轧铜设备液压泵站节能改造.pdf

2 0 1 5年 2月 第 4 3 卷 第 4期 机床与液压 MACHI NE TOOL HYDRAUL I CS F e b． 2 0l 5 Vo 1 ． 43 No ． 4 D OI 1 0 。 3 9 6 9 ／ j ． i s s n 。 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 5 ． 0 4 ． 0 6 0 轧铜设备液压泵站节能改造 王建军 ，潘露 ，江德松 ，刘先 国 1 ．安徽机 电职业技术学院机械工程 系，安徽 芜湖 2 4 1 0 0 2 ；2 ．安徽精诚铜业股份有限公 司， 安徽 芜湖 2 4 1 0 0 0 摘要在液压系统设计和使用中，在满足传动和控制的前提下，还需要通过分析液压系统中的能量损失途径 ，考虑如 何高效可靠地利用系统功率。针对某车间热轧铜锭生产线液压系统，分析其工作过程，从节能的角度出发改造设备的液压 泵站 ，并解决在改造过程中出现的问题 ，实现了节能目的，可以为液压系统的节能设计和节能改造提供参考。 关键词 热轧设备 ；液压系统 ；节能改造 中图分 类号 T H1 3 7 文献标志码 B 文章 编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 5 4 1 9 0 2 目前 液压 系统 的节 能措 施 主要 集 中在能 耗分 析 和回收利用 方 面。 回收通常 采用 蓄 能 器来 实 现 ，而 能耗分 析 主要 针对 动力 元件 、执行 元 件等 进行 。此 次 改造是从液压 泵站 的节能着手 的。 铜锭 热轧设 备包 括 轧机 和 推进 式 加热 炉 ，通 过 该设备可以把铜铸锭推入加热区使其被加热到轧制 温度并确保均匀受热，加热后推入粗轧机，轧机对 铜锭进行粗轧。设备上采用液压传动的有加热炉的 推进炉系统和轧机液压系统 ，自建厂以来两套液压 系统均配有 液压 泵 站 ，而两 套 液压 系统 同一 时 间 内 只有一套 工作 ，为 了响应 节 能减排 号 召 ，因此 对其 液压系统进行改造 。 1 设备工作过程简介 手动 图 1 系统泵站布置图 如图 1 所 示 ，设 备液 压 系统有 两个 泵站 ，工 作 过程为 液压缸推铜铸锭进入 1 号加热炉加热 ，加热 好 的铜锭 进 入粗 轧机 进行 粗 轧 。液压 缸 退 回后加 热 炉 关闭 ，此时粗轧机才开始工作 ，即液压泵站 1 工作 完成后泵站 2 才开始工作。从设计原理上来看，该设 备虽然 能完 成 系统 工作 要求 ，并且 已运行 多 年 ，但 是仍然存在以下缺陷液压缸动作完成后 ，泵站 1 一 直 在溢流 ，液压 缸工作期 间粗轧机 的泵站 2同样存在 溢流功率损失。溢流功率损失会造成液压系统油温 升高 ，增 加泄漏 。 2 节能改造的基本途径 液压系统节能的 目的是使泵的流量与负载所要 求的流量相一致 ，在不影响系统功能的前 提下 ，尽量 减少溢流损失。提高液压装置的效率 ，要从使用高效 率 的液压元 件 、用 高 功能 密集 的集 成 化元 件代 替 分 离式的单功能元件 ，并对电机 、泵 、马达 三者进行 综 合调节 以提高 电动机效率 ，合理设置和分配元件 、管 路 ，正确选择油液 ，并 应用新 技术 、新 材料 和科 学的 生产管理方法 ，对系统进行合理调节和控制。液压系 统节能技术比较多，有各 自的优缺点，也存在一定的 适应性 ，必须根据具体情况灵活应用，而研究二次调 节原理和 开 发定量 泵 加变 频调 速 电机 电液 系统 ，并 使之与微电子技术和计算机技术相结合是未来提高 液压 系统效率 的发展方 向。 3系统改造 使用过 程 中两 个 泵 站均 存 在 溢 流 阀长 期 溢 流 ， 造成 系统 功 率损 失 和油 温升 高 。现代 化 的轧 制设 备 在低耗能 、环保等方面提出了更高的要求。该设备已 不 能适应 国家节 能减 排及 当前该 厂产 能 需求 ，急需 对 原液压系统进 行改造 和优化 。 为了节约能量和降低生产成本，对该设备液压 系统进行 分 析 ，两 个液 压泵 站 同一 时 间 内只有 一 个 在工作，所以提出改进措施 减去一个液压泵站 ，如 图 2所示 。 收稿 日期 2 0 1 3 1 2 2 2 作者简介 王建军 1 9 8 0 一 ，男 ，硕士 ，讲师 ，从事液压与气压传动方面 的教学和研究 。E ma i l a h j d w j j 1 2 6 ． c o m。 第 4期 王建军 等 轧铜设备液压泵站节能改造 1 9 1 手 动 图 2 改进后 的液压 泵站 3 ． 1 存在 问题 通过上述改进之后发现设备存在 以下 问题 1 加热炉 液压 缸所 需压 力 和粗轧 机所 需要 压 力不一致 ，液压缸需要压力为 8 M P a ，而粗 轧机 的阀 组 1 和阀组 2的工作压力为 5 M P a ，泵站溢流阀调定 压力将不能同时满足两个装置的工作要求 ； 2 采 用图 2的方式 ，按 照要 求 连接 回路 ，运 行过程中发现液压缸的速度较慢，这将使操作工人 等待时间较长 ，效率低 。 3 ． 2解 决 办法 1 当液压系统中某一部分需要获得一个 比液 压泵供油压力低些的稳定压力 时，可使用减压 阀。 减压阀的作用是控制出 口压力 ，不管人 口压力如何 变化 ，出 口压力 应能 维 持恒 定 ，且 不受 通 过 阀 的流 量变化的影响。 减压阀的调定压力根据其工作情况而决定，注 意减压阀不能控制输出液压流量的大小，当减压后 的流量需要 控 制 时 ，应另 设 流量 控 制 阀。减 压 阀 的 流量规格应 用 实 际通 过该 阀 的最 大流 量选 取 ，在 使 用 中不宜超过额定流量 。 加热炉推进 液压缸需要 的压力较大 ，而 轧机所需 工作压力小，由于只用一泵站供油，所以采用减压阀 来 限制阀组 1 和 阀组 2执行元件 的作用力 ，如 图 2所 示 ，在泵站出油串联一减压阀。采用此措施成功解决 了用一个 油源就能同时提供两个不同压力输出的问题。 2 液 压缸 速度 慢可 能 的原 因 液 压执 行元 件 的速度取 决 于 流量 ，速 度 低 因为进 人 液压 缸 的流 量 低 。还有 可能 是液 压 缸 内泄漏 严 重 ，但 是 改造 前 液 压 缸速度正常 ，这个原因可 以排除 。 提高液压缸速度采取的措施主要有以下几种 1 采取提高流量的措施。首先想到的采用蓄能 器，推进液压缸不工作时储存液压能，当液压缸工作 时，蓄能器和液压泵同时供油来提高其速度。但是由 于厂内现存蓄能器规格小，采用后效果不是很明显。 2 由于液压 泵流 量不 足致 使 系统 中流量 不 足 时 ，应检 查液 压泵 零 件是 否有 损 坏情 况 ，及 时地 更 换或修复损坏超差件 ；如果 因泵 内吸人空气影响了 液压泵的流量 ，则要采取措施 ，防止空气吸入。经过 检查泵无任何故障。 3 油液黏度不合适而影响流量时，要更换黏 度适 当的油液 ，并注意油温对黏度 的影 响。更换液压 油后发现无 明显改 变。 4 也可 以采用增加一 个小流量 辅助泵 的方法 ， 双泵供油提高流量 ，从而提高执行元件 的速度 。但是 考虑到降低成本，暂不采用此方法。 5 对于液压缸 ，提高速度还有一种方式，采 用差动连接 ，即把液压缸 的左右 两腔相 通 ，实 现 回路 腔油液又进入进油 腔 ，从而 实现执 行元 件快 速运 动。 但是差动连 接 的液压 缸 速度 主要 取 决 于活 塞杆 的截 面积大小 ，活塞杆细 的速度增加大 ，而且 同样 大的压 力情况下 ，差动连接 时液压缸 的推力会减小 。对 于此 液压缸 ，可以看出活塞杆直径较大，所以不适宜采用 差动连接 。 液压泵站 1 和泵站 2采用的液压泵规格相 同 ，即 流量大小一样 。比较拆下 的两个泵站 ，发现泵站 2的 液压泵 出油 口管径偏 细 相 差悬殊 ，可能是 匹配不 合适 ，后 来 换 成 2 0 m m 的油 管 后 液 压 缸 速 度 恢 复 正常 。 4 结 论 1 影 响液 压系 统速 度 的是进 入执 行元 件 的流 量 ，而不是泵 的流量 ，因为 当输油管 的理论通径与实 际通径相差悬殊的时候 4 倍以上会影响速度 ，要 查看整个系统 中最细的地方，是否存在较大的局部 阻力损失 ，如 果最 细 的地 方 就是 油缸 的进 油 口就应 该缩短油管长度 以减小沿程阻力损失 。 2 油泵输出的液压油都经冷却器和过滤器，一 方面对油降温，另一方面进行连续过滤提高油的洁净 度从而延长所有液压元件的使用寿命 ，实际也证明该 系统从改进后生产到现在 ，除过 滤芯经常更换 外 ，其 他元件基本未更换，用到现在仍然完好如初。 通过长期的使用发现 ，采用上述 的改进措施 ，可 以节省一个液压泵站，改造后该设备动力装置和执 行机构在承受不同负荷时仍能稳定工作，工作效率 有了全面的提高。所以，这次改造不论是从设备本身 还是从 经济效益看都是成功 的。 参考文献 [ 1 ]张圣 ， 骆艳洁． 液压 系统节能设计 [ J ] ． 机床与 液压， 2 0 0 7 ， 3 5 1 1 5 1 1 5 2 ． [ 2 ]王肇霞， 卢长志， 赵福生． 蓄能器在节能系统 中的应用 [ J ] ． 机械工程师， 1 9 8 9 3 3 4 3 6 ． [ 3 ]张安龙， 揭乐标 ， 王飞朋 ， 等． 步进梁式加热炉液压系统 优化设计[ J ]液压与气动， 2 0 1 1 7 5 - 9 ． [ 4 ]黄听． 节能液压元件途径的研究 [ J ] ． 现代 机械， 2 0 0 2 2 5 3 5 4．