压滤机主油缸超压炸裂的原因分析及解决方法

2015-12-12刘春尧

安徽化工 2015年5期

刘春尧

（安徽中粮生化格拉特乳酸有限公司，安徽蚌埠233010）

1 压滤机原理及存在问题

图1 板框压滤机液压原理

我公司有六台自动板框压滤机，该设备由压滤机滤板、液压系统、压滤机框、滤板传输系统和电气系统五大部分组成。其工作原理比较简单：先由液压施力压紧板框组，固液混合的悬浊液由中间进入，分布到各滤布之间，通过过滤介质实现固、液分离。目前板框压滤机是实现料浆固液分离的机械，由于它密闭性好、过滤压力高、便于洗涤、对料浆适应性强，因而在水处理、冶金、洗煤、食品、医药、化工等领域得到广泛应用。其液压原理如图1。

运行工况：先是油缸活塞向右运动将板片压紧，油缸压力为20MPa。打开进料泵进料，过滤后的乳酸溶液进一步精制加工，固形物做废物处理。当物料的压力达到0.6MPa时，此时板片的间隙中已填满滤渣，对滤渣洗涤、吹干，然后液压缸活塞向左运行松开板片卸渣。

但在压滤过程中，油缸无杆腔内的油压可能会出现泄漏，当油压泄漏到18MPa时，高压油泵自动补压，达到20MPa，然后停泵。据我们统计约70%的情况下，油缸内的压力稳定在理想控制范围之内即18～20MPa上下波动，但在其余的30%时间内，油缸的压力持续升高，有时竟然达到30MPa以上，超过了油缸25MPa的设计压力。不久前就发生了一起油缸炸裂事故，幸好未造成人员伤亡。

2 原因分析

究竟是什么原因造成油缸的压力持续上升呢？经过我们仔细分析，真相浮出水面：当油缸的夹紧压力达到20MPa时，如果全过程油缸内的油无泄漏，板片无膨胀，液压油无膨胀，此时油缸的压力等于油缸原先的夹紧压力加上物料反压产生的压力之和，故随着物料反压力的逐步升高，施加到油缸的反压力也随之升高。如以1.5m*1.5m板片为例，其实际的内腔尺寸为1390mm*1390mm，当物料压力达到0.6MPa时，物料施加的反压力为600KPa*1.39m*1.39m=1159KN，油缸的截面直径为360mm，根据二力平衡的原理，则施加到油缸的压强为：

由于油缸的预紧压力为20MPa，物料泵对油缸形成的反压力为11.4MPa，则压力之和为31.4MPa。如果由于板片温度升高或因气温原因而油温升高，则压力还会升高。如果此时油压泄漏到18MPa，泵的压力恒定，再补压到20MPa，则油缸的压力只能达到20MPa，不会是31.4MPa。

油泵的夹紧力是为了克服泵的反推力来设定的。以大板框为例，如果板片及滤布平整，其中无夹渣，在5bar的过滤压力下，理论计算油缸夹紧在11.4MPa即可确保板片间无泄漏。但由于旧的板片通常会翘曲变形，滤布上可能会有夹渣不能完全清理干净等原因，油泵的预紧压力通常要略大些，才能确保板片间不会漏料。据实践经验，通常油泵的预紧压力需达到160MPa，因此，油压经常泄漏需反复补压的液压缸不会超压。当油缸无泄漏时，就可能增压至31.4MPa。

3 解决方法

如何在油缸无泄漏的情况下降低油缸的压力呢？

（1）降低油缸的初始压力，或随着物料压力的升高逐步提高油缸的打压压力。目前可通过DCS控制将物流泵的进料压力与油泵的锁紧压力联动起来。

（2）在油缸活塞腔压力表处接一个皮囊式蓄能器，当物料的压力上升时会压缩蓄能器充气空间的容积，此时活塞杆向左移动，板片所受预紧力呈下降趋势，此时油缸的受力将不再是预紧力和物料反压力的合力，而是蓄能器的工作压力，这样可确保油缸内的压力不会超压；反之，当油缸内的压力油发生泄漏时，蓄能器气囊内的压缩氮气会推动活塞向右运动，保证板片能够继续得到压紧，减少油泵的开启频次。

效果评述：采用气囊式蓄能器的方法不但可以降低油缸内液压油的压力，而且其在系统压力高时系统对蓄能器冲油，系统压力低时蓄能器对液压缸冲油，更好地稳定了液压缸的压力。