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        淺析電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)蓄能系統(tǒng)的超壓問題與處理措施

        2023-11-06 14:12:07張勝紅
        能源新觀察 2023年10期
        關(guān)鍵詞:蓄能器解決措施

        張勝紅

        摘? 要:在輸油管道油品輸送管線中,一些主要閥門采用電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)開關(guān)閥門,本文介紹了電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)中蓄能系統(tǒng)的工作原理和出現(xiàn)超壓現(xiàn)象的原因及解決措施。

        關(guān)鍵詞:蓄能器? 超壓? 解決措施

        1.概述

        石化輸油管道加壓泵站進(jìn)出站等重要閥門均安裝了電液執(zhí)行機(jī)構(gòu),控制閥門的開關(guān)動作,電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)除了滿足正常開關(guān)閥門需要,還設(shè)置了ESD緊急關(guān)斷系統(tǒng),采用氮?dú)馄つ业男钅芷餍钅芡苿娱y門動作,使用過程中,氮?dú)庑钅芷髦械男钅軌毫徛厣仙?,如果超過系統(tǒng)壓力設(shè)定壓力值16mpa,在長期超壓情況下,容易導(dǎo)致蓄能系統(tǒng)損壞,影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)使用性能。

        2.電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)蓄能器的工作原理

        2.1 蓄能器的工作原理

        油液是不可壓縮的,因此不能蓄積壓力能。橡膠皮囊式蓄能器是利用氣體(氮?dú)猓┑目蓧嚎s性來蓄積液體的原理(即采用氮?dú)庾鳛閴嚎s介質(zhì)來積蓄能量而不是膠囊)而工作的。皮囊式蓄能器由帶有氣密隔離件的橡膠皮囊5(內(nèi)裝氮?dú)猓?、油液部分和殼體4(鋼瓶)構(gòu)成(圖1),位于膠囊周圍的油液與液壓回路相通。因此,當(dāng)油液壓力升高到大于膠囊充氣壓力時,油液進(jìn)入囊式蓄能器,氣體被壓縮,壓縮到皮囊內(nèi)的氣體壓力等于油液壓力時停止壓縮,當(dāng)壓力下降時,壓縮氣體膨脹,進(jìn)而將油液壓入回路。

        2.2 ESD緊急關(guān)斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理

        液壓皮囊式蓄能器是利用氣體(氮?dú)猓┑目蓧嚎s性來蓄積液體的原理(即采用氮?dú)庾鳛閴嚎s介質(zhì))而工作的。膠囊內(nèi)氣體體積隨壓力的變化而變化,在執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)中,蓄能器內(nèi)部壓力正常情況下均保持在14mpa-16mpa之間(該壓力能夠在系統(tǒng)掉電時,至少關(guān)閉閥門一次),當(dāng)電磁閥收到DCS系統(tǒng)遠(yuǎn)程ESD信號自動打開或就地人工手動打開時,蓄能器將內(nèi)部儲能壓力釋放出來,推動液壓缸內(nèi)活塞帶動閥門動作,當(dāng)蓄能器蓄能壓力低于低壓開關(guān)設(shè)定值14mpa時,壓力泵對蓄能器進(jìn)行沖壓壓縮氮?dú)饽?,補(bǔ)充蓄能損失的壓力,蓄能器與液壓泵之間設(shè)單向閥6,當(dāng)泵電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時,防止蓄能器中所儲存的壓力油倒流,對壓力能進(jìn)行儲存(如圖2)。

        3.影響蓄能器蓄能壓力超壓的因數(shù)

        3.1在沖壓泵對蓄能器沖壓工作時,由于蓄能器進(jìn)口的溢流閥溢流值設(shè)置不正確和壓力控制開關(guān)設(shè)置值不匹配時,會出現(xiàn)蓄能器壓力超壓現(xiàn)象。

        3.2在沖壓泵不工作時,液壓缸內(nèi)部液壓油和蓄能器內(nèi)部氮?dú)馐艿綔囟茸兓绊懴禂?shù)不一致。由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓缸、動力模塊等部位均是一個密閉的空間,當(dāng)溫度變化時,液壓油受到溫度升高的影響出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象,液壓缸內(nèi)的壓力升高,通過單向閥,壓縮蓄能器內(nèi)的氮?dú)饽?,緩慢對蓄能器進(jìn)行充壓。由于單向閥的單向鎖壓作用,蓄能器內(nèi)部壓力逐步積累,蓄能器內(nèi)部蓄能壓力出現(xiàn)超壓現(xiàn)象。蓄能器內(nèi)部氣體受到溫度變化,也會對蓄能系統(tǒng)壓力造成一定的影響。由于溫度的變化,可視蓄能器內(nèi)部氣體為等容變化,根據(jù)等容熱力學(xué)定律。

        式中:p1-初始壓力;

        p2-系統(tǒng)溫度變化后的壓力;

        t1-初始溫度;

        t2-變化后的溫度;

        由上式可以看出溫度變化會引起皮囊蓄能器內(nèi)部蓄能壓力變化。

        4.系統(tǒng)超壓現(xiàn)象的處理方法與措施

        4.1對蓄能器系統(tǒng)內(nèi)部增加一個溢流閥

        從執(zhí)行機(jī)構(gòu)蓄能系統(tǒng)(圖2)可以看出,正常情況下電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài),當(dāng)蓄能器內(nèi)部壓力逐步積累上升超過要求的值時,蓄能器內(nèi)部積累的超壓部分蓄能不能自動釋放出去,為防止蓄能器內(nèi)部壓力超高對管路系統(tǒng)的危害,在蓄能器電磁閥與單向閥管路上增加設(shè)置一個輔助溢流閥組7,當(dāng)蓄能器內(nèi)部壓力高于溢流閥設(shè)定值時,溢流閥動作泄壓,能夠有效防止蓄能器內(nèi)部蓄能壓力出現(xiàn)超壓現(xiàn)象(如圖3)。

        4.2蓄能器基礎(chǔ)壓力檢測

        氮?dú)庑钅芷鲀?nèi)部一般沖壓在3-5mpa壓力,當(dāng)?shù)獨(dú)饩徛孤?dǎo)致蓄能器保存壓力不足后,也可能導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)在運(yùn)行中壓力超壓現(xiàn)象,需要定期檢測蓄能器基礎(chǔ)氮?dú)鈮毫Α.?dāng)基礎(chǔ)壓力不足時,需要排除蓄能器泄漏氮?dú)饪赡苄院筮M(jìn)行沖壓,保證基礎(chǔ)壓力在合格范圍內(nèi)。

        4.3? 定期對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的溢流閥和高低壓壓力開關(guān)進(jìn)行壓力設(shè)定

        通過打壓泵對溢流閥模塊打壓,使用壓力校驗(yàn)儀檢測溢流閥的溢流設(shè)定值,對溢流閥進(jìn)行調(diào)整設(shè)定,壓力開關(guān)也可以采用同樣的方法進(jìn)行定壓(圖4),使用打壓泵在對溢流閥模塊打壓時,持續(xù)對溢流閥模塊打壓,當(dāng)壓力達(dá)到溢流閥動作值時,溢流閥泄壓,壓力降低,通過調(diào)整溢流閥堵絲對溢流閥進(jìn)行調(diào)整,溢流閥動作情況(圖5),約16mpa為溢流閥溢流點(diǎn)。由于系統(tǒng)工作時的液壓油流量較大,使用校驗(yàn)儀設(shè)定時,可適當(dāng)?shù)卣{(diào)低溢流值。

        總結(jié):

        定期檢查并設(shè)定恰當(dāng)?shù)男钅芷黝A(yù)充裝壓力,檢查液壓系統(tǒng)壓力情況,并周期性地對電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的溢流閥組、高低壓壓力開關(guān)、進(jìn)行檢查整定,設(shè)置合理的壓力值,對存在壓力控制不穩(wěn)定的溢流閥等部件進(jìn)行更換,減少溫度變化和沖壓泵對系統(tǒng)沖壓過壓時對電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的影響。

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