一種圓柱形專用液壓機

李衛華

（合肥合鍛智能制造股份有限公司，安徽 合肥 230601）

高溫氣冷堆核電站在美國被稱做“下一代核電廠”，具有不停機更換核燃料、安全性好、發電效率高、用途廣泛等特點。該專用液壓機的研發成功，打破了國外在高溫氣冷堆核電站系統工程中核燃料元件生產設備的技術壟斷，填補了國內空白，為我國核電工業的發展做出了巨大貢獻。

該圓柱形專用液壓機外觀如圖1所示。

圖1 圓柱形專用液壓機外觀

該專用液壓機主要有圓柱形主機機身、液壓控制系統、電氣控制系統、抽真空系統等部分組成。

1 機身結構

該壓機機身為圓柱形，主要由主油缸、機身支架、工程缸、扁擔、上下沖頭、上下模腔等組成。

主油缸為活塞缸結構，缸體下端和支架相連，直接安裝在地面上；下沖頭安裝在活塞桿端部，活塞桿上下運動帶動下沖頭一起運動，實現主噸位加壓及下沖頭泄壓、退回功能。

機身支架通過螺釘和墊圈等固定安裝在主油缸缸體上。下模腔套裝在機身支架內壁，工程缸安裝在機身支架上端面，工程缸活塞桿端部和扁擔相連，兩個拉桿穿過機身支架和模腔連接在一起，上端和扁擔固定，工程缸活塞桿上下運動，可以帶動下模腔上下運動，實現上下模具貼合機及下模腔退回功能。上沖頭安裝在機身支架內上端部處，上模腔靠拉桿、螺母及彈簧等安裝在機身支架內上端面處，上模腔內圓和上沖頭外圓相配合，可以沿上沖頭外圓被動上下運動（下模腔上行到與上模腔貼合后拉動上模腔再上行一段距離，下模腔下行時，上模腔靠彈簧復位下行）。

機身支架前后開有方形操作窗口，供模具放入機身內的模腔用，或將模具取出用。機身支架外側套裝有安全防護網裝置，安全防護網設有操作把手，并設有限位開關燈，可以和壓機動作互鎖，保證操作人員安全。

2 液壓控制系統

液壓主動力系統放置在機身后側的動力柜內，主要有油箱、油泵、電機、液壓控制部分、管路等組成。

液壓控制部分采用先進的插裝閥集成系統，系統設有各種過載保護。液壓系統關鍵部位設有壓力檢測點，通過壓力檢測點可快速診斷液壓系統故障和監測液壓系統的運行狀態。主噸位壓力控制采用比例壓力控制系統，并可實現數字顯示和數字控制。壓力測量元件采用壓力傳感器，調壓控制元件采用比例溢流閥實現閉環控制，壓力通過彩色觸摸屏顯示并可直接在觸摸屏上設定。比例壓力控制系統可以實現下沖頭壓力在公稱壓力的15%～100%范圍內無級調節；壓力顯示精度達到0.1MP a，保壓時間可以預置，范圍是0～999s。油泵出油口設置有高壓高精度濾油器，保證了工作液壓油液的清潔度。設置有系統回油水冷卻裝置，可以一直對液壓油進行冷卻，保證了液壓油再許可的溫度范圍內進行工作。

3 電氣控制系統

電氣系統有獨立的電氣控制柜、按鈕站等，按鈕站放置在機身旁邊，電氣控制柜放置在機身旁邊地面上，電氣柜柜門上設置有觸摸屏及各種選擇開關、操作按鈕等。

電氣系統控制部分的核心功能由PLC可編程序控制器來承擔，采用PLC來控制壓機的各種工藝動作。根據工藝需要，由主令控制元件（選擇開關、按鈕等）發出的指令，依據位置、壓力等檢測元件所測得的信號，進行程序運算，驅動液壓閥等器件，實現對液壓執行元件——油缸的壓力、位移等控制，進而完成機器的生產過程。通過人機界面進行各數據的顯示和控制及預設置處理與存儲，畫面為人機交互式,可在屏幕上非常方便地預先對下沖頭的行程、壓力、時間等參數設定，人機界面可清晰地顯示其位移、壓力、速度和時間參數，其中壓力的設定可在主畫面中允許操作者對其進行一定范圍的修正；控制系統可以存儲模具參數幾十套，操作簡潔；并設有設備工作信息顯示系統，可顯示包括PLCI/O信息在內的數十條壓機工作信息，若壓機出現故障時，查找原因十分方便。

機身旁的按鈕站及電氣柜柜門上設置有急停按鈕，以備安全緊急停機之用。

4 抽真空系統

因球形核燃料生產工藝的需要，本專用液壓機配備有抽真空系統。

抽真空系統主要有抽真空泵站、電磁氣閥、過濾器、真空傳感器、電接點真空表、管路、接頭等組成。抽真空泵站采用變頻電機驅動，可有效控制抽真空的速度。上、下模腔開有抽真空孔，當上下模腔貼合到位后，發訊開關發訊，抽真空系統開始工作；模腔內的真空度達到設定的真空度值時，真空傳感器發訊，維持模腔內的真空度，下沖頭開始上行加壓并保壓；保壓時間到，發訊元件發訊，與大氣接通的電磁閥動作，開始破壞模腔內的真空度，模腔內真空度破壞到一定值時，真空傳感器發訊，下沖頭開始下行并退回到位，下模腔下行并退回到位，打開機身支架防護網，取料，一個工藝動作循環結束。

5 小結

該圓柱形專用壓機采用最新設計理念，具有結構新穎、性能穩定、安全可靠、人性化操作方便等特點，采用最新控制技術，達到國際先進水平，打破了國外的技術壟斷，填補了國內空白，為我國核電工業的發展做出了巨大貢獻。