方濤,肖礦榮,李宏磊
(武鋼股份設(shè)備維修總廠,湖北武漢430083)
某煉鋼廠采用機(jī)械攪拌脫硫法實(shí)現(xiàn)爐外鐵水脫硫,用于攪拌的攪拌頭靠液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng),從投產(chǎn)至今已使用近40年,最終于2011年對脫硫液壓站進(jìn)行改造。因之前攪拌馬達(dá)為單向旋轉(zhuǎn),但改造后所選主泵的變量控制機(jī)構(gòu)在失電狀態(tài)下會(huì)出現(xiàn)負(fù)滿偏全流量輸出情況,不能滿足現(xiàn)場實(shí)際工作要求。文中主要介紹如何克服現(xiàn)有缺陷,經(jīng)濟(jì)、安全、高效地對液壓系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
脫硫攪拌系統(tǒng)原理見圖1。
圖1 脫硫攪拌系統(tǒng)原理示意圖
設(shè)備升級改造后的系統(tǒng)為斜盤式軸向柱塞變量泵和低速大扭矩定量液壓馬達(dá)組成的閉式系統(tǒng)。實(shí)際運(yùn)行過程中主泵一用一備,均接受來自雙聯(lián)泵提供的補(bǔ)油和控制油。其中元件1 為補(bǔ)油泵,工作壓力為1 MPa,元件2 為控制泵,工作壓力為13 MPa,元件5為主泵,為力士樂A4VSG 系列斜盤式軸向柱塞變量泵,攪拌時(shí)工作壓力為15 MPa 左右。補(bǔ)油泵1 的作用在于給閉式系統(tǒng)低壓腔補(bǔ)油,用于彌補(bǔ)閉式系統(tǒng)的油液泄漏,保證系統(tǒng)的正常工作。控制泵2 的作用主要驅(qū)動(dòng)主泵斜盤傾角變量,從而改變主泵排量,最終改變油馬達(dá)轉(zhuǎn)速,主泵斜盤傾角可從-15°增到最大值15°,實(shí)際工作時(shí)斜盤傾角嚴(yán)格在0° ~15°之間。
從控制原理可知,主泵斜盤傾角可從-15°增到最大值15°。但根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)際情況,該脫硫攪拌馬達(dá)僅為單向旋轉(zhuǎn),因而一直靠比例閥放大器的電壓來保持中位,嚴(yán)格要求生產(chǎn)中主泵斜盤擺角在0 ~15°之間,一旦比例閥放大器損壞或出現(xiàn)其他故障,主泵斜盤傾角立即回到-15°位置。因?yàn)橹鞅脡毫τ统隹谔幱袉蜗蜷y,就會(huì)導(dǎo)致主泵吸油口吸空,出現(xiàn)嚴(yán)重事故。故而施工調(diào)試時(shí),取消了泵出口處的單向閥。但取消單向閥后,工作主泵會(huì)將壓力油打至備用泵出口側(cè),將備用泵變?yōu)轭愃岂R達(dá)的執(zhí)行元件,嚴(yán)重影響備用泵的設(shè)計(jì)功能。為安全起見,最后只能將主泵出口處單向閥改為與進(jìn)口處一樣的手動(dòng)截止閥,從而保證工作泵的正常運(yùn)行。當(dāng)某個(gè)主泵工作,其進(jìn)出口管路的兩個(gè)截止閥開啟,備用泵的兩個(gè)截止閥關(guān)閉,同時(shí)備用泵的電源必須停掉,防止人員誤操作啟動(dòng)。這樣處理盡管能夠?qū)Ω渡a(chǎn),但若工作泵出現(xiàn)問題,備用泵無法及時(shí)自動(dòng)投入,無法起到緊急備用的作用。
首先可考慮將主泵重新選型為A4VSO 系列斜盤式軸向柱塞變量泵。這兩者最重要的區(qū)別就是:比例閥未通電,泵順時(shí)針旋轉(zhuǎn)且存在執(zhí)行壓力時(shí),A4VSO系列泵斜盤傾角會(huì)轉(zhuǎn)至α = 0°,沒有任何流量輸出,即泵空運(yùn)轉(zhuǎn);而A4VSG 系列泵斜盤傾角會(huì)轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)角α =-15°,即為反方向最大流量輸出。但考慮到成本較高,再次改造代價(jià)太大,且不太實(shí)際,只好放棄。
經(jīng)對液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和對兩種型式主泵之間的結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較,提出了改造優(yōu)化方案,即在主泵泵組比例閥下部疊加一切斷短路閥,起短路保護(hù)作用,并對相應(yīng)程序進(jìn)行修改。其主要功能為:短路閥得電時(shí),比例閥與調(diào)節(jié)主泵斜盤傾角的油路接通;該短路閥失電時(shí),油路被切斷。脫硫攪拌工作期間,若比例閥或者放大板出現(xiàn)故障,短路閥也同步失電,切斷斜盤控制油路,進(jìn)而保護(hù)設(shè)備。攪拌結(jié)束后,比例閥放大板即對主泵傾角進(jìn)行0°設(shè)定,主泵傾角回零后就令短路閥失電,切斷控制斜盤傾角的油路,保證主泵空運(yùn)轉(zhuǎn),在此條件下,即使比例閥意外掉電或者比例閥放大板錯(cuò)誤輸出時(shí),比例閥的控制油路將不再能改變主泵斜盤的傾角,發(fā)生流量反向輸出的狀況。
經(jīng)過實(shí)踐發(fā)現(xiàn):比例閥放大板給定比例閥傾角零位信號后,比例閥通過控制油使主泵傾角回零,這個(gè)過程需要一定時(shí)間。不斷通過最大傾角回零時(shí)間的經(jīng)過檢驗(yàn)確認(rèn),作者設(shè)置為:比例閥給零后10 s,短路閥失電切斷油路。
圖2 改造前主泵比例閥控制示意圖
圖3 改造后主泵比例閥控制示意圖
通過加裝短路閥及完善相關(guān)電氣控制程序,改造后的脫硫攪拌液壓系統(tǒng)避免了閉式主泵發(fā)生流量反向輸出的問題,因此可以恢復(fù)主泵出口的單向閥,備用泵恢復(fù)了自動(dòng)投入運(yùn)轉(zhuǎn)的備用功能,最終實(shí)現(xiàn)了主泵一用一備的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
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