不同工况下压滤机液压系统的选型与工作特性的分析

2020-03-14张赟

机械管理开发 2020年1期

张赟

（西山煤电西曲矿选煤厂，山西古交 030200）

引言

煤炭作为我国能源结构的重要组成部分，其对我国国民经济的增长具有不可忽略的作用。选煤厂作为煤炭加工中的一个重要环节，其主要功能是对综采工作面的煤炭进行分选，以确保不同质量要求的煤炭应用于不同的行业需求。压滤机作为选煤厂中的关键设备，在全球能源及环保行业飞速发展的同时被广泛应用。压滤机的主要功能是实现煤炭固液相的分离[1]。在一定程度上，压滤机的特性直接决定煤炭最终的分选质量和效果。故，开展对压滤机工作特性的分析工作是十分有必要的，是改进压滤机结构及工艺的基础。本文着重对不同工况下压滤机液压系统的工作特性进行分析。

1 压滤机液压系统的概述

本文所研究的压滤机为板框压滤机，其主要结构包括机架、压紧机构和压滤机构。压紧机构是在液压缸的作用下带动滤板压紧物料。本文所研究的液压系统包括压紧机构的液压缸和翻板装置的液压缸。根据我厂压滤机的工作任务，特选定如表1所示的液压缸参数。

2 液压系统元器件的选型

2.1 液压泵的选型

不同功能液压缸所选用的液压泵的类型不同。压紧油缸选用恒功率变量泵，翻板油缸选用定量泵[2]。

2.1.1 压紧油缸液压泵的选型

根据系统需求，压紧液压系统元件的最大工作压力为18 MPa，考虑液压泵出口和执行元件入口之间的压力损失为0.5 MPa，则得出液压泵的最大工作压力为18.5 MPa。根据液压泵的额定工作压力应高于其最大工作压力的20%～60%，可得出压紧液压泵的额定工作压力=18.5×（1+25%）=23 MPa。

表1 液压缸参数

根据液压泵额定压力的计算结果，选用压紧液压泵的型号为PPA12N00的恒功率变量柱塞泵，该柱塞泵的额定压力为28 MPa，额定转速为2 000 r/min。

2.1.2 翻板油缸液压泵的选型

根据系统需求，翻板液压系统元件的最大工作压力为7 MPa，考虑液压泵出口和执行元件入口之间的压力损失为0.5 MPa，则得出液压泵的最大工作压力为7.5 MPa。根据液压泵的额定工作压力应高于其最大工作压力的20%～60%，则可得出翻板液压泵的额定工作压力=18.5×（1+25%）=10 MPa。

根据液压泵额定压力的计算结果，选用翻板液压泵的型号为RAB01MB的定量齿轮泵，该齿轮泵的额定压力为25 MPa，额定转速为3 500 r/min。

2.2 液压系统辅件的选型

分析不同工况下压滤液压系统工作特性需建立液压模型，故需明确液压系统中各类元器件的类型及相关参数[3]。压滤机液压系统中涉及到的辅件类型及相关参数如下页表2所示。

3 压滤机液压系统工作特性分析

3.1 压紧液压系统保压工况工作特性的仿真分析

根据压紧液压系统原理图，建立如下页图1所示的压紧液压系统仿真模型。

表2 液压系统辅件类型及参数

图1 压紧液压系统仿真模型

如图1所示，蓄能器设定的开启压力为10 MPa，即当系统的压力达到10 MPa时，蓄能器动作开始充液操作，直到蓄能器的压力值达到23 MPa时，蓄能器停止充液操作，此时压紧液压系统进入保压工作状态。

压紧液压系统中蓄能器在保压工况下动态特性仿真结果如图2所示。

如图2所示，当在66 s左右系统达到蓄能器开启压力时，蓄能器开始充液，此时蓄能器的压力从10 MPa（100 bar）不断增加，与此同时蓄能器内气体体积不断减小；当蓄能器压力达到23 MPa（230 bar）时，蓄能器停止充液，此时蓄能器的压力和体积恒定不变，此时压紧液压系统处于保压工况。

3.2 压紧液压系统泄压工况工作特性的仿真分析

图2 蓄能器动态特性分析

为确保压滤机液压系统的安全性，需根据工作需求对系统进行泄压操作，泄压操作完成后对其压紧油缸进行返回动作[4]。否则，在未泄压情况下对压紧油缸进行返回动作时会对液压系统造成较大的冲击，进而对液压系统造成损坏。

压紧液压系统泄压返回工况的仿真模型如图3所示。

图3 压紧液压系统泄压返回工况的仿真模型

如图3所示，当电磁球阀得电后，压紧油缸开始泄压动作，当油缸内的油压降为零时，此时压紧油缸开始返回动作[5]。当压紧油缸返回行程达到5～10 cm时，返回动作停止。

压紧液压系统泄压操作时其对应油缸内的压力变化曲线如下页图4所示。

如图4所示，压紧液压系统在大约71 s时开启泄压操作，并在大约100 s时系统泄压操作完成，此时液压油缸开始返回操作。

经对压滤机压紧液压系统保压和泄压阶段的动态特性进行仿真分析可知，该压滤机能够按照预定设计流程工作，即无需对当前的液压系统进行改造。

4 结语

压滤机作为选煤厂的关键设备之一，其运行效率及效果直接决定选煤厂最终的分选效果和质量。压滤机液压系统作为设备的关键分系统，其动态性能决定着压滤机的工作性能。通过对压滤机液压系统的液压泵、油滤器、蓄能器等部件进行选型设计，对保压、泄压工况下的动态特性进行仿真分析可得，所设计的压滤机液压系统能够满足实际生产需求。