位實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程集中控制，實(shí)現(xiàn)了三種控制方式的統(tǒng)一，控制原理圖如圖5所示。由圖5可以看出電液動(dòng)推桿不僅可以通過自身結(jié)構(gòu)中的溢流閥進(jìn)行過載保護(hù)，當(dāng)該結(jié)構(gòu)失效時(shí)還可以通過控制系統(tǒng)的熱繼電器進(jìn)行過載保護(hù)。本項(xiàng)目在進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)還將顎式閘門開合位置狀態(tài)引入DCS，以便實(shí)時(shí)觀察閘門位置，控制物料流動(dòng)。

1.廢料倉(cāng) 2.顎式閘門 3.電液動(dòng)推桿圖4 電液動(dòng)顎式閘門安裝示意圖

圖例：QF—低壓斷路器 KM—交流接觸器 FU—熔斷器 KH—熱繼電器 SQ1、SQ2—位置開關(guān) XT—端子排 GD、RD—指示燈 SB1、SB2—按鈕圖5 電液動(dòng)顎式閘門控制原理圖

4 結(jié) 論

電動(dòng)推桿和電液動(dòng)推桿都具有結(jié)構(gòu)可靠、性能穩(wěn)定、控制精準(zhǔn)、耗能低，具有自鎖功能和過載保護(hù)等特點(diǎn)，電液動(dòng)推桿還可以負(fù)荷啟動(dòng)和在其推力、拉力范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無極調(diào)節(jié)。

電動(dòng)推桿和電液動(dòng)推桿代替手動(dòng)推桿應(yīng)用于純堿生產(chǎn)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)了插板閥、閘門等開合裝置的自動(dòng)化升級(jí)，屬于機(jī)器代人的一種形式，通過遠(yuǎn)程控制和集中控制可以改善操作環(huán)境、提高工作效率。