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家強制性安全裝置。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，遇緊急情況時要求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)角器為左右兩個活塞單齒條結(jié)構(gòu)，齒輪軸孔輸出，花鍵傳動。液壓轉(zhuǎn)角器活塞直徑φ180mm，轉(zhuǎn)角90°。
3）緊急情況時主體蝶閥自全開位置到完全關(guān)閉的時間為2s，打開時間為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）主電動機功率4kW-4P，1450r/min，防爆。
7）油泵停機后，系統(tǒng)主油壓從22MPa降到20MPa所需時間應(yīng)大于等于6h，實現(xiàn)保壓節(jié)能。
8）液壓系統(tǒng)的電控部分分為現(xiàn)場控制和遠程控制，現(xiàn)場控制為手動操作，遠程控制為PLC控制并與主控系統(tǒng)聯(lián)機。
9）液壓系統(tǒng)的現(xiàn)場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)計思路
根據(jù)以上技術(shù)要求，該液壓系統(tǒng)的主體設(shè)計思路為隔爆型插裝式液壓系統(tǒng)，采用大容量蓄能器實現(xiàn)保壓6h和被控蝶閥2s快速關(guān)閉時的大流量供油。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，保證了實現(xiàn)保壓6h的功能要求；NG25通徑大大降低了對油流的阻力，保證了實現(xiàn)2s快速關(guān)閉蝶閥的功能要求。
2）系統(tǒng)共四個插件，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口之間的油路上，這樣消除了溢流閥的內(nèi)泄對系統(tǒng)保壓帶來的不利因素，保證了保壓6h的實現(xiàn)。
4）在系統(tǒng)主油路的單向閥出口處設(shè)置了兩臺25L（31.5MPa）蓄能器，這兩臺蓄能器的作用：
其一，當被控蝶閥快速關(guān)閉時，按2s計算所需系統(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電動機，不但造價高而且啟動慢不利于2s快關(guān)閥門的實現(xiàn)。蓄能器的應(yīng)用解決這個問題，當被控蝶閥快速關(guān)閉時為系統(tǒng)提供大流量補油，并且所需的油泵排量和電動機功率都大大降低，采用了排量10mL/r（31.5MPa）變量柱塞泵和4kW-4P防爆電動機，造價大大降低，并且節(jié)能，確保實現(xiàn)2s快速關(guān)閉蝶閥。
其二，蓄能器的應(yīng)用確保實現(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，這種微量內(nèi)泄也會造成整個系統(tǒng)的壓降，蓄能器里儲存了大量的高壓油，大大延長了壓降持續(xù)時間。
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)角器有左右兩個活塞，推動中間的單齒條左右運動，齒條的運動帶動軸孔齒輪的旋轉(zhuǎn)，進而帶動被控蝶閥的開啟和關(guān)閉。由于被控蝶閥較大，口徑φ2000mm，當2s快速關(guān)閉時慣性沖量很大，如不采取緩沖措施則極有可能損壞蝶閥和液壓轉(zhuǎn)角器。我們在液壓轉(zhuǎn)角器的活塞行程末端設(shè)置了內(nèi)部緩沖結(jié)構(gòu)解決了這個問題，但緩沖行程也不宜太長，否則就會影響2s關(guān)閉的效果。
3 液壓系統(tǒng)的工作過程
啟動電動機-泵為系統(tǒng)供油，溢流閥調(diào)定系統(tǒng)主壓力為22MPa，這時兩臺25L蓄能器進入儲油狀態(tài)，當系統(tǒng)主壓力上升到22MPa時，隔爆壓力傳感器測得該壓力信號并遠程傳輸給PLC，PLC發(fā)出指令使電動機-泵停止工作，這時系統(tǒng)進入保壓狀態(tài)（設(shè)計要求保壓時間不得小于6h），當壓力由22MPa降到20MPa，隔爆壓力傳感器測得該壓力信號并遠程傳輸給PLC，PLC發(fā)出指令使電動機-泵工作為系統(tǒng)供油，當壓力上升到22MPa時再次停機，如此循環(huán)工作使系統(tǒng)油壓始終維持在20～22MPa之間。當遇緊急情況時，主控室通過PLC控制二位三通隔爆電磁球閥換向，這時四個插件聯(lián)動控制液壓轉(zhuǎn)角器轉(zhuǎn)向?qū)⒈豢氐y迅速關(guān)閉。
關(guān)鍵詞：氣動快速切斷球閥 快速切斷閥液壓系統(tǒng)
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