高爐煤氣主管道快速切斷閥液壓系統(tǒng)
展旭德自控閥門有限公司高爐煤氣主管道上配置的快速切斷閥是國(guó)家強(qiáng)制性安全裝置。閥門口徑比較大，通徑φ2000mm，蝶閥結(jié)構(gòu)，液壓轉(zhuǎn)角器驅(qū)動(dòng)，遇緊急情況時(shí)要求2s關(guān)閉，以防止造成更大事故。
1 液壓系統(tǒng)的主要技術(shù)要求
1）主體蝶閥口徑φ2000mm。
2）液壓轉(zhuǎn)角器為左右兩個(gè)活塞單齒條結(jié)構(gòu)，齒輪軸孔輸出，花鍵傳動(dòng)。液壓轉(zhuǎn)角器活塞直徑φ180mm，轉(zhuǎn)角90°。
3）緊急情況時(shí)主體蝶閥自全開位置到完全關(guān)閉的時(shí)間為2s，打開時(shí)間為15s。由于關(guān)閉速度太快，需要采取緩沖措施。
4）液壓系統(tǒng)工作油壓為20MPa，額定油壓25MPa。
5）油泵采用柱向變量柱塞泵，排量10mL/r，額定壓力31.5MPa。
6）主電動(dòng)機(jī)功率4kW-4P，1450r/min，防爆。
7）油泵停機(jī)后，系統(tǒng)主油壓從22MPa降到20MPa所需時(shí)間應(yīng)大于等于6h，實(shí)現(xiàn)保壓節(jié)能。
8）液壓系統(tǒng)的電控部分分為現(xiàn)場(chǎng)控制和遠(yuǎn)程控制，現(xiàn)場(chǎng)控制為手動(dòng)操作，遠(yuǎn)程控制為PLC控制并與主控系統(tǒng)聯(lián)機(jī)。
9）液壓系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)用電器都必須采取隔爆措施，應(yīng)符合GB3861.1-2000《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求》和GB3836。2-2000《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備隔爆型電氣設(shè)備“d”》。
2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路
根據(jù)以上技術(shù)要求，該液壓系統(tǒng)的主體設(shè)計(jì)思路為隔爆型插裝式液壓系統(tǒng)，采用大容量蓄能器實(shí)現(xiàn)保壓6h和被控蝶閥2s快速關(guān)閉時(shí)的大流量供油。如圖1所示。
1）插裝閥采用蓋板式錐型零泄漏插件，通徑NG25。應(yīng)用錐型零泄漏插件大大降低了液壓系統(tǒng)的內(nèi)泄，保證了實(shí)現(xiàn)保壓6h的功能要求；NG25通徑大大降低了對(duì)油流的阻力，保證了實(shí)現(xiàn)2s快速關(guān)閉蝶閥的功能要求。
2）系統(tǒng)共四個(gè)插件，其主控電磁閥采用了DC24V隔爆型二位三通電磁球閥，該閥為零泄漏結(jié)構(gòu)，保證了實(shí)現(xiàn)保壓6h的功能要求。
3）主溢流閥設(shè)置在油泵的出口和單向閥進(jìn)口之間的油路上，這樣消除了溢流閥的內(nèi)泄對(duì)系統(tǒng)保壓帶來的不利因素，保證了保壓6h的實(shí)現(xiàn)。
4）在系統(tǒng)主油路的單向閥出口處設(shè)置了兩臺(tái)25L（31.5MPa）蓄能器，這兩臺(tái)蓄能器的作用：
其一，當(dāng)被控蝶閥快速關(guān)閉時(shí)，按2s計(jì)算所需系統(tǒng)流量為185L/min，如果單純由泵供此流量則需要排量125mL/r的油泵和60kW-4P電動(dòng)機(jī)，不但造價(jià)高而且啟動(dòng)慢不利于2s快關(guān)閥門的實(shí)現(xiàn)。蓄能器的應(yīng)用解決這個(gè)問題，當(dāng)被控蝶閥快速關(guān)閉時(shí)為系統(tǒng)提供大流量補(bǔ)油，并且所需的油泵排量和電動(dòng)機(jī)功率都大大降低，采用了排量10mL/r（31.5MPa）變量柱塞泵和4kW-4P防爆電動(dòng)機(jī)，造價(jià)大大降低，并且節(jié)能，確保實(shí)現(xiàn)2s快速關(guān)閉蝶閥。
其二，蓄能器的應(yīng)用確保實(shí)現(xiàn)了保壓6h的功能要求。雖然系統(tǒng)中涉及保壓的所有元件都采用了錐閥結(jié)構(gòu)和球閥結(jié)構(gòu)，但微量的內(nèi)泄漏還是有的，這種微量?jī)?nèi)泄也會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的壓降，蓄能器里儲(chǔ)存了大量的高壓油，大大延長(zhǎng)了壓降持續(xù)時(shí)間。
5）系統(tǒng)的執(zhí)行元件采用的是左右活塞中間單齒條式液壓轉(zhuǎn)角器，最大轉(zhuǎn)角90o。這種轉(zhuǎn)角器有左右兩個(gè)活塞，推動(dòng)中間的單齒條左右運(yùn)動(dòng)，齒條的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)軸孔齒輪的旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)被控蝶閥的開啟和關(guān)閉。由于被控蝶閥較大，口徑φ2000mm，當(dāng)2s快速關(guān)閉時(shí)慣性沖量很大，如不采取緩沖措施則極有可能損壞蝶閥和液壓轉(zhuǎn)角器。我們?cè)谝簤恨D(zhuǎn)角器的活塞行程末端設(shè)置了內(nèi)部緩沖結(jié)構(gòu)解決了這個(gè)問題，但緩沖行程也不宜太長(zhǎng)，否則就會(huì)影響2s關(guān)閉的效果。
3 液壓系統(tǒng)的工作過程
啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)-泵為系統(tǒng)供油，溢流閥調(diào)定系統(tǒng)主壓力為22MPa，這時(shí)兩臺(tái)25L蓄能器進(jìn)入儲(chǔ)油狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)主壓力上升到22MPa時(shí)，隔爆壓力傳感器測(cè)得該壓力信號(hào)并遠(yuǎn)程傳輸給PLC，PLC發(fā)出指令使電動(dòng)機(jī)-泵停止工作，這時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入保壓狀態(tài)（設(shè)計(jì)要求保壓時(shí)間不得小于6h），當(dāng)壓力由22MPa降到20MPa，隔爆壓力傳感器測(cè)得該壓力信號(hào)并遠(yuǎn)程傳輸給PLC，PLC發(fā)出指令使電動(dòng)機(jī)-泵工作為系統(tǒng)供油，當(dāng)壓力上升到22MPa時(shí)再次停機(jī)，如此循環(huán)工作使系統(tǒng)油壓始終維持在20～22MPa之間。當(dāng)遇緊急情況時(shí)，主控室通過PLC控制二位三通隔爆電磁球閥換向，這時(shí)四個(gè)插件聯(lián)動(dòng)控制液壓轉(zhuǎn)角器轉(zhuǎn)向?qū)⒈豢氐y迅速關(guān)閉。
關(guān)鍵詞：氣動(dòng)快速切斷球閥 快速切斷閥液壓系統(tǒng)
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