精整區液壓系統的設計

保 駿

(中冶華天工程技術有限公司 江蘇南京210019)

1 前言

某棒材車間精整區由平托移鋼機、成捆收集裝置、升降臺架、升降擋板等機械設備組成，需設計配套精整區液壓系統一套。該液壓系統由液壓泵站、液壓閥臺、中間管路、液壓缸及配套電控柜組成。

液壓系統要求安全可靠，運行平穩，操作簡便，日常維護成本低等。

2 系統概述

該液壓系統主要包括液壓泵站及液壓閥臺。液壓泵站由油箱、主泵、循環泵、過濾器、冷卻器、加熱器、安全閥、壓力繼電器、溫度繼電器、液位繼電器、電控箱等組成，布置在液壓站房內；液壓閥臺由閥架、閥塊、各功能閥組及電氣端子箱組成，布置在油缸等執行元件旁、便于操作維護處。泵站與閥臺、閥臺與執行機構之間由中間管路連接。

3 系統組成

3.1主泵及循環泵組

主泵為4臺重載恒壓變量柱塞泵，3用1備。系統工作壓力：15MPa，系統流量約630L/min，液壓系統的壓力及流量由液壓缸或液壓執行機構所需的壓力及流量決定。主電機功率：75kW x 4臺。主泵出口設置安全溢流閥組及單向閥。循環泵為螺桿泵1臺，流量約160L/min，循環泵電機功率：5.5kW, 工作壓力：1.0MPa。

3.2油箱及附件

油箱為不銹鋼材質(06Cr19Ni10)，油箱為矩形帶加強筋板，吸油區與回油區分開，設有人孔便于檢修，油箱底部設有排污閥門及加油口、油箱上部設空氣過濾器。油箱的尺寸設計保證散熱和污物沉降，油箱容積：5000升。系統介質為抗磨液壓油 ISO-VG46。設置回油過濾器及循環過濾器。所有過濾器的選型與流量、油品的粘度、過濾精度有關。過濾器都裝有報警裝置及目視指示器。油箱設置目視液位液溫計便于直接觀察，設置液位繼電器進行液位連鎖控制。采用帶顯示的溫度繼電器進行溫度連鎖控制。冷卻器流量與系統要求相匹配，其水量的控制滿足系統的動態要求。采用冷卻器、電磁水閥及電加熱器聯動控制油溫。采用帶顯示的壓力繼電器進行壓力連鎖控制(見圖1)。

圖1 液壓泵站原理圖

3.3閥臺

閥臺包括閥架、油路塊，各種疊加或插裝式閥組及配套端子接線箱。方向閥裝有方向指示燈，所有電磁線圈均為濕式24V，穩定、可靠。其中方向閥、流量閥、壓力閥根據各種工況而選定，以滿足平托移鋼機、成捆收集裝置、升降臺架、升降擋板等設備的動作要求(見圖2、圖3)。

圖2 成捆收集液壓閥臺原理圖

圖3 平托移鋼機液壓閥臺原理圖

4 液壓系統工作過程

如圖1所示:空載啟動電機后，主泵及循環泵相繼工作，主泵達到調定工作壓力15MPa，泵出口設置安全溢流閥16 MPa，壓力繼電器監測壓力在正常范圍內(12～17MPa)。每組主泵流量140L/min，共4組，3用1備，備用泵在某一泵組故障時人工切換使用。循環泵配合冷卻器及電磁水閥用于循環冷卻油箱內液壓油(冷卻水溫<35℃，冷卻水量10m3/h)；電加熱器(3kW×5臺)在溫度過低時啟動加熱液壓油；兩者共同保證供油溫度基本保持在38℃左右。回油過濾器過濾精度10μm，循環過濾器過濾精度5μm，保證系統清潔度為NAS7級。

如圖2所示：成捆收集臂液壓缸參數為100/70-380，共有2個液壓缸，工作壓力為15MPa，油缸動作速度為100mm/s，比例閥控制，實現動作時輕抬輕放。收集臂液壓缸參數為100/70-300，共有2個液壓缸，工作壓力為15MPa，油缸動作速度為100mm/s，閥組為三位四通換向閥雙電磁鐵DC24V，配疊加式液壓鎖、單向節流閥。如圖3所示：平托移鋼機升降液壓缸參數為80/56-250，共有3個液壓缸，工作壓力為15MPa，油缸動作速度為100mm/s，閥組為三位四通換向閥雙電磁鐵DC24V，配疊加式液壓鎖、單向節流閥。平托移鋼機橫移液壓缸參數為80/56-600，共有3個液壓缸，工作壓力為15MPa，油缸動作速度為100mm/s, 比例閥控制，實現動作時輕抬輕放。另有升降臺架液壓缸4個，橫移擋板液壓缸4個，升降擋板液壓缸1個。

5 系統連鎖與控制

5.1系統聯鎖控制

主泵電機啟動前，其對應油泵的電磁溢流閥必須先得電，保證空載。2秒鐘后對應電機得電，5秒鐘之后電磁溢流閥失電，主泵可建立起壓力；主泵工作時，循環泵應60秒后自動啟動。油箱加熱器啟動時，循環泵應立即啟動。循環泵關閉不與加熱器聯鎖。每只油泵吸油口設一只手動蝶閥，蝶閥上有位置開關顯示其開閉狀態，如果吸油口蝶閥沒有完全打開，則其對應的油泵電機不能運行。只有當有油泵在工作時，其液壓系統的控制回路才有效。這是為了防止液壓泵啟動時，液壓執行機構發生意想不到的動作。如果由于油箱液位過低而停泵，僅僅向油箱內加油補充，油泵不會自動啟動。

5.2系統壓力控制

該系統為恒壓變量泵恒壓控制，系統壓力基本保持恒定。當系統正常工作時(以主泵工作3分鐘之后開始算)，如果 “系統失壓”開關發訊持續10秒，則表示管路爆裂或油泵等元件失效，應停泵并檢查原因。“系統超高壓”壓力開關發訊持續10秒, 表示油泵恒壓拐點設定值故障，應停泵報警并檢查原因。停泵后報警信號必須人工干涉才能停止，便于檢查原因。

5.3油箱液位控制,

共設三個點LVS01,02,03。LVS01 “高限”表示油位過高，報警則提示維護人員檢查冷卻器是否有漏水現象。LVS02 “低限”報警，則加熱器斷電，提示維護人員加油及檢查管路的漏油狀況。LVS03 “超低限”報警時，泵電機停止運行，重故障，全面檢查。

5.4油箱油溫控制

共設四個點，分別為TS01～04。TS01發訊時表示溫度<15℃，油溫超低，報警，油泵電機不得啟動，檢查原因；TS02發訊時表示溫度<25℃，油溫低，加熱器啟動，>35℃時, TS02停止發訊，加熱器關閉；TS03發訊時，表示油溫>50℃，高溫報警，電磁水閥電磁鐵得電，冷卻水打開，當油溫<40℃時，TS03停止發訊，電磁水閥電磁鐵失電，冷卻水關閉。TS04發訊時，表示油溫>60℃，超高，聲光報警，如持續發訊超過10分鐘停機，并提醒人工檢查。

5.5其余開關及控制

系統設置回油過濾器和循環過濾器，過濾器濾芯污染會由對應壓力開關發訊, 報警，提示維護人員更換污染濾芯。

在液壓站旁的操作箱上設置系統啟停手動開關，加熱器手動開關、冷卻水電磁閥開啟等手動開關；并對過濾器污染、手動蝶閥開閉、液位、液溫、壓力設置指示燈；設置“本地控制及遠程控制”選擇開關。

以下裝置位于操作室控制臺或計算機顯示器畫面：系統啟停顯示；包括機旁操作箱上的所有電信號及控制功能；只有當液壓站旁的操作箱上選擇開關在“遙控”位置時，才可以在操作室對系統進行遠程控制。

6 結論

該精整區液壓系統已在多個工程中使用，泵站及閥臺設計合理，操作方便，日常維護成本低,從現場實際使用情況來看，反映良好，達到設計時所預期的效果。