双保压回路液压站设计

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引言

液压站是液压系统中重要的部件总成，整个液压系统的动力输出都来自于液压站，因此液压站设计的可靠性和稳定性对整个液压系统影响很大。一套设备的液压系统往往对液压站有如下要求：油压稳定，不能有太大波动；油液温度不能太高；外部电源突然断电或出现系统出现故障时能给油缸等动力元件提供可靠保护。因此，一个可靠性高、稳定性好的液压站对整个液压系统和设备稳定运行至关重要。

根据本研究液压站的特点，下面从液压站原理出发对液压站的设计进行介绍。

1　液压站原理

液压站按单一故障保护原则设计，设计两套回路，其中一套作为备用回路以便在其中一套回路发生故障时保证系统正常供油，图1为液压站系统原理图。如图1 所示，液压站有A、B两条相同回路，其中B回路为备用回路，正常工作时只有A回路运行，只有当A回路出现故障时，B回路才启动工作。在正常工作时，A回路中电机启动带动液压泵供油，输出压力，同时为蓄能器充油，经过单向阀，再经过减压阀调节压力达到系统需要的准确压力。当系统内液压动力元件停止工作时，由蓄能器为整个回路提供压力保障，保证系统内维持稳定压力，蓄能器处压力继电器检测蓄能器压力，当蓄能器内压力达到最大设定值时电机停止转动，液压泵停止供油，当蓄能器内压力没达到最大设定值时，液压泵继续为蓄能器充油直至达到蓄能器最大设定压力值。当液压站再次工作时，先由充满压力的蓄能器为系统供油，输出压力，同时蓄能器内压力降低，此时电机启动为蓄能器充油，同时为系统供油输出压力。蓄能器能够保证系统内压力维持在一定的范围内，维持系统压力的稳定；油液经过减压阀降压后，油液压力脉动变小，在降压输出准确压力的同时还起到稳压的作用。

1.油箱　2.液压泵　3.单向阀　4.压力继电器　5.比例减压阀 6.安全阀　7.蓄能器　8.压力表　9.截止阀

液压站A、B两回路之间的切换是依靠两回路减压阀设定压力值不同来实现的。A回路减压阀设定压力值高于B回路压力值，这样在A回路工作时，B回路由于减压压力值低于A回路供油压力，所以在供油口处B回路不会供油，当A回路出现故障时，由于供油口压力值降低，当供油口压力下降到小于B回路减压阀设定压力值时，此时B回路经减压阀后压力大于供油口出压力，B回路开始工作供油，实现了A、B两回路之间的自动切换。

2　液压站结构设计

2.1　液压站结构布局

液压站的总体布置方式分为集中式和分散式两种，如图2 所示，为液压站的结构布局形式。

液压站的设计布局需要在满足液压系统功能前提下，尽可能地减小液压站振动，保证液压站的稳定。如果液压站采用分散布置则会造成资源浪费、油管和线路杂乱的问题，而且会给检修带来困难。从降低液压站振动对液压系统的影响方面考虑，同时为了液压站布局美观和检修方便，采用独立的集中式布置更为合理有效。

2.2　液压站主要部件

1) 液压动力装置

液压站的动力来自于液压动力源装置， 其主要由液压泵、蓄能器和液压油箱组成。液压动力源装置是液压站的重要组成部分，很多液压系统油压不稳定，液压站噪声大，故障多，其很大部分原因是这部分设计不合理导致。本液压站的动力装置中，采用了液压泵和蓄能器共同作为动力输出的设计，液压泵为蓄能器提供储存的能量，蓄能器则通过储存的能量保证在泵不工作的情况下维持系统的油液供应和压力稳定，同时蓄能器还起到应急供油的作用。

图2　液压站结构布局图

2) 液压控制装置

液压控制装置是液压系统中各类控制阀及其连接件的统称，而各类液压元件的连接又有管式连接、板式连接和集成连接三种。本液压站液压控制装置采用集成连接，将各个阀门集成连接在一块整体阀板上，如图3所示，为液压控制装置组件图。这种集成的液压控制装置，没有了各个阀门之间管路的连接，增加了阀门安装的空间，提高了控制装置整体的可靠性。

图3　液压控制装置组件图

3　液压站安全保护措施

液压站安全保护措施设置如下。

1) 供油压力监测及安全保护

在液压站供油口端的不同位置设置两套相互独立的压力监测装置，保证在其中一套压力检测装置出现故障时，另一套能正常工作。

供油口同时设置两路独立的触发压力可调的安全阀，触发压力均设定为系统工作最高压力，以保证在减压阀失效导通、液压用户设备冲击等工况下进油口压力不超过系统最高工作压力。当出现上述工况时，检测供油口油压达到最高检测压力值，回路会发出报警，同时工作回路电机停止工作，供油口压力降低，回路自动切换至备用回路工作；当液压站出现管路或元件泄漏时，导致供油口压力降低，供油口压力检测低于设定值时，发出报警，回路自动切换至备用回路工作。

如果该安全阀本身事故导致供油口供油不正常，可通过手动关闭该回路的终端截止阀将其断开。在检修期间，供油口部分的压力可以通过调整这两个安全阀的触发压力来卸压。

2) 蓄能器压力监测

每套回路的蓄能器部分均设置两套压力监测装置，一套为可远程传递的电信号，一套为就地显示信号。此部分的监测信号能就地观测，同时能进行远程传递并作为液压泵电机的控制信号。当检测到油压值到达蓄能器最高压力，液压泵停止工作；当检测到油压值低于蓄能器最高压力，液压泵开始工作，为蓄能器和系统供油。

3) 蓄能器溢流和卸压装置

在每套回路的蓄能器设置可调压力的溢流阀。正常工作状态下，此溢流阀的触发压力设置为蓄能器的最高工作压力，保证在液压泵电机无法停止的事故情况下蓄能器内的压力不超过最高工作压力。在回路发生故障时，回路切换完成后可以调整溢流阀的触发压力将蓄能器内压力降低到最低，再打开蓄能器与回油过滤器之间的截止阀，能够将蓄能器内的油液送回油箱，便可对蓄能器进行检查维修。

4) 液压站的减震

在液压站支架底部四个支撑腿位置，每个支撑腿下面安装有一个减震垫，减震垫通过地脚螺栓固定在地面上，这样降低了地震或发生外部震动情况下对液压站的影响，保证了液压站在发生此类情况下的完整性和稳定性。

4　结论

本液压站采用双保压回路的设计，两条回路之间自动切换，大大提高了液压站的稳定性和可靠性。这种保压回路的设计不仅保证了系统油压的稳定，同时通过采用蓄能器保压降低了液压站能量的浪费，节约了能源。本液压站回路安全措施的设计上也能够满足液压站在各种事故情况下的监控、报警和安全保护，保证了整个液压站的安全可靠。

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