论文部分内容阅读
兰州西固热电有限责任公司 甘肃兰州 730060
摘要：针对兰州西固热电有限责任公司2号斗轮机液压系统长期存在的问题，从液压系统设计、液压元件连接处泄漏、液压站布置、液压油油温高存在缺陷等方面进行分析。重新设计液压系统，解决长期存在的缺陷和问题。
关键词：斗轮机 液压系统 改造
1 前言
斗轮堆取料机是堆取料合一的高效率机械，是火力发电厂煤场卸储煤及锅炉供煤必不可少的设备之一，西固热电公司所使用2号斗轮机型号：DQ800/1000.30 型，安装于2号皮带上对煤场进行堆料取料作业。
2 现状及存在的问题
因部件老化及设计和制造等方面原因，存在大量缺陷，液压系统故障频发，严重影响安全稳定运行。出现的主要问题有：
（1）液压系统无冷却装置，夏季运行油温升高，最高工作油温度达69°，过高油温加快液压油及密封件和软管老化，缩短密封件和软管使用寿命，造成结合面泄漏。
（2）液压元件连接头多，管接头、液压元件连接处漏油严重。
（3）液压站布置不合理，元件老化阀件漏泄，表计监视观察及检修不方便。
（4）液压系统外部管路无伴热装置，冬季运行液压油粘度剧增，油管结冻。
（5）俯仰液压系统工作油、控制油公用一台油泵有调整压力不精确、波动大、悬臂升降不平稳、共振现象。
3原因分析
3.1 液压系统
俯仰液压系统工作油、控制油公用一台油泵，调整压力不精确，波动大，且液压系统管路共振大，悬臂升降不够平稳，此为最初设计原因.
3.2 油液泄漏
（1）液壓系统一个主要问题是泄漏。泄漏造成浪费油液，污染环境卫生，影响液压系统正常工作，泄漏发现不及时，油箱油位急剧下降，来不及补油，造成液压系统无法工作，斗轮机处以瘫痪状态。
（2）管接头泄漏的主要原因是油温高，使接头密封件老化及检修装配工艺存在问题，使密封件破损，斗轮机长时间运行使管路支架松动或脱落，一旦有机械振动，压力脉动使接头松动，造成管接头泄漏。
（3）液压元件使用时间过长，造成接合面的表面粗糙度和不平度过大，由各种原因引起部件变形使两接合面不能全面接触，导致密封件硬化或破损失效。
（4）液压元件泄漏另一原因是油液与密封材料的相容性。在采购密封件时忽视其材质，材质选购错误，使密封件迅速老化，造成液压元件泄漏。
3.3液压站
俯仰油泵、电机相邻设备距离近，给电机拆检、设备更换等检修工作带来极大的不便，压力表（工作油、控制油）安装于箱内便于随时监视，也为最初设计原因。
3.4油温过高
液压系统无冷却装置，夏季油液做功循环造成油温上升过快，影响液压油使用寿命。
斗轮机液压系统经常出现故障，严重影响安全生产工作。为此，有必要对其进行技术改造。见原液压原理图。
4改造措施
此次改造液压站是原有液压站基础上进行，改进了原液压站的不足之处，完善更多的功能，使用起来更安全可靠。
（1）采用独立的变量泵和齿轮泵为动力，将液压系统工作油与控制油分开，通过调整相应的电磁溢流阀可精确调整控制油油压力3.5MP～4.5MP，工作油调整压力12MP～16MP，无泄漏及共振，同时配两位四通阀（调速阀）进行对油缸升降控制，在通向油缸的液压管路中装有双向节流阀（或在油缸上下口与液控单向阀之间加装截止阀）使油缸同步性更好，升降更平稳，机构更安全，所有管路重新配管。液压油箱采用纯不锈钢材质。控制电路采用24V电源。
（2）控制阀组采用叠加阀为控制元件，使连接更紧凑、体积更小、泄漏更少、维护更方便。
（3）将俯仰液压系统压力表安装于液压站箱体面板，增加检修空间，利于设备维护、检修。
（4）为减少冬季液压油管路冻结造成的故障，增加液压管路电伴热装置，冬季运行各油管末端能维持25度，杜绝油管结冻。。
（5）为杜绝油温升高造成各种故障，增设油液冷却功能，使该站更具安 全可靠、节能、调解方便、性能稳定等优点，夏季运行油温保持在40度以下。
2号斗轮机液压系统原理图
1—油箱、2—空气滤清器、3—温度表、4—大油泵过滤器、5—大油泵、6—大油泵电动机、7—液压油冷却器、8—回油压力传感器、9—温度传感器、10—电磁溢流阀、11—单向阀、12—压力监测点、13—液压软管接头、14—系统压力表、15—外接压力检测、16—电磁换向阀、17—叠加式双联单向节流阀、18—电磁阀、19—加热器、20—液控阀、21—小油泵、22—小油泵电动机、23—小油泵过滤器
5安装及使用方法
5.1油箱安放
通过空气滤清器加注清洁液压油。液压油应加至油标上限位置。油的品种：冬季使用46#抗磨液压油，夏季使用68#抗磨液压油。油的清洁度应满足ISO4406.18/.5的要求。
5.2管路连接
将悬臂仰俯油缸的油口和泵站集成块上相对应的油口用高压软管连接，注意接头尺寸的差异，将相同尺寸的接头进行连接，不可调换。
5.3系统原理
当两个电磁阀线圈同时通电时，来自变量泵的压力油，打开单向阀，通过电磁换向阀、单向节流阀、油缸下方液控单向阀进入油缸无杆腔。与此同时，来自柱塞泵的另一路压力油通过电磁换向阀进入液压缸上下两个液控单向阀控制腔，打开两个液控单向阀。这样无杆腔压力油通过油缸上部液控单向阀、单向节流、电磁换向阀、回油过滤器、返回油箱。此时油缸的活塞杆向外伸出。当两个电磁阀线圈同时通电时，来自柱塞泵的压力油，打开单向阀，通过电磁换向阀、单向节流阀、油缸上方液控单向阀进入油缸有杆腔。与此同时，来自柱塞泵的另一路压力油通过电磁换向阀进入液压缸上下两个液控单向阀控制腔，打开两个液控单向阀，有杆腔压力油通过油缸下部液控单向阀、单向节流阀、电磁换向阀、回油过滤器、返回油箱。此时油缸的活塞杆缩回。 5.4送电试机
电源及所有控制线布置完毕后做空载试车，无误后点动电机观看电机尾部风扇叶应为顺时针方向旋转。
5.5系统调整
当前臂架水平落在煤堆时的调整：液压缸冲压时应先给有杆腔冲压后再给无杆腔冲压，冲压过程要求必须是点动控制，往复冲压三次后进行前臂架上升下降调试。前臂架首先上升、下降0.5米間运动三次，再上升、下降1米间运动三次。液压缸系统保住压力后（即前臂架能平稳悬停时）将前臂架回转一个适合下降的角度，将前臂架下降至最低点（目的将前臂架无杆腔压力油全部回油箱做到排空气效果），然后前臂架在水平位与低位间往复运动8次（充油、排气），不要一次性上升到水平位置，每次往返动作后提升一个高度逐渐上升到水平位置，水平位置与低位间调节完好后，再往复运动8次，逐渐上升高度到达极限。最高点与最低点间往复运动5次左右，系统稳定可正常使用。
5.6悬臂部分压力的设定
系统主油路与控制油路分别由两个泵通过两个电磁溢流阀来控制。主油路出厂设计额定压力值为16MP，电磁溢流阀工作时须通电，系统电磁溢流阀为断电溢流型。电磁溢流阀有个调整旋钮顺时针旋转系统压力会升高，逆时针旋转系统压力会降低。首次启动先将注油路压力调节在7MP，控制油压力调整在3MP，调试过程中短时间点动控制慢慢上升压力值，上升一点查看一下效果。当压力值刚好满足前臂架最低点最高点间运动即可。系统工作压力不能大于出厂设计的额定压力16MP。前臂架上升下降速度调整通过单向节流阀进行调整，调节时开关顺时针旋转流量减小液压缸伸缩速度减慢，开关逆时针旋转流量增大液压缸伸缩速度加快。速度调整过程要循序渐进，禁止大量调整防止危险发生。
6 经济效益分析
6.1杜绝事故
改造前系统无备用，渗漏严重，压力波动大，俯仰升降不平稳，出现问题，立即成为事故进行抢修费时费力，改造后，未发生由于液压系统问题而造成缺陷。
6.2减少元件损坏
改造前两年俯仰油缸更换2个，油泵更换 1 个、电磁换向阀更换 1 个、节流阀更换 1 个；液压站内叠加阀组渗漏多次处理不能彻底消除，改造运行后压力平稳无原件损坏。
6.3降低维护工作
相当稳定。
改造前泵站泄漏严重，日常维护清洁困难，改造后现场干净、维护方便、系统运行参考
参考文献：
[1] 崔国泰 《机械设计基础》 1994.04
[2] 吴克敬 《液压传动》 1984.02
[3] 长春发电设备总厂《斗轮机液压调试手册》 2007.07
作者简介：
王聪，男，大专学历、助理工程师，长期从事火力发电厂输煤系统及卸储煤设备的运行、维护工作。
摘要：针对兰州西固热电有限责任公司2号斗轮机液压系统长期存在的问题，从液压系统设计、液压元件连接处泄漏、液压站布置、液压油油温高存在缺陷等方面进行分析。重新设计液压系统，解决长期存在的缺陷和问题。
关键词：斗轮机 液压系统 改造
1 前言
斗轮堆取料机是堆取料合一的高效率机械，是火力发电厂煤场卸储煤及锅炉供煤必不可少的设备之一，西固热电公司所使用2号斗轮机型号：DQ800/1000.30 型，安装于2号皮带上对煤场进行堆料取料作业。
2 现状及存在的问题
因部件老化及设计和制造等方面原因，存在大量缺陷，液压系统故障频发，严重影响安全稳定运行。出现的主要问题有：
（1）液压系统无冷却装置，夏季运行油温升高，最高工作油温度达69°，过高油温加快液压油及密封件和软管老化，缩短密封件和软管使用寿命，造成结合面泄漏。
（2）液压元件连接头多，管接头、液压元件连接处漏油严重。
（3）液压站布置不合理，元件老化阀件漏泄，表计监视观察及检修不方便。
（4）液压系统外部管路无伴热装置，冬季运行液压油粘度剧增，油管结冻。
（5）俯仰液压系统工作油、控制油公用一台油泵有调整压力不精确、波动大、悬臂升降不平稳、共振现象。
3原因分析
3.1 液压系统
俯仰液压系统工作油、控制油公用一台油泵，调整压力不精确，波动大，且液压系统管路共振大，悬臂升降不够平稳，此为最初设计原因.
3.2 油液泄漏
（1）液壓系统一个主要问题是泄漏。泄漏造成浪费油液，污染环境卫生，影响液压系统正常工作，泄漏发现不及时，油箱油位急剧下降，来不及补油，造成液压系统无法工作，斗轮机处以瘫痪状态。
（2）管接头泄漏的主要原因是油温高，使接头密封件老化及检修装配工艺存在问题，使密封件破损，斗轮机长时间运行使管路支架松动或脱落，一旦有机械振动，压力脉动使接头松动，造成管接头泄漏。
（3）液压元件使用时间过长，造成接合面的表面粗糙度和不平度过大，由各种原因引起部件变形使两接合面不能全面接触，导致密封件硬化或破损失效。
（4）液压元件泄漏另一原因是油液与密封材料的相容性。在采购密封件时忽视其材质，材质选购错误，使密封件迅速老化，造成液压元件泄漏。
3.3液压站
俯仰油泵、电机相邻设备距离近，给电机拆检、设备更换等检修工作带来极大的不便，压力表（工作油、控制油）安装于箱内便于随时监视，也为最初设计原因。
3.4油温过高
液压系统无冷却装置，夏季油液做功循环造成油温上升过快，影响液压油使用寿命。
斗轮机液压系统经常出现故障，严重影响安全生产工作。为此，有必要对其进行技术改造。见原液压原理图。
4改造措施
此次改造液压站是原有液压站基础上进行，改进了原液压站的不足之处，完善更多的功能，使用起来更安全可靠。
（1）采用独立的变量泵和齿轮泵为动力，将液压系统工作油与控制油分开，通过调整相应的电磁溢流阀可精确调整控制油油压力3.5MP～4.5MP，工作油调整压力12MP～16MP，无泄漏及共振，同时配两位四通阀（调速阀）进行对油缸升降控制，在通向油缸的液压管路中装有双向节流阀（或在油缸上下口与液控单向阀之间加装截止阀）使油缸同步性更好，升降更平稳，机构更安全，所有管路重新配管。液压油箱采用纯不锈钢材质。控制电路采用24V电源。
（2）控制阀组采用叠加阀为控制元件，使连接更紧凑、体积更小、泄漏更少、维护更方便。
（3）将俯仰液压系统压力表安装于液压站箱体面板，增加检修空间，利于设备维护、检修。
（4）为减少冬季液压油管路冻结造成的故障，增加液压管路电伴热装置，冬季运行各油管末端能维持25度，杜绝油管结冻。。
（5）为杜绝油温升高造成各种故障，增设油液冷却功能，使该站更具安 全可靠、节能、调解方便、性能稳定等优点，夏季运行油温保持在40度以下。
2号斗轮机液压系统原理图
1—油箱、2—空气滤清器、3—温度表、4—大油泵过滤器、5—大油泵、6—大油泵电动机、7—液压油冷却器、8—回油压力传感器、9—温度传感器、10—电磁溢流阀、11—单向阀、12—压力监测点、13—液压软管接头、14—系统压力表、15—外接压力检测、16—电磁换向阀、17—叠加式双联单向节流阀、18—电磁阀、19—加热器、20—液控阀、21—小油泵、22—小油泵电动机、23—小油泵过滤器
5安装及使用方法
5.1油箱安放
通过空气滤清器加注清洁液压油。液压油应加至油标上限位置。油的品种：冬季使用46#抗磨液压油，夏季使用68#抗磨液压油。油的清洁度应满足ISO4406.18/.5的要求。
5.2管路连接
将悬臂仰俯油缸的油口和泵站集成块上相对应的油口用高压软管连接，注意接头尺寸的差异，将相同尺寸的接头进行连接，不可调换。
5.3系统原理
当两个电磁阀线圈同时通电时，来自变量泵的压力油，打开单向阀，通过电磁换向阀、单向节流阀、油缸下方液控单向阀进入油缸无杆腔。与此同时，来自柱塞泵的另一路压力油通过电磁换向阀进入液压缸上下两个液控单向阀控制腔，打开两个液控单向阀。这样无杆腔压力油通过油缸上部液控单向阀、单向节流、电磁换向阀、回油过滤器、返回油箱。此时油缸的活塞杆向外伸出。当两个电磁阀线圈同时通电时，来自柱塞泵的压力油，打开单向阀，通过电磁换向阀、单向节流阀、油缸上方液控单向阀进入油缸有杆腔。与此同时，来自柱塞泵的另一路压力油通过电磁换向阀进入液压缸上下两个液控单向阀控制腔，打开两个液控单向阀，有杆腔压力油通过油缸下部液控单向阀、单向节流阀、电磁换向阀、回油过滤器、返回油箱。此时油缸的活塞杆缩回。 5.4送电试机
电源及所有控制线布置完毕后做空载试车，无误后点动电机观看电机尾部风扇叶应为顺时针方向旋转。
5.5系统调整
当前臂架水平落在煤堆时的调整：液压缸冲压时应先给有杆腔冲压后再给无杆腔冲压，冲压过程要求必须是点动控制，往复冲压三次后进行前臂架上升下降调试。前臂架首先上升、下降0.5米間运动三次，再上升、下降1米间运动三次。液压缸系统保住压力后（即前臂架能平稳悬停时）将前臂架回转一个适合下降的角度，将前臂架下降至最低点（目的将前臂架无杆腔压力油全部回油箱做到排空气效果），然后前臂架在水平位与低位间往复运动8次（充油、排气），不要一次性上升到水平位置，每次往返动作后提升一个高度逐渐上升到水平位置，水平位置与低位间调节完好后，再往复运动8次，逐渐上升高度到达极限。最高点与最低点间往复运动5次左右，系统稳定可正常使用。
5.6悬臂部分压力的设定
系统主油路与控制油路分别由两个泵通过两个电磁溢流阀来控制。主油路出厂设计额定压力值为16MP，电磁溢流阀工作时须通电，系统电磁溢流阀为断电溢流型。电磁溢流阀有个调整旋钮顺时针旋转系统压力会升高，逆时针旋转系统压力会降低。首次启动先将注油路压力调节在7MP，控制油压力调整在3MP，调试过程中短时间点动控制慢慢上升压力值，上升一点查看一下效果。当压力值刚好满足前臂架最低点最高点间运动即可。系统工作压力不能大于出厂设计的额定压力16MP。前臂架上升下降速度调整通过单向节流阀进行调整，调节时开关顺时针旋转流量减小液压缸伸缩速度减慢，开关逆时针旋转流量增大液压缸伸缩速度加快。速度调整过程要循序渐进，禁止大量调整防止危险发生。
6 经济效益分析
6.1杜绝事故
改造前系统无备用，渗漏严重，压力波动大，俯仰升降不平稳，出现问题，立即成为事故进行抢修费时费力，改造后，未发生由于液压系统问题而造成缺陷。
6.2减少元件损坏
改造前两年俯仰油缸更换2个，油泵更换 1 个、电磁换向阀更换 1 个、节流阀更换 1 个；液压站内叠加阀组渗漏多次处理不能彻底消除，改造运行后压力平稳无原件损坏。
6.3降低维护工作
相当稳定。
改造前泵站泄漏严重，日常维护清洁困难，改造后现场干净、维护方便、系统运行参考
参考文献：
[1] 崔国泰 《机械设计基础》 1994.04
[2] 吴克敬 《液压传动》 1984.02
[3] 长春发电设备总厂《斗轮机液压调试手册》 2007.07
作者简介：
王聪，男，大专学历、助理工程师，长期从事火力发电厂输煤系统及卸储煤设备的运行、维护工作。