液压控制技术在高炉鼓风系统的应用

郑海生

摘 要 高炉鼓风机组是高炉配套的核心大型设备，高炉鼓风的安全生产将直接决定高炉能否安全持续生产。文章主要介绍液压控制技术在高炉鼓风系统的应用，同时在应用分析的基础上对湛江钢铁高炉鼓风项目液压控制技术提出了一些合理的改进建议。

关键词 液压控制；高炉鼓风；改进

中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）02-0135-02

液压行业以美国Vickers公司1921年建立为象征，各大工业国于20世纪50年代建立了液气工业协会为标志已经历了大半个世纪。液压在现代化工业发展中已成为不可取代的技术，并成为大多数主机中的关键技术与元件之一。

1 液压控制系统的结构及特点

1.1 液压控制系统的结构

液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件（液压缸或马达）把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。

1.2 液压控制系统的特点

液压控制技术在现代工业产品、生产过程和工业自动化显示出了如此越来越重要的作用和地位，是因为液压传动系统与控制系统的具有以下优点。

1）液压传动力矩大。液压系统易于传递较大的力矩，可输出恒定的力和扭矩，不管速度如何变化，它都可以保证为负载提供连续的稳定不变的力和扭矩。

2）连续调节性能好、易于控制、定位精度高。

3）工作平稳、冲击小。由于液压油具有一定的缓冲和阻尼作用，在一定程度上可以消除或缓和机械系统刚性碰撞产生的冲击、震动和噪声。

4）安全可靠、易于实现过载保护。

2 液压控制技术在高炉鼓风系统的应用

2.1 高炉鼓风运行工艺概述

高炉鼓风机是高炉设备的心脏，鼓风机所输送的高压风流，经热风炉加热到约1300℃，由设在高炉炉腹下的环型风管，通过安装在高炉四周的风口吹入高炉内。大气首先经过自洁式空气过滤器除尘，然后经过脱湿器脱湿后，再经过混合器进行机前富氧后进入高炉鼓风机进行压缩，最后将压缩后的高压气体送到炼铁单元。鉴于高炉鼓风生产运行与机组设备保护控制，液压控制技术在高炉鼓风系统的应用包括鼓风机静叶、主放风阀、副放风阀、防阻塞阀以及急速减压阀。

2.2 高炉鼓风液压控制的应用分析

高炉鼓风液压控制系统主要分给油装置和控制台两大部分，如图1所示。给油装置由两台控制油泵及一些附属的压力控制、油温控制、油冷却部件组成。控制台由五个控制单元和蓄能器组成，每个单元由电/液转换的R调节器液压放大作用和实现远距控制和联锁的C型阀等单元组成，控制油系统控制鼓风机静叶、主放风阀、副放风阀、防阻塞阀以及急速减压阀。

图1 高炉鼓风液压控制油系统

1）给油装置。油箱控制油经过油过滤器，通过互为备用的两台叶片式油泵升压后，再经油过滤器过滤进入油路组合件，同时给油装置配置了控制油冷却器。两台控制油泵互为备用，利用油压进行联锁，运行工作压力为4.5 MPa，当运行中油泵压力低于3 MPa时备用油泵自起动；当压力油超出4.5 MPa油压，压缩弹簧溢流阀溢油；单向阀使控制油按规定流向流动，不允许反向流动；当压力（温度）达到设定值使开关切换，联锁油泵（油冷却器）和报警用。工作时油温由冷却器通断水来控制，利用电磁阀使冷却水通断，油温控制高于45℃通水，低于40℃断水。

2）R型调节器。调节器内藏的喷射管中继器是液压喷射管式自动控制装置的核心，对调节器的性能具有极大的影响的部件，如图2所示。

图2 R型调节器动作示意图

喷射管（J）是上下由轴承支撑的中空管，能水平自由摆动，导入管（S）供给压力油在喷射管前端喷射出去。与它的喷射口相对的靠得非常近的地方有两个受流口（D）各自与操作油缸（C）的活塞两侧的管道连接。喷射管的两侧受来自于检测部和设定部的力（b或r）的作用，检出量和设定量相等时喷射管喷射口在两个受流口的中央位，操作油缸活塞的两侧油压相等活塞停止动作。假如b或r的平衡被破坏（检出量的变化或设定量的变化），喷射管就会向一方偏转，冲击受流口的流量就会变化，在活塞两侧就产生压力差，活塞就会向一方移动。

3）C型阀。R型调节器可直接用来控制小型阀门等液压部件动作，但对大型阀阀的动作由800 kPa产生的动作尚小，需附带一个C形阀，是一种组合式阀，扩大了R形调节器的使用范围，并且使其控制更加完善，达到各种联锁，运距离操作的要求。

2.3 液压设备运行与维护

高炉鼓风作业区对液压设备维护积累了将近多年的经验，主要运行维护要点如下。

压力确保4.0 MPa-4.5 MPa，喷管油压为800 kPa左右，若油压低于3.5 MPa时先发报警，油压低于3.0 MPa，备用泵会自启动。

控制油温度一般为45℃左右，当温度超过60℃就要报警，控制油温度也不能太低，否则油粘度大，对控制设备操作不利。

蓄能器内蓄油量试验应在定期盘车或停机时进行，一般以能开启主放风阀两个来回动作为宜。

鼓风机开机前或定期盘车时，都应对静叶、主放风阀、副放风阀、防阻塞阀、急速减压阀作动作试验，确认正常。

控制油系统经常巡视，检查油压、油温及油位，注意漏油，注意C型阀的辅助活塞卡涩现象。

3 湛钢高炉鼓风液压控制系统的改进

通过以上液压控制技术在高炉鼓风系统的应用分析，结合目前湛江钢铁高炉鼓风项目工程建设的进展，提出以下两点改进建议。

1）优化控制油蓄能器保安工艺系统。在液压泵全部停电或其他故障造成停止供油的紧急状态下，蓄能器会释放出存储的液压油作为故障紧急状态安全停机用。控制油工艺系统的设计中，蓄能器在此紧急状态下只能提供给主放风阀打开放风安全停机用，若控制油系统发生短时间供油故障就立即停机就会直接影响高炉生产，从而影响整个钢铁厂的生产效益。

2）改进液压泵供电系统。为了避免由于高炉鼓风液压控制供油系统液压泵供电出现故障而造成整个鼓风机组停机影响生产，对液压泵必须配备可靠的供电系统。对供电设计进行了完善，液压泵电源将挂靠在不同供电母线上，提高供电的可靠性。

4 结束语

随着高炉大型化，相应的高炉配套设备高炉鼓风机组也大型化，对于高炉鼓风生产运行控制以及设备保护控制系统的可靠性要求越来越高，而液压控制技术在高炉鼓风控制系统中占据核心地位，液压控制技术在高炉鼓风控制系统的应用中需要不断改进与完善，因此本文主要对液压控制技术在高炉鼓风系统的应用进行了分析。

参考文献

[1]杨尔庄.二十一世纪液压技术现状及发展趋势[J].液压与气动，2001（3）：01-02.

[2]张平格主编.液压传动与控制[M].北京：冶金工业出版社，2004.

[3]宋锦春，张志伟.液压与气压传动[M].北京：科学出版社，2011.

[4]谢建中，朱建东.高炉鼓风培训教材[M].上海：宝钢分公司能源部，2007.

[5]宝山钢铁总厂能源部.宝钢高炉鼓风设备[M].上海：上海宝山钢铁总厂能源部，1983.endprint