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        活動壓輥壓力穩(wěn)定控制技術(shù)在潔凈煤生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用

        2020-09-10 07:22:44丁淑英
        內(nèi)燃機(jī)與配件 2020年19期
        關(guān)鍵詞:壓輥成型機(jī)壓力

        丁淑英

        摘要:本文結(jié)合潔凈煤廠生產(chǎn)實(shí)際情況,針對10t型煤成型機(jī)在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的活動壓輥壓力不穩(wěn)定、波動劇烈的情況,對10t成型機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行研究,規(guī)劃設(shè)計實(shí)現(xiàn)成型機(jī)活動壓輥壓力穩(wěn)定控制的一套系統(tǒng),該系統(tǒng)的應(yīng)用減輕了不僅職工的勞動強(qiáng)度,而且也提高了成型機(jī)的產(chǎn)能和型煤的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

        關(guān)鍵詞:成型機(jī);壓輥;壓力;控制系統(tǒng);應(yīng)用

        0 ?引言

        對于潔凈型煤生產(chǎn)而言成型系統(tǒng)是核心環(huán)節(jié),在成型系統(tǒng)的諸多輔助控制系統(tǒng)中,液壓控制系統(tǒng)是非常重要的一環(huán)。目前成型系統(tǒng)采用的這套壓力控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中,存在著壓力控制不穩(wěn)定,造成主機(jī)運(yùn)行電流波動較大,最終導(dǎo)致產(chǎn)品成型率下降,產(chǎn)品質(zhì)量差。要想提高產(chǎn)品質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,穩(wěn)定控制成型系統(tǒng)壓力勢在必行。

        1 ?10t型煤成型機(jī)系統(tǒng)組成

        1.1 預(yù)壓電機(jī)部分

        預(yù)壓電機(jī)由變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動,經(jīng)由聯(lián)軸器、蝸桿減速機(jī),壓料螺旋被旋轉(zhuǎn)而強(qiáng)制將物料壓入壓嘴向主機(jī)供料,由于變頻調(diào)速電動機(jī)的恒矩特性,當(dāng)預(yù)壓螺旋的壓料量與主機(jī)所需壓料量相等時,可以保持恒定的供料壓力使球坯質(zhì)量穩(wěn)定。

        1.2 主機(jī)部分

        主機(jī)主要是由變頻電動機(jī)驅(qū)動,經(jīng)聯(lián)軸器,雙輸出軸減速機(jī),主要是通過調(diào)整聯(lián)軸器和萬向節(jié)聯(lián)軸器傳至主傳動軸輥和被動傳動輥軸,兩對輥的同步由減速箱內(nèi)的一對齒輪保證,被動軸輥軸承座由油缸頂住,從而保證了成型所需的壓力。

        1.3 篩分機(jī)部分

        篩分機(jī)分為普通的單槽雙層振動篩,該篩由振動電機(jī)振動,振動中將碎小物料篩分并同時輸送出機(jī)外,與新物料混合重新壓制球團(tuán),成品球送至用戶的成品皮帶上。

        1.4 油壓站部分

        壓球機(jī)主要采用電動油泵,該油泵連同油箱、壓力表和各種應(yīng)有閥門自成一體,僅需將出油軟管與主機(jī)上的油缸進(jìn)油管相連即可。使用時,視球團(tuán)壓制硬度調(diào)整到所需壓力即可關(guān)閉電動油泵,卸荷時,則轉(zhuǎn)動卸荷閥手柄,油泵卸壓。

        該泵主要工作原理是由電機(jī)帶動泵旋轉(zhuǎn),液壓油經(jīng)過濾油器吸入油泵,又經(jīng)單向閥、卸荷閥,匯集一起從油路系統(tǒng)進(jìn)入油缸,向壓輥提供一個穩(wěn)定的總壓力,當(dāng)給料量過大時,兩對輥中心距會增大,因而油缸活塞受到反壓縮,致使系統(tǒng)壓力增大,壓球機(jī)所用工作壓力值為15-20MPa。

        2 ?10t型煤成型機(jī)工藝流程

        潔凈煤廠所使用的10t成型機(jī)從開始進(jìn)料到壓制成型煤過程中的設(shè)備包含:緩沖料倉、進(jìn)料螺旋、高壓成型機(jī)機(jī)、出球皮帶、振動篩、返料螺旋、返料斗提及控制系統(tǒng)等,是一套獨(dú)立完善的系統(tǒng)裝置。

        控制系統(tǒng)主要包括進(jìn)出料協(xié)調(diào)控制、液壓系統(tǒng)控制、潤滑系統(tǒng)控制、減速機(jī)稀油潤滑系統(tǒng)控制、主電機(jī)控制、主輥壓力及間隙控制、輥壓及預(yù)壓控制、壓力信號采集及處理系統(tǒng)。具有機(jī)旁手動、機(jī)旁自動、集控室遠(yuǎn)程控制三種操作方式(相互閉鎖,無擾切換);對所有信號全部輸入至現(xiàn)場控制柜PLC進(jìn)行處理,根據(jù)工藝要求進(jìn)行顯示、控制、報警(上傳)。給料螺旋轉(zhuǎn)速、預(yù)壓螺旋轉(zhuǎn)速與主機(jī)電流隨動控制。

        3 ?10t型煤成型機(jī)液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性改造

        3.1 10t型煤成型機(jī)液壓系統(tǒng)介紹

        10t型煤成型機(jī)所使用液壓泵站為YBZ4H液壓泵站,YBZ4H泵站是由電機(jī)、ZB系列軸向柱塞泵(高壓泵)、電磁卸荷閥、手動卸荷閥組合控制閥、耐震壓力表、蓄能器、傳感器、油箱等組成。

        3.1.1 ZB系列軸向柱塞泵(高壓泵)

        該系列柱塞泵為閥配流式軸向柱塞泵,容積效率達(dá)90%以上。該泵由電機(jī)直接帶動泵軸旋轉(zhuǎn),在偏心軸的作用下柱塞沿柱塞套作往復(fù)運(yùn)動,液壓油由吸油伐吸入,再經(jīng)排油伐排出,進(jìn)入系統(tǒng)油路。

        3.1.2 電磁卸荷閥

        該閥為球式電磁卸荷閥,電磁閥未通電時啟動電機(jī)控制油口出油,油液進(jìn)入系統(tǒng)管路,停機(jī)具有保壓功能,通電時控制系統(tǒng)油液通過電磁閥回到油箱,系統(tǒng)泄壓。

        3.1.3 組合控制閥

        該閥是由高壓單向閥、高壓安全閥等組成。高壓安全閥調(diào)整壓力為41MPa。

        3.1.4 壓力傳感器

        壓力變送器的主要作用把壓力信號傳到電子設(shè)備,進(jìn)而在計算機(jī)顯示壓力其原理大致是:將系統(tǒng)油壓這種壓力的力學(xué)信號轉(zhuǎn)變成電流(4-20mA)將檢測到的壓力信號,轉(zhuǎn)換成電流或電壓信號,遠(yuǎn)傳到控制室的儀表或計算機(jī)上。

        3.1.5 溫度傳感器

        把溫度傳感器的信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘枺?-20mA),連接到二次儀表上,從而顯示出對應(yīng)的溫度,系統(tǒng)最高油溫控制在70°以下。

        3.1.6 蓄能器

        蓄能器是液壓氣動系統(tǒng)中的一種能量儲蓄裝置。它在適當(dāng)?shù)臅r機(jī)將系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s能或位能儲存起來,當(dāng)系統(tǒng)需要時,又將壓縮能或位能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤夯驓鈮旱饶芏尫懦鰜恚匦卵a(bǔ)供給系統(tǒng),在泵站中起保壓補(bǔ)壓作用。

        3.2 液壓系統(tǒng)改造工藝規(guī)劃

        針對在使用過程中出現(xiàn)的壓力不夠問題,做以下改進(jìn),當(dāng)高壓油泵壓力達(dá)到30-35MPa時(額定壓力41MPa),主油管路,分管6個油缸,直徑ф280×280×6的油缸(共6組)的保壓收縮率,反應(yīng)的靈敏度過低,蓄能器沒起到保壓補(bǔ)壓的作用,使整套系油路不能同步進(jìn)行做功,油缸的活塞反應(yīng)速度緩慢,往復(fù)運(yùn)動遲鈍,從而使設(shè)備在生產(chǎn)過程中,出現(xiàn)不均勻的制作過程,對壓輥不能及時的自動調(diào)整,和往復(fù)運(yùn)動,復(fù)位,壓力值達(dá)不到,料多時,整件壓力過大,不能自動泄油和復(fù)位,料少時,對壓輥不能及時補(bǔ)償和保壓,使生產(chǎn)制作中粉料處于不飽和狀態(tài),成型率和密實(shí)度達(dá)不到要求,給生產(chǎn)造成損失。

        3.2.1 液壓系統(tǒng)出現(xiàn)液壓沖擊的原因分析

        3.2.1.1 管路中閥口突然關(guān)閉

        當(dāng)成型機(jī)系統(tǒng)壓力達(dá)到預(yù)定值,泄壓閥自動關(guān)閉。閥門開啟時設(shè)管路中壓力恒定不變,若閥門突然關(guān)死,則管路中流體立即停止運(yùn)動,此時油液流動的動能將轉(zhuǎn)化為油液的擠壓能,從而使壓力急劇升高,造成液壓沖擊。即產(chǎn)生完全液壓沖擊。液壓沖擊的實(shí)質(zhì)主要是,管路中流體因突然停止流動而導(dǎo)致其動能向壓能的瞬間轉(zhuǎn)變。

        3.2.1.2 高速運(yùn)動的部件突然被制動

        高速運(yùn)動的工作部件的慣性力也會引起系統(tǒng)中的壓力沖擊,例如壓輥收煤粉壓力產(chǎn)生漲力,造成液壓缸回彈時,換向閥迅速關(guān)閉油缸原來的排油管路,這時油液不再排出,但活塞由于慣性作用仍在運(yùn)動從而引起壓力急劇上升造成壓力沖擊。液壓缸活塞在行程中途或缸端突然停止或反向,主換向閥換向過快,均會產(chǎn)生液壓沖擊。

        3.2.1.3 某些元件動作不夠靈敏

        當(dāng)系統(tǒng)壓力突然升高時,由于溢流閥反應(yīng)比較遲鈍,不能迅速打開,這時就會產(chǎn)生壓力超高現(xiàn)象。

        3.2.1.4 液壓沖擊的危害

        ①沖擊壓力可高達(dá)正常工作壓力的3-4倍,使液壓系統(tǒng)中的元件、管道、儀表等遭到破壞;

        ②液壓沖擊使壓力繼電器誤發(fā)信號,干擾液壓系統(tǒng)的正常工作,影響液壓系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性;

        ③液壓沖擊引起震動和噪聲、連接件松動,造成漏油、壓力閥調(diào)節(jié)壓力改變。

        3.2.2 解決方案

        ①首先解決主油路的管道壓力輸送不出去的問題,當(dāng)油的溫度低于-10℃時,現(xiàn)有的主管道孔徑是ф7.5mm,不能達(dá)到和滿足油缸的飽和狀態(tài)(用HM-15液壓油)。有壓力,但液壓油輸送不出去,安全閥提前打開,使整個油路系統(tǒng),供油不均勻,如安全閥調(diào)高時,對整體液壓系統(tǒng)有傷害,改造的方案將原來的主油路接口ф7.5mm,改成ф16mm的接口,提高壓力、加大流量、增加蓄成器的蓄備能力。使整套油路,保持恒定的保壓狀態(tài)中,從而使得設(shè)備在生產(chǎn)過程中,有良好的穩(wěn)定性和可靠性。

        ②提高液壓系統(tǒng)壓力緩存能力。

        增加六組1.6L儲能器,每組儲能器前端安裝一個截止閥,截止閥前端安裝一個100KPa的壓力表,壓力表能及時反饋每個儲能器內(nèi)部壓力,起到安全保護(hù)儲能器的作用,能及時的緩解油缸壓力不足的缺陷,當(dāng)設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)時,截止閥能進(jìn)行關(guān)閉,這樣能保證儲能器的儲能作用。油路的改進(jìn)全部換成內(nèi)徑16mm的管路,重新調(diào)整全套油路的輸出量,加大油量。在不影響整體油路的壓力值時,使整套油路處于安全飽和狀態(tài),能及時的保證油缸做往復(fù)運(yùn)動,反應(yīng)靈敏。三組儲能器,三套截止閥,三組壓力表,三條改造的油路,三套管道油路連接盤,外加一套支撐架。

        3.3 設(shè)備配置

        液壓系統(tǒng)改造設(shè)備配置見表1。

        4 ?10t型煤成型機(jī)活動壓輥壓力穩(wěn)定控制系統(tǒng)

        4.1 關(guān)鍵技術(shù)

        保證YBZ4H液壓泵站直徑¢280×280×6組油缸的保壓收縮率,對壓輥?zhàn)詣诱{(diào)整及時補(bǔ)償和保壓。使生產(chǎn)制作中物料處于飽和狀態(tài),成型率和密實(shí)度達(dá)到要求,提高型煤成型機(jī)生產(chǎn)能力。

        ①增大管徑,減小流速,從而可減小流速的變化值,以減小緩沖壓力;縮短管長,避免不必要的彎曲;采用軟管也可獲得良好效果。②采用橡膠軟管吸收液壓沖擊能量,在易產(chǎn)生液壓沖擊的管路上,設(shè)置蓄能器,以吸收沖擊壓力。這樣就可以保證開關(guān)液壓閥時系統(tǒng)環(huán)境是低壓或者是無壓狀態(tài),可以有效降低液壓沖擊。在此過程中增加的延時環(huán)節(jié)一般取0.1秒(100毫秒)為宜,因?yàn)橐簤合到y(tǒng)的響應(yīng)時間一般為十毫秒級別,時間過長會影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度,時間太短起不到減少液壓沖擊的目的。

        4.2 創(chuàng)新點(diǎn)

        ①成型機(jī)本體和油管路的接口設(shè)計,在不改變液壓缸本體結(jié)構(gòu)的情況下,將原來的主油路接口ф7.5㎜,改成ф16㎜的接口,增大管徑,減小流速,從而可減小流速的變化值,以減小緩沖壓力。

        ②采用雙緩沖壓力平衡控制技術(shù),在不改變原有液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加蓄能器,以吸收沖擊壓力,使整套油路處于安全飽和狀態(tài)。

        5 ?應(yīng)用效益

        5.1 經(jīng)濟(jì)效益

        5.1.1 提高了技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

        在潔凈煤廠工程技術(shù)人員的共同努力下,研發(fā)出了一種適用于潔凈煤廠現(xiàn)用10t型煤成型機(jī)活動滾輥壓力穩(wěn)定性控制系統(tǒng),該系統(tǒng)一是使型煤成型機(jī)液壓站壓力穩(wěn)定在13MPa,壓力得到穩(wěn)定控制;二是使成型機(jī)主機(jī)電流波動范圍穩(wěn)定控制在運(yùn)行電流的±5A。潔凈煤廠成型機(jī)應(yīng)用此控制系統(tǒng),不僅能使生產(chǎn)過程控制自動化,而且也在生產(chǎn)工藝流程順暢,穩(wěn)定和數(shù)字化方面發(fā)揮著顯著的優(yōu)勢,保證了重大生產(chǎn)設(shè)備的安全運(yùn)行,保證了生產(chǎn)過程能夠發(fā)揮最大效率,提高成型機(jī)的產(chǎn)量,實(shí)現(xiàn)10t型煤成型機(jī)的產(chǎn)能穩(wěn)定在7-8t,使?jié)崈裘簭S的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到很大的提高。

        5.1.2 減少設(shè)備維修費(fèi)用

        潔凈煤廠研發(fā)的10t型煤成型機(jī)活動滾輥壓力穩(wěn)定性控制系統(tǒng),由于具有較好的穩(wěn)定性,提高了潔凈煤廠的生產(chǎn)能力,也提高了型煤的質(zhì)量,在保證精品型煤產(chǎn)量方面發(fā)揮了巨大的作用,這在無形中就為潔凈煤廠減少了大筆的維修費(fèi)用。

        5.1.3 降低勞動強(qiáng)度

        由于該系統(tǒng)自控系統(tǒng)功能強(qiáng)大,運(yùn)行平穩(wěn),動作靈敏,操作簡單可靠,工作效率高。工作過程中無需手動操作,既節(jié)能了人力,又降低了操作者的勞動強(qiáng)度,提升了生產(chǎn)的連續(xù)性,有著較好的推廣價值。

        5.1.4 降低了生產(chǎn)成本,提高了經(jīng)濟(jì)和社會效益

        研發(fā)10t型煤成型機(jī)活動滾輥壓力穩(wěn)定性控制系統(tǒng),有效地避免因成型率低造成了環(huán)境污染,提升了車間的空氣質(zhì)量,提高了壓球機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率,延長了壓球機(jī)的使用壽命,不僅有效地降低了生產(chǎn)成本,而且大大提高了藍(lán)天公司和潔凈煤廠的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

        5.2 社會效益

        根據(jù)成型機(jī)的生產(chǎn)工藝要求及綜合因素,研發(fā)的10t型煤成型機(jī)活動滾輥壓力穩(wěn)定性控制系統(tǒng),與其原控制系統(tǒng)相比僅僅是簡單的一些I/O連接,這樣就降低了原控制系統(tǒng)修改的工作量,保證了生產(chǎn)線的穩(wěn)定性,同時該控制系統(tǒng)可以單獨(dú)調(diào)試好后,再與原生產(chǎn)線控制系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)接,縮短了總體的調(diào)試周期,降低了改造對生產(chǎn)造成的影響。此外系統(tǒng)具有較高的控制精度及穩(wěn)定性、隨動性好,易于改造以及今后的維護(hù)等方面都發(fā)揮著重要的作用,不僅為潔凈煤廠節(jié)約了維護(hù)費(fèi)用,也從很大程度上來說降低了能源的消耗,更為類似條件下的生產(chǎn)工藝改進(jìn)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)支持。

        ①良好的隨動性及高定位精度。

        ②綜合工藝技術(shù)功能佳。

        ③操作簡單、調(diào)試快速以及易于維護(hù)。

        ④使用范圍廣。

        6 ?結(jié)論

        綜上所述,通過10t型煤成型機(jī)活動滾輥壓力穩(wěn)定性控制系統(tǒng)改造,效果比較明顯。改造后的活動滾輥壓力穩(wěn)定性控制系統(tǒng)用于規(guī)模化生產(chǎn)型煤過程中,在藍(lán)天公司潔凈煤廠的運(yùn)行實(shí)踐表明,改造后提高了型煤生產(chǎn)效率,節(jié)約了生產(chǎn)時間,降低了生產(chǎn)成本,提高了產(chǎn)品質(zhì)量,完全達(dá)到了原設(shè)想方案的效果,進(jìn)一步拓展了成型機(jī)的型煤的成型率,值得推廣使用,也為類似工藝的創(chuàng)新提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)和強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

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