李衛(wèi)華

（合肥合鍛智能制造股份有限公司，安徽 合肥 230601）

高溫氣冷堆核電站在美國被稱做“下一代核電廠”，具有不停機更換核燃料、安全性好、發(fā)電效率高、用途廣泛等特點。該專用液壓機的研發(fā)成功，打破了國外在高溫氣冷堆核電站系統(tǒng)工程中核燃料元件生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)壟斷，填補了國內(nèi)空白，為我國核電工業(yè)的發(fā)展做出了巨大貢獻。

該圓柱形專用液壓機外觀如圖1所示。

圖1 圓柱形專用液壓機外觀

該專用液壓機主要有圓柱形主機機身、液壓控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)等部分組成。

1 機身結(jié)構(gòu)

該壓機機身為圓柱形，主要由主油缸、機身支架、工程缸、扁擔(dān)、上下沖頭、上下模腔等組成。

主油缸為活塞缸結(jié)構(gòu)，缸體下端和支架相連，直接安裝在地面上；下沖頭安裝在活塞桿端部，活塞桿上下運動帶動下沖頭一起運動，實現(xiàn)主噸位加壓及下沖頭泄壓、退回功能。

機身支架通過螺釘和墊圈等固定安裝在主油缸缸體上。下模腔套裝在機身支架內(nèi)壁，工程缸安裝在機身支架上端面，工程缸活塞桿端部和扁擔(dān)相連，兩個拉桿穿過機身支架和模腔連接在一起，上端和扁擔(dān)固定，工程缸活塞桿上下運動，可以帶動下模腔上下運動，實現(xiàn)上下模具貼合機及下模腔退回功能。上沖頭安裝在機身支架內(nèi)上端部處，上模腔靠拉桿、螺母及彈簧等安裝在機身支架內(nèi)上端面處，上模腔內(nèi)圓和上沖頭外圓相配合，可以沿上沖頭外圓被動上下運動（下模腔上行到與上模腔貼合后拉動上模腔再上行一段距離，下模腔下行時，上模腔靠彈簧復(fù)位下行）。

機身支架前后開有方形操作窗口，供模具放入機身內(nèi)的模腔用，或?qū)⒛＞呷〕鲇谩C身支架外側(cè)套裝有安全防護網(wǎng)裝置，安全防護網(wǎng)設(shè)有操作把手，并設(shè)有限位開關(guān)燈，可以和壓機動作互鎖，保證操作人員安全。

2 液壓控制系統(tǒng)

液壓主動力系統(tǒng)放置在機身后側(cè)的動力柜內(nèi)，主要有油箱、油泵、電機、液壓控制部分、管路等組成。

液壓控制部分采用先進的插裝閥集成系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)有各種過載保護。液壓系統(tǒng)關(guān)鍵部位設(shè)有壓力檢測點，通過壓力檢測點可快速診斷液壓系統(tǒng)故障和監(jiān)測液壓系統(tǒng)的運行狀態(tài)。主噸位壓力控制采用比例壓力控制系統(tǒng)，并可實現(xiàn)數(shù)字顯示和數(shù)字控制。壓力測量元件采用壓力傳感器，調(diào)壓控制元件采用比例溢流閥實現(xiàn)閉環(huán)控制，壓力通過彩色觸摸屏顯示并可直接在觸摸屏上設(shè)定。比例壓力控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)下沖頭壓力在公稱壓力的15%～100%范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié)；壓力顯示精度達到0.1MP a，保壓時間可以預(yù)置，范圍是0～999s。油泵出油口設(shè)置有高壓高精度濾油器，保證了工作液壓油液的清潔度。設(shè)置有系統(tǒng)回油水冷卻裝置，可以一直對液壓油進行冷卻，保證了液壓油再許可的溫度范圍內(nèi)進行工作。

3 電氣控制系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)有獨立的電氣控制柜、按鈕站等，按鈕站放置在機身旁邊，電氣控制柜放置在機身旁邊地面上，電氣柜柜門上設(shè)置有觸摸屏及各種選擇開關(guān)、操作按鈕等。

電氣系統(tǒng)控制部分的核心功能由PLC可編程序控制器來承擔(dān)，采用PLC來控制壓機的各種工藝動作。根據(jù)工藝需要，由主令控制元件（選擇開關(guān)、按鈕等）發(fā)出的指令，依據(jù)位置、壓力等檢測元件所測得的信號，進行程序運算，驅(qū)動液壓閥等器件，實現(xiàn)對液壓執(zhí)行元件——油缸的壓力、位移等控制，進而完成機器的生產(chǎn)過程。通過人機界面進行各數(shù)據(jù)的顯示和控制及預(yù)設(shè)置處理與存儲，畫面為人機交互式,可在屏幕上非常方便地預(yù)先對下沖頭的行程、壓力、時間等參數(shù)設(shè)定，人機界面可清晰地顯示其位移、壓力、速度和時間參數(shù)，其中壓力的設(shè)定可在主畫面中允許操作者對其進行一定范圍的修正；控制系統(tǒng)可以存儲模具參數(shù)幾十套，操作簡潔；并設(shè)有設(shè)備工作信息顯示系統(tǒng)，可顯示包括PLCI/O信息在內(nèi)的數(shù)十條壓機工作信息，若壓機出現(xiàn)故障時，查找原因十分方便。

機身旁的按鈕站及電氣柜柜門上設(shè)置有急停按鈕，以備安全緊急停機之用。

4 抽真空系統(tǒng)

因球形核燃料生產(chǎn)工藝的需要，本專用液壓機配備有抽真空系統(tǒng)。

抽真空系統(tǒng)主要有抽真空泵站、電磁氣閥、過濾器、真空傳感器、電接點真空表、管路、接頭等組成。抽真空泵站采用變頻電機驅(qū)動，可有效控制抽真空的速度。上、下模腔開有抽真空孔，當上下模腔貼合到位后，發(fā)訊開關(guān)發(fā)訊，抽真空系統(tǒng)開始工作；模腔內(nèi)的真空度達到設(shè)定的真空度值時，真空傳感器發(fā)訊，維持模腔內(nèi)的真空度，下沖頭開始上行加壓并保壓；保壓時間到，發(fā)訊元件發(fā)訊，與大氣接通的電磁閥動作，開始破壞模腔內(nèi)的真空度，模腔內(nèi)真空度破壞到一定值時，真空傳感器發(fā)訊，下沖頭開始下行并退回到位，下模腔下行并退回到位，打開機身支架防護網(wǎng)，取料，一個工藝動作循環(huán)結(jié)束。

5 小結(jié)

該圓柱形專用壓機采用最新設(shè)計理念，具有結(jié)構(gòu)新穎、性能穩(wěn)定、安全可靠、人性化操作方便等特點，采用最新控制技術(shù)，達到國際先進水平，打破了國外的技術(shù)壟斷，填補了國內(nèi)空白，為我國核電工業(yè)的發(fā)展做出了巨大貢獻。