高爐爐頂液壓站穩(wěn)壓系統(tǒng)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(tǒng)壓力受季節(jié)氣候變化影響，在執(zhí)行閥門多閥頻繁動作時會出現(xiàn)系統(tǒng)壓力異常引起的停機。經(jīng)過分析，活塞式蓄能器氮氣壓力會受到熱脹冷縮的影響發(fā)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(lián)安裝，有效解決了由氮氣壓力隨環(huán)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(tǒng)的穩(wěn)壓功能。

關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng) 蓄能器 并聯(lián) 穩(wěn)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(nèi)液壓系統(tǒng)提供控制油液來控制爐頂設備的動作方向、速度等參數(shù)，需要液壓系統(tǒng)提供合理的和穩(wěn)定的流量使其動作準確和平穩(wěn)。爐頂液壓系統(tǒng)在爐頂設備多閥同時或者頻繁動作時，液壓系統(tǒng)流量供應不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)液壓系統(tǒng)壓力波動過大造成的停機，從而影響高爐穩(wěn)定運行。

2、爐頂液壓系統(tǒng)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(zhí)行機構(gòu)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(tǒng)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(tǒng)控制油缸執(zhí)行開關(guān)，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(wěn)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(jié)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(jié)流閥控制;料流調(diào)節(jié)閥包含比例控制和常規(guī)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(diào)定節(jié)流閥開度，常規(guī)閥油路為應急備用油路包含電液換向閥、液壓鎖、單向節(jié)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(jié)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(tǒng)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(qū)間，保持在系統(tǒng)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(lián)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(huán)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(jié)性氣候的影響，氮氣瓶內(nèi)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(fā)生變化，在多閥動作時會發(fā)生系統(tǒng)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(tǒng)停機。

4、爐頂液壓站穩(wěn)壓系統(tǒng)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(tǒng)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(huán)境，氮氣瓶內(nèi)的氮氣受熱脹冷縮的影響使蓄能器內(nèi)的氮氣壓力與系統(tǒng)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(xiàn)場需求的及時性。

爐頂液壓站活塞式蓄能器容積為50L，系統(tǒng)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(nèi)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?qū)崿F(xiàn)蓄能器對系統(tǒng)的有效穩(wěn)壓和提供動力油作用。

如圖2所示，在原液壓系統(tǒng)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(lián)，其中皮囊式蓄能器氮氣壓力補充至系統(tǒng)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(wěn)壓作用，也會產(chǎn)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(jié)語

活塞式蓄能器與皮囊式蓄能器結(jié)合使用可以更好的保護液壓系統(tǒng)設備穩(wěn)定運行，蓄能器內(nèi)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(xiàn)蓄能器對液壓系統(tǒng)的有效穩(wěn)壓和提供輔助油源作用。通過改進，產(chǎn)生以下效益：（1）防止在多閥頻繁動作過程出現(xiàn)流量不穩(wěn)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(wěn)定，不需要季節(jié)性的放氣和充氣操作，節(jié)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(xiàn)有狀態(tài)的蓄能器使用中出現(xiàn)密封及內(nèi)部零件損壞等現(xiàn)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.