高炉液压系统的研究与应用孙兆胜 (山东钢铁集团日照有限公司，山东 日照 276800) 摘 要：针对山东钢铁集团日照有限公司的高炉液压系统在生产过程中时常会出现突发故障，对液压系统压力参数进行了优化调整，在满足系统正常运行前提下，使系统尽量在理想的低压力状态下运行，最大程度地降低了系统的冲击和振动，提高了系统的运行稳定性。通过对液压润滑系统进行管路改造，控制阀台结构，进行性能调整及优化，使控制系统满足了实际生产需要，减少了控制系统故障的发生。 关键词：高炉；液压系统；应用 本文针对山东钢铁集团日照有限公司的高炉液压系统在生产过程中时常会出现突发故障，进行了问题查找、分析和研究。通过不断地进行创新改进[1-4]，最大程度地降低了故障停机时间，提高了生产效率，降低了成本。 1 液压系统冲击力分析根据高炉液压润滑系统运行情况及生产需求实际情况，对系统运行压力参数进行了调整优化，降低了液压润滑系统的冲击和振动，使系统尽量在理想的低压力状态下运行，从而提高了系统运行的稳定性，减少了系统故障的发生[5-7]。具体优化参数见表1。 表1 系统压力调整表  液压系统名称原设定压力/MPa调整后压力/MPaH821181#横移H152117H111615H131615H141615H1931213#4#横移H1621185#6#横移H202118 调整前，各液压系统普遍存在冲击、振动较大，管路焊缝偶发开焊漏油现象，管夹经常松动，液压缸丝堵，传感器接头喷、漏油，油液污染，以及控制阀偶发故障等现象；调整后，未出现焊缝、接头漏油，管夹基本不再松动，油液污染得到控制，控制阀故障情况不再发生。 本文以H8液压系统为例进行压力调整的分析、计算。H8液压系统的主要功能是上下料小车的升降。因液压缸是在上升时承受小车和钢板所带来的载荷，因此，计算上升时带动载荷所需的压力即可。液压缸动作所产生的力为：  式中，A1是无杆腔活塞有效作用面积，单位为mm2，A1=πD2/4，D是活塞直径；A2是有杆腔活塞有效作用面积，单位为mm2，A2=π(D2-d2)/4， d是活塞杆直径；P1是液压缸工作腔压力，单位为MPa；P2是液压缸回油腔压力，即背压力，单位为MPa，其值根据回路的具体情况而定，初算时取值可参照表2。 表2 执行元件背压力  系统类型P2/MPa简单系统或轻载节流调速系统0．2～0．5回油路带调速阀的系统0．4～0．6回油路设置有背压阀的系统0．5～1．5用补油泵的闭式回路0．8～1．5回油路较复杂的工程机械1．2～3回油路较短，且直接回油箱可忽略不计 因上下料小车液压缸控制阀台系统设计中只有比例换向阀和液压锁，回油路较短，且直接回油箱，所以背压可忽略不计。上料小车质量约为12 t，物料最大质量约为20 t，总质量约为32 t，产生的力为： F=mg=32 000×9.8 =313 600 (N) 当系统压力为18 MPa时，液压缸上升动作时产生的力为：   可见，系统压力在18 MPa时，能够满足小车承载最重钢板进行升降动作，且速度不慢。当然，通过计算，压力还可以往下调，考虑系统本身设计的能力及设备要求动作速度情况，同时在系统压力从21 MPa调整到18 MPa后，经过长时间运行试验，达到了降低冲击振动，避免系统故障发生的预期效果；所以，最终选择将系统压力调整为18 MPa。 2 液压阀台优化设计2.1 压板动作阀台控制阀结构优化 优化前、后阀台控制原理图如图1和图2所示。因压板已经拆除不用(只是上部机构动作)，原设计的压板在动作过程中需锁紧状态已完全没有必要，所以对压板液压控制回路系统路进行优化。具体优化方法如下：1)将插装式液压锁的阀芯抽出，使此处回路成常通状态(避免阀芯在关闭状态卡阻引起压板不动作)；2)将控制阀后的控制油管拆除，再用丝堵封将两管口堵上(因插装式液压锁阀芯已固定常开，控制油路不再需要)；3)将插装式液压锁的2个盖板上的阻尼孔堵死，以避免进、回油管路发生窜油；4)去除控制阀的自动化控制信号，使其一直处在常态位(图示位置)，因控制油路已封堵，压力油被隔断，也不会卸压。这样，回路只是将锁紧功能去除，只用比例阀控制压板动作。  图1 优化前阀台控制原理图  图2 优化后阀台控制原理图 2.2 3#4#横移台架出口升降小车液压阀台控制方式改造 3#4#横移台架出口运输链升降小车液压控制阀台的自动程序控制柜被行车撞坏后，控制柜及线路全部严重损坏。如果进行恢复，应重新安装控制柜及内部的所有控制模板，线路也要全部重新安装连接，这样，所需的备件多，费用高，同时施工时间较长。为了不影响生产需要，结合3#4#横移台架出口运输链主要功能，根据该区域的生产工艺特点，利用液压控制系统及阀台结构特点使得在生产期间，液压站运行时出口运输链能上升，并保持在上升位置，从而可以在不恢复自动控制柜及控制程序的条件下就能满足生产需要。具体改造方法如下。 横移台阀台控制图如图3所示。阀台上有主压力油及回油的测压油路，并且也有每组液压缸杆腔和无杆腔对应的测压油路，每个测压油路都装有测压接头。用1根测压管将主压力油路的测压接头与液压缸的无杆腔测压油路的测压接头连通，再用1根测压管将回油的测压油路与液压缸杆腔测压油路的测压接头连通，这样只要液压站运行，压力油通过测压管1进入液压缸无杆腔，杆腔油液通过测管2流入回油管路流回油箱，液压缸活塞杆慢慢伸出直到小车升到上限位停止。由于管路一直连通，小车到位后，只要液压站不停止运行，小车就会始终在上限位不动。停产期间，液压站停止运行时，系统泄油，液压缸内油液也全部流回油箱，小车慢慢下落至最低位。生产时开起液压站，小车又自己慢慢升到上限位，然后保持在上限位状态。  图3 横移台阀台控制图 2.3 液压润滑系统管路改造 刀架平衡及夹送辊液压缸管路原设计管路较长，弯管处较多，采用三段管路，用接头及法兰连接。这种形式的管路布置看起来比较隐蔽，不影响剪体外部美观；但是，最终造成了这部分管路经常因管接头、法兰松动或密封损坏发生喷漏油情况，而且处理起来因空间狭小变得很费时。为了尽量避免管路喷漏油故障发生，降低油耗，减少维修费用，对该部分管路重新进行布置改造。将该部分管路移出至剪体外部，阀台后管路采用一段软管连接来代替硬管弯曲连接，这样能大大降低管路的压力和流量脉动冲击振动(软管连接有吸收、降低冲击振动的功能)，之后的硬管在移出剪体外部后，在很长一段距离不需要进行弯管。采用一整根不带接头、法兰的硬管连接，既降低了因弯管造成的管路冲击振动，又避免了接头、法兰松动及密封损坏而造成漏油。该部分管路经改造后，再未出现过喷漏油故障。 3 结语通过液压系统改造后，液压润滑设备故障停机时间显著降低，提高了生产效率，降低了吨钢电耗。和以往相比，每月在生产过程中，中断生产来处理液压润滑系统设备故障的时间至少减少了60 min。液压润滑系统设备备件使用寿命周期变长，备件更换频次明显减少，备件费用及维护维修费用明显降低，每年可为企业降低生产成本560万元。 参考文献： [1] 胡国良，张小宇，丁孺琦，等.小型液压压力机液压控制系统设计及仿真[J].机床与液压,2016(12):16-22. [2] 闫莉敏，郑雪苹.四柱液压升降机液压控制系统设计[J].机床与液压,2015(22):118-119. [3] 张瑞虹.热轧机大行程液压压下液压系统设计[J].有色金属加工,2015(12):56-58. [4] 赵亚英.液压元件检测系统研究与设计[J].新技术新工艺，2015(2)：34-36. [5] 权凌霄，孔祥东，俞滨，等.液压管路流固耦合振动机理及控制研究现状与发展[J].机械工程学报,2015(18):175-183. [6] 杨树军，焦晓娟，鲍永，等.油液含气量对液压机械换段性能的影响[J].机械工程学报,2015(14):122-130. [7] 黄庆学，李佳，李宏洲，等.液压双边滚切剪非线性系统稳定性分析[J].北京工业大学学报,2016(6):819-824. 责任编辑 马彤 Research and Application of the Hydraulic System of Blast Furnace in Iron Making Plant SUN Zhaosheng (Shandong Iron and Steel Group Rizhao Co., Ltd., Rizhao 276800, China) Abstract：In terms of sudden interrupt in production process for blast furnace hydraulic system, the adjustment and optimization of the hydraulic pressure system in normal operation are done, meeting the system under the premise, making the system run in low pressure under the ideal state, reducing the system impact vibration maximum, improving system stability. The hydraulic lubrication system is reformed and the valve structure is controlled, to adjust and optimize the performance. So the control system can meet the actual production needs and reduce the control system fault point. Key words：blast furnace, hydraulic system, application 中图分类号：TF 321 文献标志码：B 作者简介：孙兆胜(1973-)，男，工程师，主要从事冶金机械等方面的研究。 收稿日期：2016-12-02 |
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