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摘 要 深入探寻加热炉液压提升系统的工作原理，对油缸动作进行优化，重新选取影响振动的核心阀组，通过技术改造降低了液压冲击，提高了设备的使用寿命。
关键词 液压冲击；插装阀；程序优化；蓄能器组
【分类号】：TD353.5
型钢厂大型线的步进式加热炉采用法国斯坦因数字化燃烧技术，此技术为斯坦因公司于20世纪初研发并负责建造，设备的全部动作由液压系统完成，在多年的运行中，液压阀台及管路震动较大，油缸在动作时容易产生油液泄露，不仅造成了大量的液压故障停机，也造成了大量煤气能源的浪费，给生产的运行带来的成本损耗巨大。
1 加熱炉提升阀台的研究及故障分析
当步进梁提升液压缸开始动作时，可以发现主管路及支管路的振动异常明显，故障点主要存在于系统的设计及阀台元件的选取中，通过分析，一方面原液压系统对减少液压冲击的设计较为简单，且在施工后由于工时较短，导致整个比例系统程序调试均未全部完成。另一方面，对提升阀组液压元件选取不合理，导致整个提升阀组启闭过程中，液压缸补油过程不及时造成液压冲击异常增大。
2改造方案
2.1为了保证提升油缸的速度为一定值，在主油路中使用了比例节流阀对通往油缸的油量进行节流，即对油缸的速度进行了调节。由于比例节流作用，导致节流阀出口油路的压力降低，使得通往液压缸油路的流量瞬间减少，一定程度上产生了吸空现象，由此产生了较大的压力冲击，使得阀台及管路震动产生，因此需要对主管路中比例节流阀出口的油量进行调节，来降低液压缸提升时的瞬间冲击。
通过对系统原理图进行分析，我们认为对油量有调整作用的为一个插装阀，在液压缸提升时，高压油首先通过一个带减压阀的二通插装阀，由它对管路流量进行减压，减压后的压力油通往比例节流阀，因此需要此减压阀进行改造。此二通插装阀为带减压功能的插装阀，减压阀为先导式锥阀，集成在插装阀盖板上，其主阀芯组件为插装阀用于控制盖板封闭，其作用原理为：作用于A口的压力经控制油的节流孔进入主阀芯弹簧腔，当压力地与性能极限或先导阀弹簧设定压力时，主阀芯的液压力平衡，弹簧力使主阀芯保持开启状态，因此，油液可以自由的从B口流入A口。当压力达到先导弹簧设定的压力时，主阀芯关闭，并根据压力-流量特性曲线降低A口的压力。
经过研究发现，压力油经过减压阀和节流阀后，压力降低，流量减少，导致通往液压缸的流量降低，产生了一定量的吸空，由此产生了震动，究其原因，是因为压力油通过插装阀主阀芯后压力降低，而此时的压力需要补给节流阀的出口以供给液压缸流量，为此，我们对阀组进行了重新选型，为了能够给液压缸的补给流量增大，我们对插装阀的型号重新选取，主要功能改变为插装阀前补给压力，即给液压缸补油的压力和流量增大，保证了液压缸在提升时的流量。相比前一种插装阀，改造后的阀组补给流量大，由此产生的提升油量吸空也就得以消失，相应的管路震动也就减少了
2.2通过对液压缸动作程序进行优化，通过增加延时，减缓油缸突然启动的时间，减少油路内的突然冲击，从而减少管路震动：步进梁以高速开始向上移动，当步进梁到达“在中间位置之前减速”时，步进梁以中等速度向上移动，直至到达“在中间位置之后加速”为止，然后步进梁以高速向上移动，当步进梁到达“在上部位置之前减速”时，步进梁以低速向上移动；步进梁以高速开始向下移动，当步进梁到达“在中间位置之前减速”时，步进梁以中等速度向下移动，一直到到达“在中间位置之后加速”为止，然后步进梁以高速向下移动，当步进梁到达“在下部位置之前减速”时，步进梁以低速向下移动。
2.3主管路增加蓄能器组：在提升阀台主管路上安装一套蓄能器组，通过对压力及瞬间流量的计算安装6个皮囊式蓄能器，自投入以来，消除了液压站泵组产生的噪声与振动，有效的降低了提升动作瞬间给管路带来的衰减脉动，确保了液压缸动作时的稳定性。
2.4泵组改造，降低系统压力：由于加热炉步进梁提升时瞬间动作较快，因此重点对液压站的泵组重新选取型号，将原系统中单泵的排量由140ml/rev改造为180ml/rev，可以提高瞬间泵组的流量，并且对液压站的出口压力进行调节，由原来单泵170Bar降低为130Bar，通过降低管路压力提高系统流量的方式降低管路振动。
2.5系统管路减震改造：对阀台主管路进行改造，将通往阀台的两根硬管改造为软管连接，由于软管长度有一定的余量，为柔性连接，可以在很大程度上吸收系统的冲击震动，并且将接头连接形式由原来的活结式改造为SAE法兰式，起到了管路连接稳固的作用，在很大程度上减少了喷油事故。
2.6加强管路固定，减少管路震动：加强管路的固定工作，更换损坏及缺失的管夹，对于动作频繁，弯头较多铺设较长的管线，在原有管夹的基础上，使用重型铝合金管夹并加数量，以获得较少的震动量。
3 改造后的效果
改造项目实施以来，降低了步进梁提升阀台的冲击振动，从而减少了管路及密封的损坏，延长了油缸的主体设备的寿命，因此产生的停机时间已全部消除，不仅降低了设备维护难度，也减少了设备成本，提高了生产作业率。
作者简介：
李发宏（1983-），男，2005年9月毕业于兰州理工大学液压传动与控制专业，山东钢铁集团莱芜分公司型钢厂工程师，主要从事设备管理工作。
关键词 液压冲击；插装阀；程序优化；蓄能器组
【分类号】：TD353.5
型钢厂大型线的步进式加热炉采用法国斯坦因数字化燃烧技术，此技术为斯坦因公司于20世纪初研发并负责建造，设备的全部动作由液压系统完成，在多年的运行中，液压阀台及管路震动较大，油缸在动作时容易产生油液泄露，不仅造成了大量的液压故障停机，也造成了大量煤气能源的浪费，给生产的运行带来的成本损耗巨大。
1 加熱炉提升阀台的研究及故障分析
当步进梁提升液压缸开始动作时，可以发现主管路及支管路的振动异常明显，故障点主要存在于系统的设计及阀台元件的选取中，通过分析，一方面原液压系统对减少液压冲击的设计较为简单，且在施工后由于工时较短，导致整个比例系统程序调试均未全部完成。另一方面，对提升阀组液压元件选取不合理，导致整个提升阀组启闭过程中，液压缸补油过程不及时造成液压冲击异常增大。
2改造方案
2.1为了保证提升油缸的速度为一定值，在主油路中使用了比例节流阀对通往油缸的油量进行节流，即对油缸的速度进行了调节。由于比例节流作用，导致节流阀出口油路的压力降低，使得通往液压缸油路的流量瞬间减少，一定程度上产生了吸空现象，由此产生了较大的压力冲击，使得阀台及管路震动产生，因此需要对主管路中比例节流阀出口的油量进行调节，来降低液压缸提升时的瞬间冲击。
通过对系统原理图进行分析，我们认为对油量有调整作用的为一个插装阀，在液压缸提升时，高压油首先通过一个带减压阀的二通插装阀，由它对管路流量进行减压，减压后的压力油通往比例节流阀，因此需要此减压阀进行改造。此二通插装阀为带减压功能的插装阀，减压阀为先导式锥阀，集成在插装阀盖板上，其主阀芯组件为插装阀用于控制盖板封闭，其作用原理为：作用于A口的压力经控制油的节流孔进入主阀芯弹簧腔，当压力地与性能极限或先导阀弹簧设定压力时，主阀芯的液压力平衡，弹簧力使主阀芯保持开启状态，因此，油液可以自由的从B口流入A口。当压力达到先导弹簧设定的压力时，主阀芯关闭，并根据压力-流量特性曲线降低A口的压力。
经过研究发现，压力油经过减压阀和节流阀后，压力降低，流量减少，导致通往液压缸的流量降低，产生了一定量的吸空，由此产生了震动，究其原因，是因为压力油通过插装阀主阀芯后压力降低，而此时的压力需要补给节流阀的出口以供给液压缸流量，为此，我们对阀组进行了重新选型，为了能够给液压缸的补给流量增大，我们对插装阀的型号重新选取，主要功能改变为插装阀前补给压力，即给液压缸补油的压力和流量增大，保证了液压缸在提升时的流量。相比前一种插装阀，改造后的阀组补给流量大，由此产生的提升油量吸空也就得以消失，相应的管路震动也就减少了
2.2通过对液压缸动作程序进行优化，通过增加延时，减缓油缸突然启动的时间，减少油路内的突然冲击，从而减少管路震动：步进梁以高速开始向上移动，当步进梁到达“在中间位置之前减速”时，步进梁以中等速度向上移动，直至到达“在中间位置之后加速”为止，然后步进梁以高速向上移动，当步进梁到达“在上部位置之前减速”时，步进梁以低速向上移动；步进梁以高速开始向下移动，当步进梁到达“在中间位置之前减速”时，步进梁以中等速度向下移动，一直到到达“在中间位置之后加速”为止，然后步进梁以高速向下移动，当步进梁到达“在下部位置之前减速”时，步进梁以低速向下移动。
2.3主管路增加蓄能器组：在提升阀台主管路上安装一套蓄能器组，通过对压力及瞬间流量的计算安装6个皮囊式蓄能器，自投入以来，消除了液压站泵组产生的噪声与振动，有效的降低了提升动作瞬间给管路带来的衰减脉动，确保了液压缸动作时的稳定性。
2.4泵组改造，降低系统压力：由于加热炉步进梁提升时瞬间动作较快，因此重点对液压站的泵组重新选取型号，将原系统中单泵的排量由140ml/rev改造为180ml/rev，可以提高瞬间泵组的流量，并且对液压站的出口压力进行调节，由原来单泵170Bar降低为130Bar，通过降低管路压力提高系统流量的方式降低管路振动。
2.5系统管路减震改造：对阀台主管路进行改造，将通往阀台的两根硬管改造为软管连接，由于软管长度有一定的余量，为柔性连接，可以在很大程度上吸收系统的冲击震动，并且将接头连接形式由原来的活结式改造为SAE法兰式，起到了管路连接稳固的作用，在很大程度上减少了喷油事故。
2.6加强管路固定，减少管路震动：加强管路的固定工作，更换损坏及缺失的管夹，对于动作频繁，弯头较多铺设较长的管线，在原有管夹的基础上，使用重型铝合金管夹并加数量，以获得较少的震动量。
3 改造后的效果
改造项目实施以来，降低了步进梁提升阀台的冲击振动，从而减少了管路及密封的损坏，延长了油缸的主体设备的寿命，因此产生的停机时间已全部消除，不仅降低了设备维护难度，也减少了设备成本，提高了生产作业率。
作者简介：
李发宏（1983-），男，2005年9月毕业于兰州理工大学液压传动与控制专业，山东钢铁集团莱芜分公司型钢厂工程师，主要从事设备管理工作。