高炉炉前液压系统的改进.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 01 2年 第 5期 高炉炉前液压系统的改进 王更生 ， 覃小 阳 邵阳维克液压股份有限公司， 湖南邵阳4 2 2 0 0 1 摘要 该文对炉前液压系统的原理进行 了分析 ， 针对实际使用 中出现的问题进行 了改进 ， 取得 了满意的效果。 关键词 远程恒压变量柱塞泵 ； 系统瞬时失压 ； 组合手 动换 向阀 中图分类号 r H1 3 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 2 0 5 0 0 8 0 0 4 I mp r o v e me n t o f Bl a s t F u r na c e S t o k e h o l e Hyd r a u l i c S y s t e m WA N G G e n g - s h e n g , Q I N Xi a o - y a n g S h a o Y a n g V i c t o r H y d r a u l i c s C o ． ，L t d ． ，S h a o y a n g 4 2 2 0 0 1 ， C h i n a Ab s t r a c t I n t h i s p a p e r ， t h e h y d r a u l i c p r i n c i p l e o f t h e b l a s t f u r n a c e s t o k e h o l e h y d r a u l i c s y s t e m h a s b e e n a n a l y z e d ， a n d s o me i mp r o v e me n t s h a v e b e e n p r o p o s e d t o s o l v e t h e p r o b l e ms i n u s e ． Wh i c h a c h i e v e d s a t i s f a c t o r y r e s u l t s ． Ke y wo r d s r e mo t e p r e s s u r e c o mp e n s a t i o n v a r i a b l e p i s t o n p u mp； h u d r a u l i c s y s t e m i n s t a n t p r e s s u r e l o s t ； b u i l t u p h a n d d i r e c t i o n a l v a l v e U 刖 舌 某钢厂新建 了一座 3 2 0 0 m 高炉， 在投入使用了一 段时间后发现 ①高炉炉前液压系统中， 系统的功率消 耗比较大； ②泥炮回转和打泥油缸的D N 2 5通径控制 阀组中手动换向阀手柄易断且不易操作 ； ③在操作泥 炮 回转油缸到位后马上操作打泥油缸时，液压系统瞬 时失压 。 对高炉的生产效率有着极大的影响。 针对该炉 前液压 系统出现的故障进行分析，提出系统优化方案 并进行 了改造 ， 取得了很好的效果 ， 提高了高炉的生产 效率。 1 液压 系统简述 高炉炉前液压系统主要用于控制泥炮与开 口机工 作 ． 其中泥炮 由泥炮 回转油缸与打泥油缸控制 ， 开 口机 由冲击器油缸 、 回转油缸 、 钻机进给马达 、 钻机旋转 马 达控制 ， 原高炉炉前液压系统原理图如 图 1 、 2所示 ， 系 统主要技术参数如下 额定压力 2 5 MP a 额定流量 3 2 0 L ／ rai n 。 2 液压 系统存在 的问题 此高炉炉前液压系统在使用期间主要出现 了以下 问题 收稿 日期 2 0 1 2 0 3 1 7 作者简介 王更生 1 9 6 6 ～ ， 男， 湖南 邵东人 ， 总工程师 ， 工学学士 ， 主要从 事液压系统的设计与研究。 80 1 高炉炉前液压系统中， 系统的功率消耗比较大； 2 泥炮回转和打泥油缸的 D N 2 5通径控制 阀组中 手动换向阀手柄易断且不易操作 ； 3 在操作泥炮 回转油缸 到位后 马上操作打泥油 缸时， 液压系统瞬时失压。 3 原 因分析 此高炉炉前液压系统 由 3台油泵 电机组给执行油 缸提供动力 ， 二用一备 ， 由于此液压系统长期处于运行 状 态 ，且 泥炮 打 泥油 缸 及 回转 油 缸 的工 作 压 力 为 2 5 MP a ，而 开 口机 上 的各 控 制 阀组 的 工 作 压 力 为 1 8 MP a 。动力源输出的压力油为 2 5 MP a 。 在开 口机组各 执行油缸动作时 ，系统压力通过减压阀减压到 1 8 MP a 后再进人开 口机各控制阀组 ，这样就造成了系统功率 的浪费。且这些多余 的功率又会使液压系统发热 ， 对系 统的使用存在着极大的安全隐患。 因打泥油缸及泥炮回转油缸运动时所需 的流量 比 较大 ，故其控制阀组 的通径也较大 ，此炉前液压系统 中，打泥油缸及泥炮 回转油缸的的控制 阀组 的通径都 是 D N 2 5 ， 对于 D N 2 5通径的手动换 向阀， 其操纵力大约 为 1 0 5 N， 给操作者的感觉会是 比较吃力 ， 尤其是长时间 的操作 ， 感觉更加明显 。因其操纵力 比较大 ， 操作极不 容易。若操作者不小心 ， 用力过大 ， 就极易 出现操纵手 柄折断的现象 。 在操作回转油缸进行 动作 时 ，油缸还 没有顶 缸 时 ， 系统压力 一般不是很高 ， 远低 于液压系统 的额定 Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ／ NO ． 5 ． 2 01 2 泥炮 图 1 炉前液压系统动力站液压原理图 开 口铁机 图 2炉前液压 系统阀台液压原理 图 工作压力 ， 若在 回转油缸 刚刚顶缸时 ， 液压系统还 没 有升到额定 压力时 。就进行 打泥油缸控制阀组 的动 作 ， 此时 ， 因系统压力还没有升到额定压力 ， 两次操作 时间间隔太短 ， 在这段 时间内 ． 不足 以让系统压力 升 高到系统额 定压力 ，就进行 打泥油缸控制阀组 的操 作 ， 就会 出现打泥油缸在那一瞬 间不会动作。因为此 瞬间系统 的压力还不足以推动执行器工作 ， 就会 出现 瞬时失压 的现象。 4 解决措施 通过对高炉炉前液压系统分析后 ，对此液压 系统 原理进行 了改进 ，改进后的高炉炉前液压系统原理图 如图 3 、 4所示 ， 具体如下 1 对于高炉炉前液压系统 中， 系统的功率消耗 比 较大的问题 ， 可以更改液压系统 中动力输出方式 ， 更改 原恒压变量泵为远程控制恒压变量泵 ， 在恒压变量泵的 远程控制 口上接一控制阀组。控制阀组由一件 D N 6叠 加式双溢流阀 一个溢流阀的压力设定为 2 5 MP a ， 另一 溢流阀的压力设定为 1 8 MP a 与一件“ H” 型中位机能的 电磁换 向阀组成。取消开I l 机控制阀组上的减压阀， 再 相应的更改电气控制方式 。 这样就可以解决功率消耗 比 81 液 压 气 动 与 密 封／ 2 0 1 2年 第 5期 较大的问题。 因为， 当需要动作泥炮控制阀组时， 电磁换 向阀换向， 让压力设定为 2 5 MP a的溢流阀起作用 ， 这样 远程恒压变量泵输 出的压力油就可以达到 2 5 MP a ， 可以 满足打泥油缸及 回转油缸的工况需求。 当需要动作开 口 机上各执行油缸时 ，电磁换 向阀换向 ，让压力设定为 1 8 MP a的溢流阀起作用 ， 这样远程恒压变量泵输 出的压 力油就可以达到 1 8 MP a ， 可以满足开口上各执行油缸的 工况需求。当液压系统处于待机状态时， 可以让电磁换 向阀回复 中位机能 ， 这时， 远程恒压变量泵处于低压小 排量输出状态。 这样 ， 开 口机上各执行油缸动作时， 不会 有多余 的功率损耗 ， 在液压系统待机时 ， 也极大地减小 了功率的损耗 ， 起到了节能的作用。 2 对于泥炮 回转油缸和打泥油缸的 D N 2 5通径控 制阀组 中手动换 向阀手柄易断且不易操作 的问题 ， 可 以通过改进阀的结构来解决 ， 称之为组合手动换向阀。 此阀由一个通径为 D N 6的“ J ” 型 中位机 能的先导手动 换向阀和一个 D N 2 5通径的液控换向阀主阀组成 。 当组 合手动换向阀中先导手动换 向阀手柄前推时， 控制油 X 82 图 3改进后炉前液压系统动力站液压原理 图 图 4改进后炉前液压 系统 阀台液压原 理图 Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ， NO ． 5 ．2 O l 2 通过先导手动换 向阀后作用到 D N 2 5通径液控换 向阀 主阀左端 ， 从 而推动液控换 向阀主阀阀芯右移 ， 达到左 位机能； 反之 ， 当组合手动换向阀中先导手动换 向阀手 柄后拉 时 ，控制油 X通过先导手动换 向阀后 作用到 D N 2 5通径液控换 向阀主阀右端 。 从而推动液控换向阀 阀芯左移 ， 达到右位机能。当手动换 向阀回复中位时 ， D N 2 5通径液控换向阀主阀在弹簧力的作用下也 回复 中位机能 。这样 。需要操作泥炮 回转和打泥油缸动作 时。只需要操作 D N 6通径的先导手动换向阀就可以实 现泥炮回转油缸及打泥油缸 的动作。这样就达到以小 托大的 目的 ， 也就更加便于操作者操作 ， 及减小手柄折 断的可能性。 3 对于在操作泥炮 回转油缸到位后 马上操作打 泥油缸时 ， 液压系统瞬时失压 的问题 ， 可 以在组合手动 换 向阀的先导换向阀与液控换向阀之间加装一个 D N 6 通径的叠加式双单 向节流阀。这样 ， 就可以调节液控换 向阀的换 向时间 ， 这样 ， 在液控换 向阀换 向的这段时间 内， 系统的压力已经升高到额定压力 ， 再动作打泥油缸 时 ，也不会出现瞬间油缸不动作 ，系统瞬间失压的现 象。增加了换向时间调节装置， 可以改变液控换向阀主 阀换 向速度 ，减小组合手动换 向阀的液控换向阀主阀 换向冲击 ， 便可减少液压系统漏油 ， 延长液压系统使用 寿命 。 5 结束语 高炉炉前液压系统经过上述改进后 ，系统运行平 稳 ， 减轻炉前操作工人的劳动强度 ， 消除操作工人用力 过大产生的惯性力 ， 从而避免操作手柄发生断裂 ， 引起 生产事故。并可减小液控换 向阀主阀换 向冲击 。 进而减 少液压系统泄油 ， 延长液压系统使用寿命 。总之 ， 减少 了液压系统能源的损耗 ， 达到了节能的效果。目前高炉 炉前液压系统有不同的方案 ，此文对长期从事高炉炉 前液压系统研究 的技术人员及从事炉前液压系统维护 的工作人员有一定的参考价值 。 参 考 文 献 【 1 】 杨 季春， 姚 红春． 高炉炉前液压 系统中大通径换 向阀的改进 中国， Z L 2 O 1 O 2 O 6 0 7 9 5 4 ． 6 【 P ] ．2 0 1 1 - 0 6 0 8 ． f 2 】 王更生． 高 炉泥炮液压系统改进研究[ J ] ． 现代商 贸工业， 2 0 1 1 ， 1 3 ． [ 3 】 何存兴． 液压元件【 M】 ． 北京 机械工业出版社， 1 9 8 1 ． [ 4 】 王文斌 ． 机械设 计手册 液压 部分 [ M 】 ． 北京 机械工业 出版社， 2 00 4． 液压开关系统逻辑设计法 液压开关控制系统控制部分的原始输入， 绝大多数是使用电信号， 少数是用机械信号或启动信号。 控制部分 的输 出， 在传动和控制合一的系统 中是用来操纵系统 的执行元件 ； 在传动部分和控制部分分 开的系统中， 则是用来操纵传动部分的控制元件 ， 即成为这些元件的输入。 多数液压开关系统是属于组合式控制系统 无记忆元件 ， 这种系统 的输 出只由输入的组合决定。 少数液压开关系统属于顺序式控制系统 含记忆元件 ， 这种系统的输出不仅取决于当前输入的组合 ， 还取决于当前输入和先前输 出的组合。 液压开关控制系统 的输入一 输 出关系是一组逻辑事件的因果关系， 可用布尔函数来表达。借助布 尔函数进行系统设计的方法， 称为逻辑设计法。用逻辑设计法进行液压开关系统的设计 ， 要从挑选元 件 、 建立输入一 输 出布尔函数开始 ， 经过逻辑运算 、 实体转化 、 外形整理 、 提出各种可行 的方案 ， 然后再 经评 比、 抉择， 最后完成。因为布尔函数可以用多种方式表达 ， 所 以液压开关控制系统 的逻辑设计法也 有多种。 摘 自 机械设计手册 第 5卷