高爐爐頂液壓站穩壓系統的改進

李倩倩 丁立軒 王洪璐 李雙波

摘要：高爐爐頂液壓站系統壓力受季節氣候變化影響，在執行閥門多閥頻繁動作時會出現系統壓力異常引起的停機。經過分析，活塞式蓄能器氮氣壓力會受到熱脹冷縮的影響發生變化引起流量供應不足，活塞式蓄能器也存在脈動吸收不充分的因素，筆者提出增加一組皮囊式蓄能器，與活塞式蓄能器并聯安裝，有效解決了由氮氣壓力隨環境變化導致的充能不足的問題，皮囊式與活塞式蓄能器功能互補，保證了爐頂液壓系統的穩壓功能。

關鍵詞：液壓系統 蓄能器 并聯 穩壓

1、引言

煉鐵高爐爐頂均壓放散設備及布料閥門均為液壓閥門，由爐頂液壓站內液壓系統提供控制油液來控制爐頂設備的動作方向、速度等參數，需要液壓系統提供合理的和穩定的流量使其動作準確和平穩。爐頂液壓系統在爐頂設備多閥同時或者頻繁動作時，液壓系統流量供應不穩定，容易出現液壓系統壓力波動過大造成的停機，從而影響高爐穩定運行。

2、爐頂液壓系統原理

液壓原理如圖1所示，柱塞泵供出壓力11Mpa左右的壓力油，電磁溢流閥起到安全泄荷作用，油液通過單向閥、出油口截門、蓄能器到液壓閥臺，液壓閥臺控制換向及執行機構速度[1]，其中蓄能器為活塞式蓄能器，蓄能器配有安全溢流閥塊用于安全泄荷及泄壓所用，配有4臺50L的氮氣瓶，充裝氮氣壓力約為9Mpa左右，蓄能器在系統中起到緩沖振動和補充能量的作用。

爐頂上下密封閥、翻板閥、均壓放散閥及煤氣回收閥等都由液壓系統控制油缸執行開關，液壓站由兩臺柱塞泵提供液壓能，兩臺泵一用一備，液壓油通過溢流閥、蓄能器到液壓閥臺，其中溢流閥起安全泄荷作用，蓄能器起穩壓和消除脈動作用。在閥臺上油路分支均包含維修閥、換向閥、單向節流閥、液壓鎖等液壓控制閥。上下密封閥、均壓放散閥的油路均包含兩位四通換向閥、單向節流閥控制;料流調節閥包含比例控制和常規閥兩油路，比例控制閥油路包含比例換向閥、先導換向閥、液控單向閥等，先導閥是打通油路作用，比例調定節流閥開度，常規閥油路為應急備用油路包含電液換向閥、液壓鎖、單向節流閥等;事故放散閥、800放散閥油路均包含三位四通換向閥、液壓鎖、單向節流閥等。

3、問題提出

活塞式蓄能器氮氣壓力上腔為氮氣，氮氣壓力充裝在系統壓力的80%，下腔為動力油液，功能是在設備多閥動作時蓄能器可以補充所需的流量，前提是氮氣壓力在合理區間，保持在系統壓力的80%。雖然活塞式蓄能器可以承受很大的壓力波動，串聯氣瓶組可以提高有效容積，但是一般活塞式蓄能器在小于13Mpa的工作環境下受慣性影響很大，活塞式蓄能器不適于在低壓情形下用于吸收脈動，且由于季節性氣候的影響，氮氣瓶內氣體受熱脹冷縮的影響使氮氣壓力值波動，油液粘度也會受溫度影響發生變化，在多閥動作時會發生系統流量不足、油泵壓力有較大波動或者油泵升壓異常，甚至會引起的液壓系統停機。

4、爐頂液壓站穩壓系統改進

爐頂設備在下料時各閥門按順序動作頻率較高，需要液壓系統提供的油液流量充足，突顯蓄能器蓄能的重要作用，氮氣量是決定蓄能能力的重要因素。在天氣變化溫差極大的環境，氮氣瓶內的氮氣受熱脹冷縮的影響使蓄能器內的氮氣壓力與系統油泵輸出的油壓不能很好的匹配，導致即使人工頻繁的放氣和充氣也滿足不了現場需求的及時性。

爐頂液壓站活塞式蓄能器容積為50L，系統壓力為10-12Mpa。如果設法擴大蓄能器有效容積，即增加一組蓄能器，蓄能器內油液容積增大便會抵消氮氣壓力和油液粘度隨溫度的變化的影響，能夠實現蓄能器對系統的有效穩壓和提供動力油作用。

如圖2所示，在原液壓系統功能不變的情況下，增加一組皮囊式蓄能器，其特點是與原有活塞式蓄能器并聯，其中皮囊式蓄能器氮氣壓力補充至系統壓力70%左右，油泵輸出油液同時進入活塞式蓄能器與皮囊式蓄能器，兩種蓄能器同時起到穩壓作用，也會產生充能和吸收脈動的效果。皮囊式蓄能器特點是慣性小、反應靈敏，適合消除脈動[2]，與活塞式蓄能器在低壓情況下吸收脈動差形成互補。

5、結語

活塞式蓄能器與皮囊式蓄能器結合使用可以更好的保護液壓系統設備穩定運行，蓄能器內油液容積增大便會抵消氮氣壓力和油液粘度隨溫度的變化的影響，能夠更好的消除脈動，實現蓄能器對液壓系統的有效穩壓和提供輔助油源作用。通過改進，產生以下效益：（1）防止在多閥頻繁動作過程出現流量不穩造成壓力波動過大造成的停機;（2）改造后蓄能器氮氣壓力穩定，不需要季節性的放氣和充氣操作，節省氮氣消耗量和工時浪費，且放氣過程有大量氮氣排至大氣，需要嚴格的措施才能保證安全，改造后不需要定期排氣則大大提高了設備維護的安全效益;（3）由于壓力的波動，現有狀態的蓄能器使用中出現密封及內部零件損壞等現象，改造后備件使用壽命會得到延長。

參考文獻

[1]爐頂液壓站說明書.2008.21.

[2]谷振云.帶儲氣瓶的活塞式蓄能器的應用.重型機械.2001（2）.6.