FT3080泥炮液压控制系统优化改进

肖先金

摘 要：高炉炉前泥炮设备是高炉冶炼的关键设备，因其液压系统控制元件为手动换向阀，在现场实际操作过程存在诸多不便，文章主要介绍为完成5#1050m3高炉炉前泥炮设备的自动控制，对炉前泥炮液压系统及控制回路进行一系列优化改进。

关键词：泥炮；液压系统；控制回路

中图分类号：TF57 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）22-0050-02

1 改造前泥炮液压系统控制原理分析

炼铁厂5#高炉炉前FT3080泥炮主要由转炮机构和打泥机构组成，泥炮主要工作原理为：打泥机构经转炮机构旋转至铁口处进行打泥堵口，其中转炮与打泥动作均依靠液压系统进行控制。图1为改造前炉前泥炮液压系统控制原理，该系统由三台（两用一备）斜轴式手动变量柱塞泵供油，通过时溢流插装阀调节系统压力至22MPa，经方向插装阀和切换阀，将压力油液输送至泥炮阀台（共两组阀台，一组控制泥炮打泥机构、一组控制泥炮转炮机构），两组阀台均采用手动换向阀（型号：DMG-06-3C60-50）进行控制，与打泥机构的阀台工作原理（换向阀直接控制）不同，转炮机构的阀台控制原理主要是采用差动回路和保压回路来控制油缸动作。

2 泥炮液压系统具体改造

2.1 换向阀的选择

换向阀在液压系统中是一种控制调节元件。其主要功用是通过改变油流方向进而控制执行元件的运动方向，是液压系统中必不可少的方向控制阀，因此在液压系统设计过程中应充分考虑各类换向阀的功能特点，合理加以选用，这是避免设计缺陷、保证液压系统正常工作的关键。

此次改造的目的主要是将原液压系统的手动换向阀更换成电液换向阀，便于电气进行远程遥控操作泥炮。该电液换向阀的选择具体如下：（1）因泵站不变，即提供油液的压力与流量不变，且因手动换向阀DMG-06系列与DSHG-06系列换向阀压降特性曲线相同，故选取DSHG-06-3C60系列电液换向阀；（2）由于主油路块及其余各液压阀块利旧，为不影响系统正常工作，电液换向阀需采用内控外泄式；（3）为防止因电液换向阀故障，导致泥炮无法进行堵口作业，所选的电液换向阀需自带应急手柄，方便炉前操作人员在电气故障时，可手动应急操作泥炮；（4）电液换向阀由电磁换向阀和液动换向阀组成，其中电磁换向阀起先导作用，即用来改变液动换向阀控制压力油的方向。本次选取的DSHG-06-3C60系列电液换向阀的先导阀为DSG-01-3C4电磁换向阀，通过分析DSG-01-3C4电磁换向阀的压降特性，流量至63L/min时，压降达到约1MPa，为不影响电磁换向阀正常工作，要求电磁换向阀的P口流量可调节。

2.2 控制回路改进

本次改造选择的电液换向阀为M型中位机能且内控外泄式，由于先导阀的P口与主阀的P口是相通的，当电液换向阀主阀阀芯处在中间位置时，泵处卸荷状态，即主阀阀芯在中位时，主油路不能为控制油路提供主阀芯换向所需的控制压力，进而无法推动电液换向阀内的主阀（即液动换向阀）阀芯动作，导致液压系统无法正常工作。为解决因M型中位机能电液换向阀造成的问题，计划在系统回油路上增设单向阀，由单向阀的开启压力作为系统的背压，保证控制油路上有压力。单向阀的选择具体如下：

式中：V1-回转油缸活塞运行速度；V2-打泥油缸活塞运行速度；L1-回转油缸行程；L2-打泥油缸有效工作行程；t1-回转油缸活塞杆满行程伸出时所需时间；t2-打泥油缸有效工作行程所需时间；A1-回转油缸活塞面积；A2-回转油缸有杆腔有效面积；A3-打泥油缸活塞面积；Q1-回转油缸无杆腔流量；Q2-回转油缸有杆腔流量；△Q-主压力油路所需提供流量；Q3-打泥油缸无杆腔流量。

经上述计算可得出主压力油路所需提供最大流量为Q3=396L/min，通过单向阀的压降特性可知，需选择通径为30的单向阀，最终选取型号为S30A52B的单向阀作为系统的背压阀。

2.3 改造后泥炮液壓控制系统工作原理

结合以上所述，改造后的泥炮液压系统控制原理如图2所示，该液压控制系统正常使用情况下，主要通过遥控器远程遥控电液换向阀对泥炮进行进炮、打泥、退炮和退泥操作，如遇到电气故障（如遥控器损坏、电磁线圈烧损及电气系统故障等）时，操作人员可通过电液换向阀上的应急手柄进行手动应急操作，以保证设备正常运行；如图2所示，单向阀组（一备一用）由两组单向阀和高压球阀组成，正常使用过程只使用一组，当一组单向阀的弹簧失效后，即系统回油背压减小到无法满足电液换向阀正常工作的控制油压后，可切换至另一组使用。

3 结束语

5#高炉炉前FT3080泥炮液压控制系统经过本次改进，并配上电气自动控制系统投入使用后，操作人员只需携带远程遥控器便可对炉前泥炮进行控制，无需每次操作泥炮时，均要至泥炮阀台前进行操作，有效的减少炉前操作人员的工作量，提高工作效率。

参考文献：

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[2]张兴中，任廷志.DDS式全液压泥泡运动状态数学模型的研究[J].河北冶金，1999（06）.

[3]任廷志，张兴中，吴忠铃.DDS式全液压泥炮运动状态控制数学模型的建立[J].东北重型机械学院学报，1994（04）.