大型环保焦炉启闭炉门机构液压控制技术研究.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ．0 8 ． 2 01 3 大型环保焦炉启闭炉门机构液压控制技术研究 李 丽 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 主要介绍 大型环保焦炉机械设 备启闭炉 门机 构液压控制技术 特点 ， 此技 术使焦炉移动机械设 备取 门时在精确性 、 稳定性 和安 全环保方面更加可靠 ， 性能达到 国际先进水平 。 关键词 环保焦 炉机械 ； 启 闭炉 门机构 ； 液压控制技术 ； 比例换向 阀； 磁致 伸缩 位移 传感 器油缸 ； 闭环控制 中图分类号 T H1 3 7 文献标识码 A 文章 编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 0 8 0 0 4 9 0 3 La r g e s c a l e En v i r o n me n t a l Pr o t e c t i o n Co k e Ov e n Ope n i n g a nd Cl o s i n g Do o r M e c h a n i s m o f Hy d r a u l i c Con t r o l Te c hn o l o g y Re s e a r c h ， D a l i a n Hu a r u i He a v y I n d u s t r y G r o u p C o ． ，L t d ． ， Hy d r a u l i c E q u i p m e n t Wo r k s ， D a l i a n 1 1 6 0 3 5 ， C h i n a Ab s t r a c t Ma i n l y i n t r o d u c e d l a r g e - s c a l e e n v i r o n me n t al c h a r a c t e r i s t i c s o f c o k e o v e n ma c h i n e r y o v e n d o o r o p e n i n g a n d c l o s i n g me c h a n i s m h y d r a u l i c c o n t r o l t e c h n o l o g y ， t h i s t e c h n o l o gy ma k e s r e mo v i n g t h e o v e n d o o r i n a c c u r a c y ， s t a b i l i t y a n d s a f e t y e n v i r o n me n t a l p r o t e c t i o n i s mo r e r e l i a b l e ，t h e p e r f o r ma n c e r e a c h e d t h e i n t e r n a t i o n a l a d v a n c e d l e v e 1 ． Ke y wo r d s e n v i r o n me n t a l p r o t e c t i o n o f c o k e o v e n ma c h i n e r y； o v e n d o o r o p e n i n g a n d c l o s i n g me c h a n i s m； h y d r a u l i c c o n t r o l t e c h n o l o gy ； p rop o o n al d i r e c t i o n al v a l v e ； ma g n e t o s t r i c t i v e d i s p l a c e me n t s e n s o r o f o i l c y l i n d e r ； c l o s e d l o o p c o n t rol 0 引言 启闭炉门机构是焦炉机械设备推焦机 、 拦焦机上最 为重要 的部件 ． 其功能靠液压控制驱动实现 。 是 整个液 压系统控制 中最复杂的部分 。 其使用的可靠性关系到整 个设备的正常运行。 大型环保焦炉机械设备 的启闭炉门 机构液压控制是世界最先进的技术 ． 与以往焦炉设备液 压控制技术完全不同 ． 是通过 比例换 向阀与磁致伸缩位 移传感器油缸形成闭环控制 ． 适应不同炭化室变形对启 闭炉门机构 的需要。经过多个现场的使用状况证 明， 此 技术的应用大大提高了炉门机构起 、制动的平稳性 、 精 确性 ， 减少甚至没有烟尘外溢 ， 从而达到节省能源 ， 提高 效率 ， 延长寿命 。 尤其是保护环境的目的。 1 启 闭炉 门机构液压原 理分析 启 闭炉门机液压控制主要设有取 门台车进退 、 提 门、 压拔 门闩、 倾斜等功能 。其工艺流程为取 门台车 以 系统压力 1 0 MP a 启动前进 ．在接近炭化室 1米时减压 至 4 ． 5 MP a继续前进直至到达炭化 室炉 门前 ． 取 门头倾 斜浮动 ， 门钩认定 、 提炉 门、 再提炉门旋转清扫 ， 其 中提 收稿 日期 2 0 1 3 0 6 - 0 4 作者简介 李 1 9 6 4 - - ， 女 ， 山东安丘人 ， 高级工程师 ， 工学学 士， 现 主要从 事冶金和港口设备液压系统设计开发 。 门及倾斜是靠磁致伸缩位移传感器记忆恢复功能 ． 具 体液压控制过程参见以下详细分析 。 1 取 门台车的前进 、 后退是靠 比例换向阀与带磁 致伸缩位移传感器油缸形成 闭环控制来实现的 ．原理 如图 1 所示 取门台车油缸 1 0 放 l 一 电磁换 向阀2 一 液控单 向阀3 一 电磁换向阀4 一 比例换 向阀 5 一 减压 阀6 一 液控单 向阀7 一 液控单向阀 8 一 电磁换 向阀 9 一 单向 阀 1 O 一 磁 致伸缩位移传感器油缸 图 1 取门台车进退控制原理 ①台车系统压力前进。比例换向阀 4 根据输入的 电信号连续按 比例的控制油液流量 ． 同时电磁换 向阀 3 4 9 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 O1 3年 第 O 8期 得 电开启液控单 向阀 6 、 7 。压力 油通过先 导减压 阀 5 此时系统压力作用 在减压 阀 Y E l 上 。 减压 阀不起减压 作用 ． 只作 为通道全打开 进入带 内置磁致伸缩位移传 感器的油缸 1 0推动台车前进 。此传感器是利用两个不 同磁场相交时产生一个应变脉冲信号 ．计算这个信号 被探测所需的时间 。 从而换算 出准确的位置 ． 将到达位 置的信号反馈给比例阀 ． 对 比例 阀的电流值进行调整 ． 即调整阀的开 口度大小 ． 控制油缸 的速度 ． 实现闭环控 制。比例阀连续信号与磁致伸缩位移传感器 油缸 的高 精度、 响应快 、 抗冲击等特点共 同提高了取 门机构启制 动的平稳性 、 准确性 ， 使设备安全可靠。 ②台车减压前进。 当台车移动到距离炭化室 l m左 右时 ．为了避免 台车继续前进时与炭化室发生高压碰 撞使机械设备与炭化室 同时受到损坏 ．电磁换 向阀 8 电磁铁带电．先导减压阀 5的泄油 口Y直接与 回油 E l 连通 ， 使压力得到释放 。 先导 减压 阀 5减压 ， 系统压力 调整到低压值 4 ． 5 MP a 。 余下控制原理与①相 同。 ③台车浮动。 为了避免压门栓时台车与炉门的刚性 碰撞而损坏设备 ． 在压拔 门栓 的同时台车要处于浮动状 态。 台车保持减压后的压力 ， 开始压拔门栓时 ， 电磁换向 阀 1电磁铁带 电， 系统压力打开液控单 向阀 2 ． 油缸 1 0 无杆腔 压力腔 通过液控单 向阀 2直接与 回油接通释 放压力 ． 此时油缸 1 0两腔全部接 回油处于浮动状态 。 为 了补充台车由于外力作用 回退吸空产生振动、爬行现 象． 油缸 l 0有杆腔通过单向阀 9从油箱补油。 2 提门装置 。提炉 门不能一次完成 ， 到炉 门清扫 位置要分三次进行 ． 原理如图 2所示。 提 门油 缸 门 1 O MP a T 1 一 电磁换 向阀 2 一 减压阀3 一 调速 阀4 一 液控单向阀 5 一 调速 阀 6 一 电磁换 向阀7 一 液控单向阀8 一 磁致伸缩位移传感器 油缸 图 2提 门机构 上下控 制原 理 5 0 3 取门台车的倾斜是靠 比例 阀与磁致伸缩 位移 传感器形成闭环控制来实现的。其控制原理见 图 3 。 倾斜油缸 内置传感器检测位移 1 一比例 换 向 阀2 一 电 磁换 向 阀3 一 液 控 单 向 阀 4 一 液控单向阀5 一 背压 阀6 一 截止阀7 一 磁致伸 缩位 移传感 器油缸 图 3取门头倾斜控制原理 为适应炉门沿炭化室高度方 向的倾斜 ．设有开 门 倾斜油缸 7 。启闭炉 门机的适应能力很强 。 在其下部设 有倾斜油缸 ．使启 闭炉 门机可 以沿炭化室高度方向向 外倾斜 。 这样在焦炉正面倾斜时 ， 上下钩也可 以确保进 入正常位置 ， 避免钩头上移时与门轴相碰。随着焦炉炉 龄 的增 长 ． 焦炉都会沿着炭化室方向外张 ， 但炉 门启 闭 机可 以适应焦炉的变形 ．其适应过程是通过液压控制 实现 的。比例换 向阀 1 根据输入的连续电信号控制油 液流量 。同时 电磁换 向阀 2得 电开启液控单 向阀 3 、 4 与磁致伸缩位移传感器油缸 7的连续参量相互控制调 整 ．控制油缸行程 即倾 角大小来实现不同炉体变形要 求。这个倾斜角度值是靠油缸的传感器产生记忆 ， 在清 扫炉门后 自动恢复到倾斜设定位置。 在取 门头倾斜以适应变形的炉体时 ．倾斜装置为 了更好地适应变形 的炉体同时又不损坏炉体 。在取 门 头与炉体 刚接触时 比例换向阀 1 失 电．电磁换 向阀 2 继续得 电．使油缸 7有杆腔与无杆腔同时接入 回油处 于浮动状态 ． 达到取门头与炭化室无缝隙接 触 ， 没有烟 尘溢 出， 高效 、 环保 。在油缸无杆腔设置 2 MP a背压阀 5 ． 控制取 门头倾斜浮动时倾斜角过大会 与炭化室产生 过大缝 隙 ， 除尘功能失效 ， 有 烟尘外溢到 大气 中， 影 响 设备使用效果 2 结束语 大型环保焦炉液压系统动力源采用恒压变量柱塞 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e Ms ／ N o ． 0 8 ． 2 01 3 水介质液力减速器在中小水轮发电机组的应用 张 斌 ， 谢福 志 ， 刘建 强 广东 中兴液力传动有限公司 ， 广东 云浮5 2 7 1 0 0 摘 要 该 文结 合基 于液力传动理论 、 机械产品设计及关键技术分析 ， 对 水介质液力减速器 的腔型充液进行参 数化设计和优化设计 ； 针 对 产品关键制造及工艺控制 。 揭示其腔型 的规律和特性 ， 将理论计算与试制结构进行对 比， 从而验证产 品安装 的正确性 ， 确保水介质液 力减 速器在水轮发 电机组得 到推 广应 用。 关键词 水介质 ； 液力减速器 ； 中小水轮发 电机组 中图分类号 T H1 3 7 ． 3 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 0 8 0 0 5 1 0 3 W a t e r Cou p h n g s Re t a r d e r Ap pl i c a t i o n i n S ma l l a n d M e d i u m S i z e d Hy d r o Ge n e r a t i n g Un i t Z HANG Bi n， XI E F u - z h i ， L I U J i a n - q i a n g G u a n g d o n g Z h o n g x i n g P o w e r T r a n s mi s s i o n C o ． ， L t d ． ， Y u n f u 5 2 7 1 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t Ba s e d o n t h e a n a l y s i s o f t h e h y d r a u l i c t r a n s mi s s i o n t h e o r y ， t h e me c h a n i c a l p r o d u c t d e s i g n a n d k e y t e c h n o l o g y b a s e d o n ， t o a q u e o u s me d i u m c o u p l i n g s r e t a r d e r c a v i t y fi l l i n g d e v i c e f o r o p t i mi z a t i o n d e s i g n a n d p a r a me t r i c d e s i g n ． Ai mi n g a t t h e k e y p r o d u c t ma n u f a c t u ri n g a n d p r o c e s s c o n t r o l ，rol e s a n d c h a r a c t e ris t i c s o f t h e c a v i t y r e v e ale d ，c o mp a r i n g the t h e o r e t i c a l c alc u l a t i o n a n d t e s t s t r u c t u r e ， S O a s t o v e ri f y t h e c o r r e c t n e s s o f the p r o d u c t i n s t a l l a t i o n ，e n s u r e t h a t t h e wa t e r c o u p l i n g s r e t a r d e r i s wi d e l y u s e d i n h y d ro g e n e r a t i n g u n i t ． Ke y wo r d s w a t e r ； c o u p l i n g s r e tarde r ； s ma l l a n d me d i u m - s i z e d h y d r o g e n e r a t i n g u n i t 0 引 言 随着科技进步和经济发展 的需要 ．中小水轮发 电 机组及其机械设备 向着高负荷和大功率方 向发展 ． 但 基金 项 目 广东省高新技 术产 业开发区发展引导专项项 目 2 0 1 1 B O 1 0 7 0 0 0 3 6 收稿 日期 2 0 1 3 0 6 0 5 作者简介 张斌 1 9 6 6 - ， 男 ， 湖南沅江人 ， 助理工程师， 硕士 ， 研究领域 液力 传动产品技术开发与应用。 与之配套 的液力减速器 受铸造叶轮材料 的强度要求 、 制造工艺和产品试验能力的制约 ．当到了叶轮线速度 的极 限时 ．已不能仅靠加大液力减速器 叶轮 的工作腔 循环 圆有效直径 的办法提高传递功率。中小水轮发 电 机组及其机械设备转速容易超过工作速度值 ．为满足 设备运行要求可配套防飞逸装置 的要求 ．基于液力传 动理论 、 产 品设计及关键技术分 析 ， 对配套 的水介质液 力减速器的腔型充液进行参数化设计和优化设计 ． 开 发了水介质液力减速器 ．它比传递相同功率 的液力减 泵 ．在压力恒定时输 出流量最小维持泵本身的泄漏量 发热少 ， 有利于系统寿命 的提高 ； 取 门台车取门时两次 压力控制对机械设备和炉体设备都是较好保护 ．体现 了较高的安全性 比例技术与油缸 内置传感器 的应用 在焦炉液压控制系统中是突破 ． 控制精度明显提高 。 极 大地解决了焦炉设备炉门机构控制不精而使烟尘肆溢 污染环境 的现状 。 被 国内外用户普遍看好 。随着炼焦技 术 的不断发展 ．国内外先进技术不断升级及设备种类 的不断增 加 ， 系统 、 深入地了解并掌握大型环保焦炉启 闭炉 门机液压控制技术特点 ．对我们进一步提升液压 产品性能、 提高设备的控制精度、 使用寿命及提升设备 环保性能等具有深远意义。 参考 文 献 [ 1 ] 成大先 ． 机械 设计手册 第 四卷 [ M】 ． 北京 化 学工业 出版 社 ， 2 0 0 2 ． 【 2 】 雷天觉． 新编液压工程手册 下册 [ M] ． 北京 北京理工大学出 版社 ． 1 9 9 8 ． [ 3 1 黄志坚． 冶金设备 液压 润滑实用技术【 M】 ． 北京 冶金工业 出版 社 ． 2 0 0． [ 4 ] 中国机械 工程学会设备 维修分会 机械设 备维修 问答丛书 编委 会． 液压 与气 动设备 维修 问答[ M] ． 北 京 机 械工 业 出版 社 ． 2 0 0 2 ． 5 】