TRT机组旁通快开阀液压控制系统设计.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 4年 第 0 7期 d o i l 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． is s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 4 ． 0 7 ． 0 0 7 T R T机组旁通快开阀液压控制系统设计 陈江华 De s i g n o f Hy d r a u l i c Co n t r o l S y s t e m wi t h B y p a s s Qu i c k Op e n i n g Va l V e C HE N J i a n g - h u a 南京三大液压润滑设备制造有限公 司， 江苏 南京2 1 1 1 7 8 摘要 该文 阐述 了T R T机组旁通调节阀的液压控制系统原理。 通过对传统旁通调节阀液压控制系统存在问题的分析 ， 提出了旁通快开阀 液压控制系统的设计方案和实现方法 。该项设计在多个工程项 目中得到应用 ， 确保 了 T R T系统安全 、 可靠地运行。 关键 词 T R T旁通 调节 阀； 液压控制系统 ； 开启流量分析 ； 旁通快开 阀 中图分类号 T H1 3 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 4 0 7 0 0 1 8 0 3 0 引言 高炉煤气余压透平发 电装置 B I a s t F u ma c e G a s T o p P r e s s u r e R e c o v e r y T u r b i n e U n i t ． T R T 是 国内外冶 金行业公认 的重大节能装置 它是利用高炉炉顶煤气 的余压 ． 把煤气导人透平机 ． 将压力势能转换为机械能 驱动 发 电机发 电 的一 种节 能 减排 装置 过去 的 T R T机 组工艺流程中．在旁通管道上设计了两个旁通调节阀 简称旁通 阀 ，由伺服油缸带动 阀门对煤气流量及压 力进行调节。 这种控制方式存在一定的隐患 ． 当 T R T机 组工作 中需要关闭快速切断阀时 ．旁通调节 阀门若不 能及 时打开或打 开的速度赶不 上管道压力 上升 的速 度 ， 将会造成高炉冲顶事故的发生 ， 造成极大 的损失 。 为了避免该类事故发生 ． 提高 T R T系统运行的可靠性 对旁通 阀提出了开启时间不大于 l s ， 并在停 电 、 液压控 制系统失压时 ． 阀门快速开启 的要求。由此 ． 应运而生 设计一种既能快速打开 ． 又具有调节功能的阀门f 旁通 快开阀 ． 来代替旁通管道上两个旁通调节 阀门其中的 一 个 ．该阀门的控制是由液压执行器伺服控制系统来 完 成 的 。 1 T R T机组 中旁通 阀介绍 从 T R T机 组 工艺 流 程 图 1中可 以看 到 ．在 透 平机 进 口处串联着一个快速切断 阀．快速切断阀的进 口和 透平机的出E l 管道上并联两个旁通 阀 旁通 阀的作用 是 ①通过旁路分流进入透平机的煤气流量． 调节透平 机的转速； ②在快速切断阀紧急关闭时， 旁通阀快速打 收稿 日期 2 0 1 4 0 4 1 0 作者简介 陈江华 1 9 6 2 一 ， 女 ， 山西昔 阳人 ， 工程师 ， 大专 ， 主要从 事液压 系统设计工作 。 1 8 开 ， 释放管道内骤然上升 的煤气压力 ， 确保高炉炉顶的 压力 和安 全 。 管 1 一 高 炉 系统2 一 备 用 减 压 闽 组 3 一 T R T系 统 图 1 TR T机 组 流 程 图 2 旁通阀液压控制系统工作原理 如 图 2 所示 。 旁通 阀液压伺服控制 系统 是采用液压锁 紧方式 ， 控制液压伺服 阀的进出油路。当旁通 阀处于正常工作 状态时 ． 液控单向阀处于导通状态 ． 液压伺服系统随煤 气流量调节信号及负载情况适 时调节阀门开度 。达到 控制适当的煤气流量的 目的。当出现非常原因 伺服控 制系统 中某控制元件发生故障， 或其他干扰 因素 使 阀 门开度与设定值偏差较大或完全失控时 ．电磁 阀 7的 电磁铁 1 D T断电．使液控单向阀 8 、 l 1 、 1 2处于关 闭状 态 ．切断液压伺服阀 9进出油路 ．立即将 阀门就地锁 定。这时 ， 如果阀门开度与所要求的位置偏差较大 ． 可 以启 动电磁阀调节系统 ．以点动方式对 阀门开度进行 修正 。 即通过手动使 电磁阀 1 0的两个 电磁铁 2 D T 、 3 D T 交替通 电， 控制伺服油缸 2 l 左 、 右移动 ， 使 阀门开度增 大 或 减 小 ， 到达 指 定 的位 置 注 这 时 阀 门不 受 伺 服 系 的要求 ， 因此控制阀门不可能在 1 s 之内打开。 只有用液 阻小 、 开启灵敏 、 通流能力强的二通插装阀才能满足开 启大流量的要求 计算证 明．该旁通 阀液压系统工作原理已经满足 不 了 T R T机组运行 的安全可靠性要求 ．存在极大的安 全隐患 ． 所 以必须对液压系统进行改进设计 4 旁通阀液压系统的改进设计 对旁通阀而言 ． 如何在不改变原旁通阀调节功能的 基础上， 增加阀门快速开启的功能是问题 的关键。 要想解 决好上述问题 ．就必须考虑设计旁通快开阀门液压执行 器取代旁通阀原先油缸直接拖动阀门的结构和液压系统 控制原理。通过借鉴本公司研发 的快速切断阀液压执行 器的结构形式 ．将旁通快开阀液压执行器设计成伺服油 缸加传动箱加专用弹簧的结构形式．既保持阀门的调节 性能又具有快速开启的功能 其结构形式如图 3 所示 统的控制 ， 可以继续维持透平机工作。液压伺服控制 油路和电磁阀调节油路并联使用 。通过液控单向阀切 换 ， 两种工作状态之间不会受干扰。 1 、 3、 5 - 高 压 球 2 一 过 滤 器4 一 球 闽6 一 压 力 表7 、 1 0 一 电磁 换 向 阀 8 、 1 1 、 1 2 一 液 控单 向阀1 3 一 叠加式液控单 向阀1 4 一 双单向节流阀 1 5 、 1 6 一 测压排气接头1 7 、 1 8 一 高压球 阀 1 9 、 2 0 一 高压软管2 1 一 伺 服油 缸 图 2旁通 阀 液 压控 制 系 统原 理 图 3 旁通阀开启时液压系统流量的计算 引言 中已经提到为 了提高 T R T系统运行 的可靠 性。 对旁通 阀提出了开启时间不大于 1 s的要求 。 下面以 D N 8 0 0旁通 阀为例 ， 计算旁通阀在 1 s 时的开启流量 液压系统工作压力 1 2 MP a 伺服阀 D 6 3 4 D N1 0 液压缸参数 缸径／ 杆径一 行程 1 2 5 ／ 7 0 3 7 0 供油流量 ≤1 0 0 L ／ m i n 开启时间 ≤1 s 通过计算可得油缸排出的流量 腔 A V } l _2 5 2 7 2 ．3 IJ m in Q A V 2 2 半 1 ．2 5 2 0 ．7 8 6 ． 9 L ／ m 从以上计算可以看 出．在不大于 1 s 时间内油缸 的 无杆腔 和有杆腔的排 出流量均远大于液压系统的供油 流量 1 0 0 L ／ mi n ．故控制旁通阀打开的液控系统从 流量 到伺 服阀的通流能力均无 法满足 阀门开启时对大流量 油缸 传动箱 弹簧 图 3旁通快开阀液压执行器结构示意图 同时针对旁通快开 阀及其 液压执行 器的要求 ． 必 须对液压控制系统回路 的设计统筹兼顾，在 回路上 ． 增 加一组快速泄油 的控制回路 ．用 电磁换向阀控制二通 插装 阀的开启 通过液压执行器和控制 回路两者的结 合设计 ． 既保 留了伺服 阀调节的功能 ． 又满足了在不大 于 1 s 时间内阀门的开启 ． 并能在停 电、 液压系统失压状 态下打开 阀门 图 4是我公司为韩国现代制铁 5 3 0 0立 1 、 3 、 5 一 高压球 阀2 一 过滤器4 一 球 阀6 一 压力表7 、 9 、 1 3 一 电磁换向阀 8 、 1 4 、 1 5 一 液控单 向阀 1 O 、 l 2 一 单向节流阀 1 6 一 二通插装 阀 1 7 一 测压排气接头 1 8 、 l 9 一 高压球 阀2 0 一 液压执行器 图 4旁通快开 阀液压控制 系统原理 图 1 9 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 4年 第 O 7期 d o i l 0 ． 3 9 6 9 4 ． i s s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 4 ． 0 7 ． 0 0 8 一 种开闭桥梁液压系统的设计与分析 贾仁 敏 大连华锐重工集 团股份有 限公 司 液压装备厂 ， 辽宁 大连 1 1 6 0 3 5 摘要 该液压系统采用高精度 的同步 马达 实现 开闭桥梁的平稳运行 ， 同时利用 同步马达 的“ 增压器” 功能降低系统压力 ， 增 加系统安 全性 ； 该液压 系统选用具有远程控制能力的变量柱塞泵 ， 极大地降低了系统能耗 。 关键词 开闭桥梁 ； 同步马达 ； 变量柱塞泵 ； 桥梁 自重 中图分类号 T H1 3 7 ． 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 4 0 7 0 0 2 0 0 2 De s i g n a nd An a l y s i s o f Br i d g e Op e n i n g a n d Cl os i ng Hy d r a u l i c S y s t e m J I A Re n mi n H y d r a u l i c E q u i p me n t P l a n t o f D a l i a n H u a r u i H e a v y I n d u s t r y G r o u p C o ． ，L t d ． ，D a l i a n 1 1 6 0 3 5 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e h y d r a u l i c s y s t e m e mp l o y s s y n c h r o n o u s mo t o r w i t h h i g h p r e c i s i o n t o a c h i e v e s mo o t h r u n n i n g o f b rid g e o p e n i n g a n d c l o s i n g ， i n t h e me a n w h i l e ． i t ma k e s f u l l y u s e o f s u p e r c h a r g e r f u n c t i o n o f s y n c h r o n o u s mo t o r t o l o we r s y s t e ma t i c p r e s s u r a n d e n h a n c e t h e s y s t e m s e c u r i t y ． T h u s t h i s h y d r a u l i c s y s t e m r e d u c e s s y s t e ma t i c p o we r c o n s u mp t i o n d r a ma t i c a l l y b y u s e o f v a ria b l e d i s p l a c e me n t p i s t o n p u mp wi t h f u n c t i o n o f r e mo t e c o n t r o 1 ． Ke y wo r d s b ri d g e o p e n i n g a n d c l o s i n g ； s y n c h r o n o u s mo t o r ； v a r i a b l e d i s p l a c e me n t p i s t o n p u mp； b i r i d g e we i g h t 0 引言 某河面桥梁 由于有高度限制 ．导致河面船只无法 通过 ， 故桥面采用可分离相 同的两个桥梁 ， 每个桥梁一 端铰接 ， 一端 由三个液压油缸牵引进行桥梁开 闭， 如 图 收稿 日期 2 0 1 3 1 1 - 0 8 作 者简介 贾仁敏 1 9 7 8 一 ， 男 ， 辽 宁大连人 ， 工程师 ， 硕 士 ， 从事液压 系统 设计 与研究 。 。 一 一 ‘ 一 - 一 一 - - - - 一 一- - -- - - 方高炉 T R T装置上 D N 2 2 0 0旁通快开 阀设计 的液压控 制 回路 ， 从图中可以看 出 ， 当由于非常原因 ， 需要 阀门 开度最大时 ． 电磁换向阀 7的电磁铁 1 D T失 电． 使液控 单向阀 8 、 l 4关闭 ， 切断电液伺服阀 1 1的进出油路 ， 同 时 电磁 换 向 阀 1 3的电磁 铁 4 D T失 电 ．二 通插 装 阀 1 6 迅速打开 ．油缸后腔 内的液压油通过二通插装 阀瞬间 排出 ． 从而使 阀门在弹簧力的作用下快速开启 ． 开启时 间 不大 于 1 S 5 结论 从 2 0 1 2年起 ．我公 司根据不 同规格 的旁通快 开 阀．设计了与之相对应的液压执行器和相应的液压控 制 回路 ， 并 已正式 应用 于 国内冶 金行 业新 上 T R T项 目、 改造项 目以及 出口项 目 通过近百台套 T R T装置的工 业运行 ．证 明了该液压执行器伺服控制系统的设计是 2 f 1 1 所示。 本文采用具有同步功能的液压系统对桥梁进行 开 闭 ， 在全行程中 ， 能够在任意位 置可靠地停机锁定 ， 桥梁要平稳打开和关闭。 ． 图 1开闭桥 梁 - 一 - - 一 - - - ● 一- ● 一 成功的 ．它从根本上解决了 T R T装置事故停机时安全 性差 的问题 参 考 文 献 [ 1 ] 路 甬祥． 液压气 动技术手册[ M 】 ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 2 ． 【 2 】 黄人豪． 二通捕装阀的结 构原理 和功能分析[ J J ． 流体 传动与控 制 ， 2 0 0 4 ， 4 ． 【 3 】 王 占林． 近代电气液 压伺 服系统[ M ] ． 北 京 北京航空航 天大学 出版社 ． 2 0 0 5 ． [ 4 ] 雷天觉． 新编液压工程 手册[ M] ． 北京 北京理 工大学 出版社 ， 1 99 8． [ 5 ] 许 贤 良 等． 液压缸及其设计【 M】 ． 北 京 国防工业 出版社 ， 2 0 1 1 ． [ 6 ] 朱毅 ． 飞机地 面 油泵 车液 压系统 改 进【 J 】 ． 液 压气 动 与密 封 ， 2 0 1 2 ， 1 1 ． [ 7 】 王毅翔． 超长行 程大型液 压缸试验 系统设计【 J 】 ． 液压气动与密 封 ， 2 0 1 2 ， 9 ．