ZGM型磨煤机用液压变加载系统研究及推广.pdf

Hy d r a ul i c s Pn e uma t i c s S e a l s ／ No． 2． 2 01 1 Z GM型磨煤机用液压变加载系统研究及推广 杨 丰超何美艳 北京电力设备总厂 ， 北京 1 0 2 4 0 1 摘 要 本文 主要对 Z G M 型磨煤机用液压变加 载系统进行 了分 析研 究。对磨煤机用 的新 旧液压系统进行 了比较； 对液压变加载系统的 工作模式 、 工作原理等进行 了分析和论述； 探讨 了液压加载 系统在 电厂应用 的实际效果 及其 特点 。 关键词 液压变加载系统 ； 原理分析 ； 应用推广 中图分类号 T H1 3 7 ．9 文献标识码 B 文章编 号 1 0 0 8 - 0 8 1 3 2 0 1 1 0 2 0 0 8 1 0 5 Re s e a r c h a n d Pr o mo t i o n o f Hyd r a u h c Lo a d i ng S y s t e m o n ZGM Ro l l e r M i l l Y ANG F e n g - c h a o HE Me i - y a n B e i j i n g P o w e r E q u i p me n t G r o u p ， B e i j i n g 1 0 2 4 0 1 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e p a p e r r e s e a r c h e s o n Hy d r a u l i c L o a d i n g S y s t e m o n ZGM Ro l l e r Mi l1 ． B a s e d o n t h e f e a t u r e o f the q u o n s e t a n d p r e s e n t Hy d r a u l i c L o a d i n g S y s t e m， a n a l y z e d a n d e l a b o r a t e d t h e Hy d r a u l i c Lo a d i n g S y s t e m％ o p e r a t i n g mo d e、 t h e p r i n c i p l e o f wo r k a n d S O o n ； D i s c u s s e d h e Hy d r a u l i c L o a d i n g S y s t e m s i a p p l i c a t i o n a c t u a l r e s u l t a n d c h a r a c t e ris t i c s i n the P o w e r P l a n t ． Ke y W o r d s h y d r a u l i c l o a d i n g s y s t e m ； p r i n c i p l e a n a l y s i s ； u n i q u e f e a t u r e ； u s i n g p r o mo t i O 引言 北京电力设备总厂 B P E G生产 的 Z G M 型磨煤 机 ， 是锅炉制粉系统的重要辅机之一。国家在“ 十一五” 规划 中明确提出了“ 能源强度” 目标 ． 要求每单位 国内 生产总值的能耗 要 比 2 0 0 5年 降低 2 0 ％．排放量减少 1 0 ％， 特别 电力 、 冶金 、 建材 、 煤炭 、 化工等高耗能 、 高排 放行业更是成为 国家强制实施节能减排 的重点领域 。 收稿 日期 2 0 1 0 1 0 - 2 5 作者简介 杨丰超 1 9 8 0 一 。 男 ， 工程师 ， 现在在北京电力设备 总厂从事液 压系统设计 工作 。 - 十 ● 一 一 一 一 - f 一 - - ● 一- 一 - ● 一 上述行业都是磨煤机的主要应用领域 。如何跟上国家 发展步伐 、 如何满足行业需求也是 Z G M磨煤机不断对 自身运行模式 、 内部结构优化改进的动力。作为磨煤机 运 行 碾磨 力 的提 供者 ，液 压加 载 系 统也 是 在 不断 的完 善和改进。 1 磨煤机液压加载力传递分析 每台磨煤机配有三个加载液压缸， 通过加载液压缸 中活塞与磨煤机 中拉杆的衔接 ，液压系统将液压力转 换为拉力 并传递 给磨煤机成 为磨制煤粉 所需 的碾 磨 力。整个力的传递转换过程如图 l 所示 。 4 结论 经过对摆式斜刀剪液压系统 的改进 。扩大 了生产 能 力 ， 节约 了购 买新 剪 板 机 的 巨大 费用 ， 并 为 生 产赢 得 了时 间 ， 实 践证 明改 造是 成功 的 。摆式 斜 刀液 压剪 现 在 已经很少生产 ， 已经被其他结构代替 ， 但是对 已有的摆 式斜刀剪进行改造． 提高工作能力是可行的。 参 考 文 献 【 1 】 成大先． 机械设计手册【 M】 ． 北京 化学工业 出版社 ， 2 0 0 2 ． 【 2 】 陆 望龙． 液压 系统使 用与维 修手 册[ M】 ． 北京 化 学工业 出版 社 ． 2 0 0 8 ． 袁 晓东 ． 卸 卷小 车液 压 系统 改进设 计 [ J 】 ． 液压 气 动与 密封 ， 2 0 0 8 1 ． 薛峰． 钢坯称重系统的改进设计【 J 】 ． 液压气动与密封 ， 2 0 0 8 2 ． 王巍 ． 连轧 机组 泵站 系统 的安 装调 试【 J 】 ． 液压 气动 与密 封 ， 2 0 0 8 4 ． 张德 明． 液 压平衡 回路 应 用实 例分 析【 J J _ 液压 气动 与 密封 ， 2 0 0 7 6 ． 陈超 丽． 对传 动液 压设 备 改造 的探 讨[ J 】 ． 液 压气 动 与密封 ， 2 0 0 8 6 ． 黎启柏． 液压元件手册[ M 】 ． 北京 机械工业出版社 ， 1 9 9 9 ． 81 嘲 嘲 嘲 嘲 液 压 气 动 与 密 封 ， 2 01 1年 第 2期 l 一加 载液 压 缸2 一磨 辊3 一厝 盘 图 1 磨煤机液压系统力传递的简化示意 图 中p 液压 系统 的加 载压 力 ， 单 位为 M P a ； 卜液压系统的回油压力 背压1 ， 因加载液压 缸无杆腔液压油直接 回油箱， 此处 回油压力近似取 0 ； S 。 加 载液压缸有杆腔 的受力 面积 ， 单位为 m ； 5 广一 加载液压缸无杆腔的受力面积， 单位为 m ； F 广_ 单个加载液压缸所传递的加载压力单位为 N 。 F p S 1 0 1 式中 磨辊与垂直方向夹角； G 单个磨辊重量 ， 单位为 N； G 磨机中拉杆及磨辊压架的总重， 单位为 N； 卜磨煤机所需的碾磨力 ， 单位为 N 。 由图 1 和式 1 ， 分析可知 F 3 G G 3 F F 3 G G y S l 1 0 6 2 取 m 3 x l 0 6 S l ， n 3 G G ， 则 F m p n 3 n 肘P 4 对于同一种磨型 m、 1 1, 均为为定值 ， 则从式 2 4 可 以得出， F - n i g比于 P， 即同种磨型磨煤机碾磨力 和 其他附件重量的差值与加载压力P成正比，P t 则 F T， P 则 F 。 加载 压力 p ,_F - 3 G - G , 一 5 3 x1 0 6 Sl 对 于 Z G M 磨 煤机 ， 最 佳 的加载 压力 应该 是 在该 加 载压力下 ． 磨辊的碾磨力等于磨煤机的出力 ， 在一定 的 时间内，液压系统的加载压力随磨煤机 出力的变化作 近似的线性变化 ． 当磨煤机出力减小时 ， 则在磨煤机 的 磨盘上不能形成均匀的煤层 。煤层的突然变化会引起 磨辊 快速 动作 。 从 而造 成磨 辊和 磨盘 的碰 撞 ， 使磨 煤 机 振 动显 著 增 大 ．所 以 Z G M 磨 煤 机 会 给定 一 个 最 小 出 力 ， 相应 的有 一个最 小液 压 系统加 载力 P 和一个 最 小 的碾 磨 力 F o , ； 当磨 煤 机 出 力增 大 时 ， 随着 液 压 系 统加 载压力的增大 。 磨煤机碾磨力增加 ， 但其出力增加并不 明显 ， 且 在 液压 系统 加载 压力 不变 的情 况 下 ， 磨 煤 机碾 磨力在小范围内增加时 ． 煤粉细度变化不大， 考虑到磨 煤机齿轮箱推里瓦安全负载能力及优化磨煤机耗电率 8 2 和单 位磨 煤金 属 磨耗 ， 液 压 系统 加载 压力 不再 增加 ， 此 时液压系统的加载力称为最大加载力 p 一， 磨煤机碾磨 力 称为 为最 大磨辊加 载 力 。 2 早期 的液压加 载方式简析 对 于早期 的液压 加载 方式 ， 原理 图如 图 2所示 。 1 一 压 力 表2 一 溢 流 阀3 一 蓄 能 器4 一 加载 液 压 缸 图 2液噩加载原理 加载 液压 缸 的加 载压 力 由溢 流 阀 2调 定， 溢 流 阀 2 是直动式溢流阀， 安装在液压站的阀组上。系统加载压 力根据生产情况需要调节时， 需专人到液压站上进行调 定 。这种液压加载系统我们称之为液压定加载系统。 液压定加载系统 ，只能在磨煤机运行初期通过实 验的到一个相对合理的磨辊加载力 ，不能根据磨煤机 出力的变化而变化 。一由于磨辊加载力的调整须在空 磨停转时进行 ； 二由于多次调整磨辊加载力后 ， 磨辊位 置指示在刻度盘上是一个相对点 ， 不容易判断。故加载 力的调整多数情况下只在发现磨煤机出力不够或石子 煤量过大 ， 甚至磨煤机石子煤箱吐煤时进行。导致了较 长时间内磨煤机阻力增大 ，磨煤机耗 电量高，煤粉变 粗。 锅炉飞灰可燃物含量大 、 锅炉燃烧效率低及锅炉尾 部受热面冲刷磨损增加。 在磨煤机低出力运行时 ，液压定加载方式按磨煤 机额定 出力设定的磨辊加载力就远大于磨煤机的处理 要求 ， 使磨煤机耗电率增加 ， 单位磨煤金属磨耗增大 ， 磨辊和磨盘的衬瓦运行寿命 降低且磨损不均匀 ，可能 使磨 煤 机 运行 5 0 0 0 ～ 6 0 0 0 h的 时候 ， 磨 盘衬 瓦 的外 圆边 部开始大块脱落，严重时磨辊的 自由摆动使磨辊跑到 滚道外的喷嘴环上 ， 造成紧急停磨事故。而且 ， 磨辊加 载力 过 大使 磨煤 机 振 动加剧 ，这对 齿轮 箱 推力 瓦 的运 行十分不利 ， 也成为了推力瓦烧损的一个重要原因。 3 液压 变加载 系统研究 针对 液压 定加 载 系统 的 运行 缺 陷我 们推 出 了液压 变加载 系统 ， 如 图 3所示 。 该系统也考虑到了 由于用户用电量 的不均匀要 求电网供电具有可变性 ， 反馈到电厂则是用电高峰时 ， 发电量需要加大， 用电低峰时发电量则需了减小。同样 的， 反馈到磨煤机上 ， 则希望磨煤机在用 电低峰时 。 少 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ．2 ． 2 01 1 制粉 ， 用电高峰时 ， 多制粉。 1 一 压 力 表2 一比例 溢 流 阀 3 一 蓄 能 器4 - 1 1 载 液 压 缸 图 3 液压变加载原理 3 ． 1 } 匕 例 溢流 阀介绍 该 系统最 重 要 的元 件为 比例溢 流 阀 2 ， 它是 系统 实 现变 加 载功 能的 重要 元器 件 ， 从 某 种 意义 上 也 可 以说 ， 该液压系统正是由于比例溢流 阀 2的存在 ，才称之为 液压 变加 载 系统 。 该阀为两级锥 阀型先导式 比例溢流阀 ，阀的压力 调整量与输入电信号成正 比，输入信号为 4 ～ 2 0 m A电 流。此类阀与电子放大器协 同工作 。 放大器向比例阀提 供适当的驱动电流 ， 以校准阀的调整量 ， 使之与供给放 大器的输入信号相对应。该阀带压力传感器和集成式 数字放大器 。自身可实现闭环控制 ， 大大提高了阀的动 静态特性。液压符号如图 4所示。 图 4 比例溢流阀液压符号 基 于 油温 5 0 C， I S O V G 4 6标 准 矿物 油 ，在 流量 Q 5 0 L ／ mi n时对该比例溢流阀进行 了性能测试 ， 得到压 力调整曲线如图 5所示。从 图中， 可 以得出 ， 在输入信 约 5 ％时 ． P口调定压力值与输入信号成正比。 2 ／ ／ ／ ／ ／ 0 2 0 4 0 6o 8 0 l 00 输入信 号【 最大值的 盯分比】 图 5 压力调 整曲线 对 比例 溢流 阀建 立数 学模 型 得 P变 k t p b 6 式 中P 变 比例 溢流 阀 P 1 3 调 定压 力值 ， 单 位 为 MPa； 比例 溢流 阀 的增益 ； p 例溢 流 阀的偏 流 ， 单位 为 MP a ； t 比例溢流阀输入电流信号 ， 单位为 m A。 由 6 得 p 变 - p b k t ， 分析可得 ， P 变 正 比于 t ， 即同个液压系统 中加载压力 p 变 和偏流 P 的差值与输 入电流信号 t 成正比， t t 则P 变t， t 则P 变 。 对 于 同一个 液 压 系统 ， 比例溢 流 阀 的最低 值 P 和 最高值 J p ～ 都事先设定好 ， 是定值 、 已知值 ， p ； 对应 比 例溢流阀的最小输入电流信号 4 m A， p 一对应 比例溢流 阀的最大输入 电流信号 2 0 m A， 由式 6 得 f P m in k 4 p b 1 l p k 2 0 p b 求得 比例溢流阀增益 ．1} P m a x P m in 比 例 溢 流 阀 偏 流 毕 比例溢流阀增益和偏流如下图 6所示 。 ’ 一 一 ， 5 b l 南 -5 0 参考信 一 l o0 图 6 比例 溢 流 闽 的 增 益 和 偏 沉 将 k ， p 班 代人式 6 得加载压力与比例溢流 阀输人 电流信 号 的关 系式 学 7 3 ． 2 系统分 析 在液压变加载原理中 ， 如图 3所示 ， 系统压力油分 两路 ， 一路到 比例溢流阀 2 ， 另外一路到加载液压缸 4 有杆腔 。两支油路为并联关系 ， 不考虑沿程损失和局部 损失 。 则两支油路中的压力相同， 即比例溢流阀的调定 压力 p 蛮 也为加载液压缸的有杆腔 中的液压油压力 ， 所 以加 载 压力 p -- p 变 8 由 3 和 8 得 ， F mk t m p b r t 9 83 ∞ 踮 ∞ ∞ 一 羞 陋g 蟥一 R Ⅱ 液 压 气 动 与 密 封／ 2 0 1 1年 第 2期 变 换 得 F - m p h - n mk t 1 O 得 F - m p - n i E比于 t ， 即碾 磨力 和液 压力 、 附件 重 量的差与输入电流信号t 成正比， t t 则 F t， t i 则 F 。 对于不同类型的磨煤机， 都有一个最小碾磨力 和最 大 的碾 磨 力 ，所 以 j 和 可 以看 作 是 定 值 、已知值 ， 对应比例溢流阀的最小输入电流信号 4 mA， 对 应 比例 溢流 阀 的最 大输 入 电流信 号 2 0 mA， 由式 9 得 f m k 4 m p b n 【 m k 2 0 m p b n 求得比例溢流阀增益 尼 比例溢流阀偏流p 苎 将 k ， P 代人式 8 得碾磨力与比例溢流阀输入电 流信号的关系式为 气 t ⋯ 从 式 1 1 中 可 以看 出 ， 同 一种 型 号 的 磨 煤 机 的碾 磨力在实际运行中， 只与最小碾磨力 最大的碾磨 力 、 比例溢流阀的输入电流信号 t 有关系。 F是 t 的 函数。在实际的运行过程中， 式 1 1 可用于确定每一个 运行过程中， 磨煤机的实际出力 ， 具有很好的实际应用 效果 。 3 I 2 磨煤机出力及磨辊加载性能分析 此处 以 1 1 3型磨煤机运行 的出力及性能数据 为 例。 运行条 件 1 运行期间， 磨煤机在预先设定的加载压力下运 行 。 2 通过压力变送器检测加载压力并发送信号来 控制 油泵 的启停 。 3 比例溢 流阀接 4 ～ 2 0 mA输 入 电流 信号 和 2 4 V控 制电源。根据本工程实际 ， 比例溢流阀压力整定值预先 设 置为 4 m A时 3 ． 2 MP a ， 2 0 mA时 1 2 ． 7 MP a 。 4 磨 煤 机 的极 限加 载 力 为 2 4 3 ． 2 k N， 理 论 技 术 数 据 如下 加载 油压 3 ． 2 l 2 ． 7 MP a 加载力 2 5 ％～ 1 0 0 ％， 即 6 0 ． 8 ～ 2 4 3 ． 2 k N 出力范围 2 5 ％～ 1 0 0 ％ 即比例溢 流阀输入 电流信 号 4 ～ 2 0 mA 。 通过以上数据绘 出磨煤机处理及磨辊加载特性曲 线如 图 7 、 8所示 。 Z - -R 球 图 7 磨煤机 出力一磨煤机加载力 曲线 H 牌媒 机 ⋯ 力 图 8 磨煤机出力一工作油压 曲线 4 液压变加载系统 的应用效果 液压变加载系统 的运用后 ，由于磨辊加载力随时 跟踪给煤量的变化 ，对设计煤种来讲磨辊加载力与磨 煤机 出力相匹配 ，而且这种匹配状况不因磨辊和磨盘 衬瓦磨损而改变 ，所 以能延长磨研磨件及齿轮箱推力 瓦的运行寿命 ，降低单位磨煤金属磨耗及制粉系统单 位 电耗 ， 保证煤粉细度合格 ， 减轻锅炉尾部受热面冲刷 磨损， 提高机组效率 。 据常熟第二发电厂统计，液压加载方式从定加载改 为变加载后 ， 以全年运行 3 0 0 d计算， 1台 3 0 0 MW 机组 ， 4 台磨煤机运行 ， 每炉每年可节省电 l 1 7 7 3 4 4 k W h ， 按每 度 k W h电价 0 ． 3 6元计算 ， 实际共节省电费 4 2 ． 4万元 ， 再考虑一年 的设备维护费和备件费用 ，变加载方式节 省 的成 本相 当可 观 。 在电厂 ，磨煤机 的上一衔接设备为电子皮带秤给 煤机 ， 给煤机为煤粉的输送和测量装置 ， 在连接原煤仓 和磨煤机 的同时 ，也会测量并向中控室传输实际的煤 量信号。实际应用 中， 可 以将给煤机的给煤输入信号与 比例溢流阀的输入 电流信号关联 ．核算两个信号之间 的关系 ， 按照电厂的运行要求 ， 取最大给煤量 、 最小给 煤量 、 输入信号间的关系 ， 形成 自动调控 、 自动调节压 力 、 自动调节出粉量 ， 实现高度的自动控制。 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ／ N0 ． 2 ． 2 01 l 强化清洁度控制 确保系统稳定性 杨 殿 宝 江苏海门市油威力液压工业有限责任公司， 江苏南通2 2 6 1 0 0 摘要 清洁度是液压产品质量 的重要指标之一 ， 它直接影响 了系统稳定性和使用寿命 。 控制清洁度应该主动控制和现场维护一起抓 ， 不能忽视了任何一方面。 关键词 清洁度 ； 现场安装 管理维护 ； 主动控制 中图分类号 I Hl 3 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 1 0 2 0 0 8 5 - 0 3 S t r e n g t h e n t h e Cl e a n l i n e s s Co nt r o l En s u r e Hy d r a u l i c S y s t e m S t a b i l i t y 。 YANG Di a n-b a o Ha i me n Y o u w e i l i H y d r a u l i c I n d u s t r y C o ． ， L t d ． ，H a i m e n 2 2 6 1 0 0 ，C h i n a Abt r ac t As t h e e mp l oy me n t t he h y dr a u l i c s y s t em b e c o me s mo r e a n d mo r e po pul a r ， Eq ui pme nt s wh i c h mee t t he r e q ui r e me n t f o r rel i a b i l i t y ， p e r f o r ma n c e a n d l i f e t i me o f t h e h y d r a u l i c s y s t e m ， t wo - h a n d e d ma y b e ma k e n o d i ff e r e n c e ． Ke y W or d s c l e a n l i n es s； o n- s i t e i n s t a l l a t i o n ma n a g eme nt an d ma i nt e na n c e； a c t i v e c o n t r o l O 问题 的提 出 随着经济的快速发展与液压传动在更多领域 的广 泛 应用 。社 会对 液压 系统 的要 求 已不 仅仅 是性 能 稳定 ， 但是性能不稳定还是我们挥之不去的痛 。据英 国流体 力学协会针对 污染度与系统可靠性进行的调查 ，对于 收稿 日期 2 0 1 0 - 0 6 - 2 8 作者简介 杨殿宝 1 9 7 5 一 ， 男 ， 江苏扬州人 ， 现就 职于江苏海 门市油 威力 液压工业 有限责任公司 ． 主要从事液压模块化设计和故障诊断分析 。 除比例技术 、 伺服技术的液压系统 ， 油液的污染等级高 于 N AS 1 6 3 8 9级 时 ， 基 本 不 出 现 问题 ， 当 为 N A S 1 6 3 8 1 O 、 l l 级时 ， 偶尔出现问题 。 低于 N A S 1 6 3 8 1 2级时， 需 要经常维修 。根据江苏海门市油威力液压工业有限责 任公 司相关资料统计 系统维护 液压系统故障 反馈 占总反馈率的 5 5 ％，而其 中液压系统故障 8 5 ％是由于 液压元件和系统污染造成的。可见 ， 要有效降低 系统维 护成本 ， 提高系统稳定性 ， 是供应双方 的需求 。 在实际 工作 中，必须进一步加强控制提高液压系统的清洁度， 一 一 -十一 十一 卜 - 一 一 - 一 一 一 - - 一 一 一 一 - - ● 一 一 - 5 变加载系统 的应用必要性 液压变加载系统在磨煤机上应用有 以下特点 1 磨 煤 机 出 力 变 化 范 围 由过 去 的 4 0 ％～ 1 0 0 ％左 右扩大到 2 5 ％～ 1 0 0 ％，提高了 Z G M磨煤机的经济性 、 安全性及可靠性 。 2 机 组 调 峰 时 ， 避 免 磨 煤 机 的 频 繁 启 动 ， 运 行 操 作更方便 。 增强 了机组对 电网的动态响应能力。 ． 3 减 轻 振 动 ， 提 高 了磨 盘 、 衬 瓦 、 辊 套 等耐 磨 件 的 寿命， 节约了磨煤机备件以及磨煤机检修的费用 。 4 磨煤机始终处于最佳状态运行 ， 煤粉节能效果 好 ， 降低了制粉电耗 ， 可节能 2 0 ％左右 。 5 磨煤机启动前 ， 磨辊抬起 ， 齿轮箱完全卸载， 大 大降低了减速 机推力使滑动轴承可 以充分 建立油膜 ， 提 高 了推 力 瓦 的寿命 ‘。 由于上述诸多特点 ，液压变加载系统从早期在北 京石景 山电厂试运行成功后开始在 Z GM型磨煤机上 推广使用 ， 已成为 了 Z G M 型磨煤机的特色之一。 该液压系统不仅可 以用在 Z G M 型磨煤机上 ， 在其 他的磨煤机如 MP S 、 H P R P上也有很好 的应用空间和推 广价值 。 参 考 文 献 [ 1 】 张利平． 液压 阀原理 、 使 用与维护【 M】 ． 北京 化学工业 出版 社， 2 00 5． [ 2 】 张 利平 ． 液 压传 动 系统 及设 计【 M 】 ． 北京 化学 工业 出 版社 ， 2 00 5． 【 3 】 李洪人 ． 液 压控 制系统 [ M】 ． 北 京 国 防 工 业 出版 社 ， 1 9 9 0 ． 【 4 】 王佩 文主编 ． 火力发 电厂设备 手册【 M1 ． 北京 中国电力 出版 社 ． 1 9 9 8 ． 【 5 】 吴 慧 明 ， 等 ． E M、 Z G M 型 中 速磨 煤 性 能 比较【 J ] ． 江 苏 冶金 ， 2 0 06． [ 6 ] 马耀 峰 ， 孙 兆勋 ． Z G M- 9 5 型磨煤机 的运行特性浅析 【 J ] ． 宁 夏电力增刊- 2 0 0 5 ． 85