萬慶 林娟 呂郝融

摘要：為進(jìn)一步優(yōu)化本單位設(shè)計(jì)的液壓傳動潛水推流器的結(jié)構(gòu)，本文對液壓傳動潛水推流器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算。優(yōu)化后液壓系統(tǒng)有主副兩個油箱，在結(jié)構(gòu)上不僅能使整個液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊，降低液壓系統(tǒng)整體帶來的噪音，更加環(huán)保。減免冷卻風(fēng)扇維修成本的同時也使整個系統(tǒng)運(yùn)行更加安全穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：液壓傳動 ?潛水推流器 ?主副油箱 ?設(shè)計(jì)

引言

潛水推流器是一種重要的污水處理設(shè)備，被廣泛地應(yīng)用于污水處理工藝中。本單位設(shè)計(jì)的這種液壓傳動潛水推流器，采用的是液壓傳動系統(tǒng)作為潛水推流器的驅(qū)動動力，具有低轉(zhuǎn)速大扭矩的特點(diǎn)。它不僅降低了傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動帶來的水下電氣故障率，也提高了后級減速齒輪的使用壽命。但現(xiàn)有這種液壓傳動系統(tǒng)中液壓站的體積比較大，冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生的噪音也較大;冷卻風(fēng)扇在使用過程中會出現(xiàn)各種問題，如果長時間不清洗散熱鋁片，會極大的降低風(fēng)扇的冷卻作用，維護(hù)周期短，維護(hù)人力成本高。一旦冷卻風(fēng)扇出現(xiàn)故障，液壓油溫會不斷累計(jì)升高，致使液壓油變質(zhì)，影響整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行，嚴(yán)重的話還會引起安全生產(chǎn)事故。因此，在現(xiàn)有液壓傳動潛水推流器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，利用污水換熱的優(yōu)勢，對液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，現(xiàn)有液壓傳動潛水推流

器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1 液壓系統(tǒng)主副油箱設(shè)計(jì)

1.1 液壓系統(tǒng)主副油箱設(shè)計(jì)的目的

本文提出的液壓系統(tǒng)主副油箱的設(shè)計(jì)，是基于潛水推流器工作于水下，利用污水自身資源，將整根懸臂導(dǎo)桿看成一個副油箱，利用污水換熱，計(jì)算污水能否將整個液壓系統(tǒng)功率損耗轉(zhuǎn)化的熱量吸收，實(shí)現(xiàn)污水散熱代替冷卻風(fēng)扇散熱，以縮減液壓站體積，使整個液壓站結(jié)構(gòu)更加緊湊，進(jìn)而使整個系統(tǒng)的運(yùn)行更加安全穩(wěn)定。

1.2液壓油與導(dǎo)桿（副油箱）壁的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)

液壓油經(jīng)過導(dǎo)桿在污水中換熱如圖2所示。

由于污水的熱容量很大，導(dǎo)桿壁溫度可以維持恒定。實(shí)測本單位生物池污水溫度

t污水=28℃，即假定導(dǎo)桿外壁溫度為污水溫度tw=t污水=28℃。系統(tǒng)達(dá)到平衡時液壓油的回油溫度為50℃，冷卻后的溫度為45.7℃。

假定進(jìn)入導(dǎo)桿的液壓油溫度tf’=50℃，流出導(dǎo)桿的溫度tf”=45.7℃。查資料得液壓站的流量輸出q=40L/min;28℃時液壓油的運(yùn)動粘度υ=86.26mm2/s，密度ρ=872.2kg/m3。

則液壓油的定性溫度tf =（tf’+tf”）/2=（50+45.7）/2=47.85℃。液壓油的物性參數(shù)：

λ=0.11kcal/（m·h·℃） = 0.11×1.163=0.128 W/（m·℃），υ=32.69mm2/s，ρ=858.5kg/m3，Cp=481.2kcal/（kg·℃）=481.2×4.1868=2014.69J/（kg·℃）。

導(dǎo)桿為100×100×6（mm）的方管，總長4m。

1.3液壓系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時的換熱面積

根據(jù)實(shí)際工況，整個系統(tǒng)的效率為83%，將17%的功率損耗全部看成是發(fā)熱功率。液壓系統(tǒng)電機(jī)功率為5.5kW，則發(fā)熱功率=5.5×17%=0.935kW。

要使液壓系統(tǒng)維持平衡，則需換熱量等于發(fā)熱功率。

在污水下液壓油通過導(dǎo)桿的對流換熱量：

而實(shí)際導(dǎo)桿在水下的換熱面積A實(shí)=0.1×0.1×4×4=1.6 m2。

則系統(tǒng)達(dá)到平衡時的換熱面積A=1.53m2

2 結(jié)語

通過計(jì)算可知，在實(shí)際工況中，可以通過污水換熱實(shí)現(xiàn)整個液壓系統(tǒng)的平衡，即將懸臂導(dǎo)桿內(nèi)充滿液壓油，看成是液壓系統(tǒng)的一個副油箱。利用污水散熱替代冷卻風(fēng)扇散熱，減少了液壓站的體積，使整個液壓站結(jié)構(gòu)更加緊湊，噪音降低。減免了冷卻風(fēng)扇維護(hù)成本的同時也避免了在實(shí)際生產(chǎn)中因冷卻風(fēng)扇故障引起的系列問題，更好地保障了生產(chǎn)運(yùn)行的安全穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1]陶文銓.傳熱學(xué)[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2006.12.

[2]萬慶，楊侃，陸世強(qiáng)等.液壓傳動潛水推流器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].給水排水，2019，45（8）：50-53.

作者簡介：萬慶，1964年10月，男，江西贛州人，桂林市排水工程管理處，副主任，副高級工程師，大學(xué)本科，

林娟，1983年11月 女，桂林全州人，桂林市排水工程管理處。工程師，碩士研究生

呂郝融，1994年5月，男，江蘇南京人，桂林市排水工程管理處。助理工程師。大學(xué)本科