论文部分内容阅读
摘 要：炼铁厂高炉炉前泥炮采用西冶制造的全液压炮，泥炮是高炉生产的重要设备之一，打泥油缸发生故障（发生内漏、外漏）后，高炉被迫休风，更换油缸最快也要3h，对高炉生产造成了很大的影响。高炉液压泥炮是高炉生产的一种关键设备，属于冶炼行业必备的炉前设备。液压泥炮的作用是能够迅速准确堵塞放铁后的出铁口，使高炉快速进入下一循环的作业。液压试验平台解决了液压泥炮油缸动态性能的检测验证。
关键词：液压泥炮 泥炮 试验平台 液压平台
中图分类号：TH137 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（c）-0042-01
炼铁厂高炉炉前泥炮采用西冶制造的全液压炮，泥炮是高炉生产的重要设备之一，打泥油缸发生故障（发生内漏、外漏）后，高炉被迫休风，更换油缸最快也要3h，对高炉生产造成很大的影响。由于没有试压平台，对油缸的修复质量没有检测，只有在线试用，如有问题，重新更换，这样，一方面严重影响高炉生产，另一方面，也增加了劳动强度。因此提出研制液压试压平台，检测液压缸的检修质量是非常必要的。
1 液压试验平台的设计
一套液压传动装置主要由以下几部分组成：动力装置、控制调节装置、执行元件、辅助装置，液压油。该厂高炉泥炮打泥油缸额定压力24MPa，工作压力18MPa，额定流量工作流量120L/min（单泵流量75%Qmax），试压平台以泥炮油缸压力为设计参数对流量不作要求。
1.1 液压试验平台工作原理
如图1所示。
1.2 试验平台液压原理
电机驱动油泵泵轮吸入液压油并加压至换向阀处，调整溢流阀压力至25Mpa，手动换向阀控制油缸的伸缩。泥炮打泥油缸的工作压力大（18MPa），稳压时间长。为了保持稳定静压正常工作，研究者采用双向液压互锁紧回路。锁紧回路的特点是使液压缸能在任意位置上长时停留，且停留后不会在外力作用下移动，完全模拟了高炉生产在线工况。
2 液压试验平台的实现
2.1 动力装置-油泵的选定
液压缸的工作压力为18MPa，试压压力要比工作压力高30%。试压压力为18×0.3+18=23.4MPa。由于该液压系统管路短，控制阀少，压力损忽约不计。查液压手册选用31.5MPa的柱塞泵，型号为63PCY14-1B。电机功率按压力25MPa；油缸速度为0.004m/s；油缸活塞面积为0.096m2；则流量为Qh≥6.6VA=6.6×0.004×0.096=2.5×10-3m3/s；恒功率变量液压泵，ψ=0.4；柱塞泵的效率0.8计算。即：P=ψPNQN/103ηP=0.4×25×106×2.5×10-3/103×0.8=31.3（kW）
查手册选用电机功率为37kW，型号Y225s-4/37kw。
2.2 控制元件配置
在出油管上安装溢流阀，型号LG2V-6-G（如图件7），稳定液压系统的工作压力，使荷引起的反向冲击损坏油泵，使油液单向流动。系统选用三位四通Y型中位机能的手动换向阀（如图件11），型号DMG-03-3C4-50。选用液控单向阀（如图件12），型号MPW-03-50，组成锁紧回路。
2.3 辅助元件的选定
2.3.1 油箱
泥炮打泥油缸的内径为350mm，活塞行程1 150mm及油缸的容积为：
V=A.L=3.14/4×0.352×1.15=0.11（m3）
油箱容积长900mm、宽700mm、高600mm、选用8mm厚A3钢板焊接而成。油箱体积V=0.9×0.7×0.6=0.38（m3）
2.3.2 放油阀
油箱底部安装球阀（如图件1），型号Q11F-16 DN10，便于更换油时排放废油。
2.3.3 工作介质-液压油
选用46号抗磨液压油，与在线系统相同。
2.3.4 其他辅件
安装液位计观察油位情况。油箱顶部安装空气滤清器，其作用是液压系统油箱必须和大气相通，也起加油通道的作用，泵的进口前安装滤油器（如图件3）型号WU-160J，过滤混在油液中的杂质，使进到系统中去的油液的污染度降低，保证系统正常工作。管路上安装3个压力表，型号YN-60，件8检测系统压力，件14检测试压压力情况。液压锁与油缸之间的管路上安装2个高压球阀（如图件13）型号YJZQ-10W，起卸荷作用，该系统管道全部选用φ32×4的无缝钢管，选用O型密封圈密封管道接头。
2.4 液压泵电机电气控制
油泵电机控制采用正转单向控制线路，控制原理图略。主要有主回路接触器、空气断路器、热继电器。付回路主要有付线空开，启停按钮等。也可以检测液压试验平台系统的工作压力，设置压力继电器，分别设定上限值和下限值。超限时停泵。上限值主要保护油泵和电机，下限保护漏油和爆管。
3 检测试压平台应用
液压试压平台安装好后，研究者对其进行检测，将换向阀打到中位，启动泵，压力调至25MPa，观察压力变化情况，运行情况正常，则符合设计要求。
油压缸修复后，联接好油路。通过试压检测，动态负荷检测，完全模似了高炉生产时的工况，保证修复缸及备用缸的动态性能。满足了该厂高炉连续生产特性需求。
4 结语
泥炮是高炉炼铁的关键设备，其工作的连续可靠性直接影响高炉的顺产、连续、高效。设计和实现了液压试验平台系统有及其重大意义。液压试验平台液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。液压试验平台解决了类似液压泥炮油缸动态性能的检测验证。保证修复缸及备用缸的动态性能。满足了高炉连续生产特性的需求。
参考文献
[1] 机械设计手册编委会.机械设计手册[M].4卷.北京：机械工业出版社，2007.
[2] 成大先.机械设计手册，单行本，液压传动[M].北京：化学工业出版社，2004.
[3] 李玉林.液压元件与系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，1991.
[4] 工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册[S].北京：中国电力出版社，2001.
关键词：液压泥炮 泥炮 试验平台 液压平台
中图分类号：TH137 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（c）-0042-01
炼铁厂高炉炉前泥炮采用西冶制造的全液压炮，泥炮是高炉生产的重要设备之一，打泥油缸发生故障（发生内漏、外漏）后，高炉被迫休风，更换油缸最快也要3h，对高炉生产造成很大的影响。由于没有试压平台，对油缸的修复质量没有检测，只有在线试用，如有问题，重新更换，这样，一方面严重影响高炉生产，另一方面，也增加了劳动强度。因此提出研制液压试压平台，检测液压缸的检修质量是非常必要的。
1 液压试验平台的设计
一套液压传动装置主要由以下几部分组成：动力装置、控制调节装置、执行元件、辅助装置，液压油。该厂高炉泥炮打泥油缸额定压力24MPa，工作压力18MPa，额定流量工作流量120L/min（单泵流量75%Qmax），试压平台以泥炮油缸压力为设计参数对流量不作要求。
1.1 液压试验平台工作原理
如图1所示。
1.2 试验平台液压原理
电机驱动油泵泵轮吸入液压油并加压至换向阀处，调整溢流阀压力至25Mpa，手动换向阀控制油缸的伸缩。泥炮打泥油缸的工作压力大（18MPa），稳压时间长。为了保持稳定静压正常工作，研究者采用双向液压互锁紧回路。锁紧回路的特点是使液压缸能在任意位置上长时停留，且停留后不会在外力作用下移动，完全模拟了高炉生产在线工况。
2 液压试验平台的实现
2.1 动力装置-油泵的选定
液压缸的工作压力为18MPa，试压压力要比工作压力高30%。试压压力为18×0.3+18=23.4MPa。由于该液压系统管路短，控制阀少，压力损忽约不计。查液压手册选用31.5MPa的柱塞泵，型号为63PCY14-1B。电机功率按压力25MPa；油缸速度为0.004m/s；油缸活塞面积为0.096m2；则流量为Qh≥6.6VA=6.6×0.004×0.096=2.5×10-3m3/s；恒功率变量液压泵，ψ=0.4；柱塞泵的效率0.8计算。即：P=ψPNQN/103ηP=0.4×25×106×2.5×10-3/103×0.8=31.3（kW）
查手册选用电机功率为37kW，型号Y225s-4/37kw。
2.2 控制元件配置
在出油管上安装溢流阀，型号LG2V-6-G（如图件7），稳定液压系统的工作压力，使荷引起的反向冲击损坏油泵，使油液单向流动。系统选用三位四通Y型中位机能的手动换向阀（如图件11），型号DMG-03-3C4-50。选用液控单向阀（如图件12），型号MPW-03-50，组成锁紧回路。
2.3 辅助元件的选定
2.3.1 油箱
泥炮打泥油缸的内径为350mm，活塞行程1 150mm及油缸的容积为：
V=A.L=3.14/4×0.352×1.15=0.11（m3）
油箱容积长900mm、宽700mm、高600mm、选用8mm厚A3钢板焊接而成。油箱体积V=0.9×0.7×0.6=0.38（m3）
2.3.2 放油阀
油箱底部安装球阀（如图件1），型号Q11F-16 DN10，便于更换油时排放废油。
2.3.3 工作介质-液压油
选用46号抗磨液压油，与在线系统相同。
2.3.4 其他辅件
安装液位计观察油位情况。油箱顶部安装空气滤清器，其作用是液压系统油箱必须和大气相通，也起加油通道的作用，泵的进口前安装滤油器（如图件3）型号WU-160J，过滤混在油液中的杂质，使进到系统中去的油液的污染度降低，保证系统正常工作。管路上安装3个压力表，型号YN-60，件8检测系统压力，件14检测试压压力情况。液压锁与油缸之间的管路上安装2个高压球阀（如图件13）型号YJZQ-10W，起卸荷作用，该系统管道全部选用φ32×4的无缝钢管，选用O型密封圈密封管道接头。
2.4 液压泵电机电气控制
油泵电机控制采用正转单向控制线路，控制原理图略。主要有主回路接触器、空气断路器、热继电器。付回路主要有付线空开，启停按钮等。也可以检测液压试验平台系统的工作压力，设置压力继电器，分别设定上限值和下限值。超限时停泵。上限值主要保护油泵和电机，下限保护漏油和爆管。
3 检测试压平台应用
液压试压平台安装好后，研究者对其进行检测，将换向阀打到中位，启动泵，压力调至25MPa，观察压力变化情况，运行情况正常，则符合设计要求。
油压缸修复后，联接好油路。通过试压检测，动态负荷检测，完全模似了高炉生产时的工况，保证修复缸及备用缸的动态性能。满足了该厂高炉连续生产特性需求。
4 结语
泥炮是高炉炼铁的关键设备，其工作的连续可靠性直接影响高炉的顺产、连续、高效。设计和实现了液压试验平台系统有及其重大意义。液压试验平台液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。液压试验平台解决了类似液压泥炮油缸动态性能的检测验证。保证修复缸及备用缸的动态性能。满足了高炉连续生产特性的需求。
参考文献
[1] 机械设计手册编委会.机械设计手册[M].4卷.北京：机械工业出版社，2007.
[2] 成大先.机械设计手册，单行本，液压传动[M].北京：化学工业出版社，2004.
[3] 李玉林.液压元件与系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，1991.
[4] 工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册[S].北京：中国电力出版社，2001.