高炉炉顶液压站稳压系统的改进

李倩倩 丁立轩 王洪璐 李双波

摘要：高炉炉顶液压站系统压力受季节气候变化影响，在执行阀门多阀频繁动作时会出现系统压力异常引起的停机。经过分析，活塞式蓄能器氮气压力会受到热胀冷缩的影响发生变化引起流量供应不足，活塞式蓄能器也存在脉动吸收不充分的因素，笔者提出增加一组皮囊式蓄能器，与活塞式蓄能器并联安装，有效解决了由氮气压力随环境变化导致的充能不足的问题，皮囊式与活塞式蓄能器功能互补，保证了炉顶液压系统的稳压功能。

关键词：液压系统 蓄能器 并联 稳压

1、引言

炼铁高炉炉顶均压放散设备及布料阀门均为液压阀门，由炉顶液压站内液压系统提供控制油液来控制炉顶设备的动作方向、速度等参数，需要液压系统提供合理的和稳定的流量使其动作准确和平稳。炉顶液压系统在炉顶设备多阀同时或者频繁动作时，液压系统流量供应不稳定，容易出现液压系统压力波动过大造成的停机，从而影响高炉稳定运行。

2、炉顶液压系统原理

液压原理如图1所示，柱塞泵供出压力11Mpa左右的压力油，电磁溢流阀起到安全泄荷作用，油液通过单向阀、出油口截门、蓄能器到液压阀台，液压阀台控制换向及执行机构速度[1]，其中蓄能器为活塞式蓄能器，蓄能器配有安全溢流阀块用于安全泄荷及泄压所用，配有4台50L的氮气瓶，充装氮气压力约为9Mpa左右，蓄能器在系统中起到缓冲振动和补充能量的作用。

炉顶上下密封阀、翻板阀、均压放散阀及煤气回收阀等都由液压系统控制油缸执行开关，液压站由两台柱塞泵提供液压能，两台泵一用一备，液压油通过溢流阀、蓄能器到液压阀台，其中溢流阀起安全泄荷作用，蓄能器起稳压和消除脉动作用。在阀台上油路分支均包含维修阀、换向阀、单向节流阀、液压锁等液压控制阀。上下密封阀、均压放散阀的油路均包含两位四通换向阀、单向节流阀控制;料流调节阀包含比例控制和常规阀两油路，比例控制阀油路包含比例换向阀、先导换向阀、液控单向阀等，先导阀是打通油路作用，比例调定节流阀开度，常规阀油路为应急备用油路包含电液换向阀、液压锁、单向节流阀等;事故放散阀、800放散阀油路均包含三位四通换向阀、液压锁、单向节流阀等。

3、问题提出

活塞式蓄能器氮气压力上腔为氮气，氮气压力充装在系统压力的80%，下腔为动力油液，功能是在设备多阀动作时蓄能器可以补充所需的流量，前提是氮气压力在合理区间，保持在系统压力的80%。虽然活塞式蓄能器可以承受很大的压力波动，串联气瓶组可以提高有效容积，但是一般活塞式蓄能器在小于13Mpa的工作环境下受惯性影响很大，活塞式蓄能器不适于在低压情形下用于吸收脉动，且由于季节性气候的影响，氮气瓶内气体受热胀冷缩的影响使氮气压力值波动，油液粘度也会受温度影响发生变化，在多阀动作时会发生系统流量不足、油泵压力有较大波动或者油泵升压异常，甚至会引起的液压系统停机。

4、炉顶液压站稳压系统改进

炉顶设备在下料时各阀门按顺序动作频率较高，需要液压系统提供的油液流量充足，突显蓄能器蓄能的重要作用，氮气量是决定蓄能能力的重要因素。在天气变化温差极大的环境，氮气瓶内的氮气受热胀冷缩的影响使蓄能器内的氮气压力与系统油泵输出的油压不能很好的匹配，导致即使人工频繁的放气和充气也满足不了现场需求的及时性。

炉顶液压站活塞式蓄能器容积为50L，系统压力为10-12Mpa。如果设法扩大蓄能器有效容积，即增加一组蓄能器，蓄能器内油液容积增大便会抵消氮气压力和油液粘度随温度的变化的影响，能够实现蓄能器对系统的有效稳压和提供动力油作用。

如图2所示，在原液压系统功能不变的情况下，增加一组皮囊式蓄能器，其特点是与原有活塞式蓄能器并联，其中皮囊式蓄能器氮气压力补充至系统压力70%左右，油泵输出油液同时进入活塞式蓄能器与皮囊式蓄能器，两种蓄能器同时起到稳压作用，也会产生充能和吸收脉动的效果。皮囊式蓄能器特点是惯性小、反应灵敏，适合消除脉动[2]，与活塞式蓄能器在低压情况下吸收脉动差形成互补。

5、结语

活塞式蓄能器与皮囊式蓄能器结合使用可以更好的保護液压系统设备稳定运行，蓄能器内油液容积增大便会抵消氮气压力和油液粘度随温度的变化的影响，能够更好的消除脉动，实现蓄能器对液压系统的有效稳压和提供辅助油源作用。通过改进，产生以下效益：（1）防止在多阀频繁动作过程出现流量不稳造成压力波动过大造成的停机;（2）改造后蓄能器氮气压力稳定，不需要季节性的放气和充气操作，节省氮气消耗量和工时浪费，且放气过程有大量氮气排至大气，需要严格的措施才能保证安全，改造后不需要定期排气则大大提高了设备维护的安全效益;（3）由于压力的波动，现有状态的蓄能器使用中出现密封及内部零件损坏等现象，改造后备件使用寿命会得到延长。

参考文献

[1]炉顶液压站说明书.2008.21.

[2]谷振云.带储气瓶的活塞式蓄能器的应用.重型机械.2001（2）.6.