不同工況下壓濾機液壓系統的選型與工作特性的分析

張 赟

（西山煤電西曲礦選煤廠， 山西 古交 030200）

引言

煤炭作為我國能源結構的重要組成部分，其對我國國民經濟的增長具有不可忽略的作用。選煤廠作為煤炭加工中的一個重要環節，其主要功能是對綜采工作面的煤炭進行分選，以確保不同質量要求的煤炭應用于不同的行業需求。壓濾機作為選煤廠中的關鍵設備，在全球能源及環保行業飛速發展的同時被廣泛應用。壓濾機的主要功能是實現煤炭固液相的分離[1]。在一定程度上，壓濾機的特性直接決定煤炭最終的分選質量和效果。故，開展對壓濾機工作特性的分析工作是十分有必要的，是改進壓濾機結構及工藝的基礎。本文著重對不同工況下壓濾機液壓系統的工作特性進行分析。

1 壓濾機液壓系統的概述

本文所研究的壓濾機為板框壓濾機，其主要結構包括機架、壓緊機構和壓濾機構。壓緊機構是在液壓缸的作用下帶動濾板壓緊物料。本文所研究的液壓系統包括壓緊機構的液壓缸和翻板裝置的液壓缸。根據我廠壓濾機的工作任務，特選定如表1所示的液壓缸參數。

2 液壓系統元器件的選型

2.1 液壓泵的選型

不同功能液壓缸所選用的液壓泵的類型不同。壓緊油缸選用恒功率變量泵，翻板油缸選用定量泵[2]。

2.1.1 壓緊油缸液壓泵的選型

根據系統需求，壓緊液壓系統元件的最大工作壓力為18 MPa，考慮液壓泵出口和執行元件入口之間的壓力損失為0.5 MPa，則得出液壓泵的最大工作壓力為18.5 MPa。根據液壓泵的額定工作壓力應高于其最大工作壓力的20%～60%，可得出壓緊液壓泵的額定工作壓力=18.5×（1+25%）=23 MPa。

表1 液壓缸參數

根據液壓泵額定壓力的計算結果，選用壓緊液壓泵的型號為PPA12N00的恒功率變量柱塞泵，該柱塞泵的額定壓力為28 MPa，額定轉速為2 000 r/min。

2.1.2 翻板油缸液壓泵的選型

根據系統需求，翻板液壓系統元件的最大工作壓力為7 MPa，考慮液壓泵出口和執行元件入口之間的壓力損失為0.5 MPa，則得出液壓泵的最大工作壓力為7.5 MPa。根據液壓泵的額定工作壓力應高于其最大工作壓力的20%～60%，則可得出翻板液壓泵的額定工作壓力=18.5×（1+25%）=10 MPa。

根據液壓泵額定壓力的計算結果，選用翻板液壓泵的型號為RAB01MB的定量齒輪泵，該齒輪泵的額定壓力為25 MPa，額定轉速為3 500 r/min。

2.2 液壓系統輔件的選型

分析不同工況下壓濾液壓系統工作特性需建立液壓模型，故需明確液壓系統中各類元器件的類型及相關參數[3]。壓濾機液壓系統中涉及到的輔件類型及相關參數如下頁表2所示。

3 壓濾機液壓系統工作特性分析

3.1 壓緊液壓系統保壓工況工作特性的仿真分析

根據壓緊液壓系統原理圖，建立如下頁圖1所示的壓緊液壓系統仿真模型。

表2 液壓系統輔件類型及參數

圖1 壓緊液壓系統仿真模型

如圖1所示，蓄能器設定的開啟壓力為10 MPa，即當系統的壓力達到10 MPa時，蓄能器動作開始充液操作，直到蓄能器的壓力值達到23 MPa時，蓄能器停止充液操作，此時壓緊液壓系統進入保壓工作狀態。

壓緊液壓系統中蓄能器在保壓工況下動態特性仿真結果如圖2所示。

如圖2所示，當在66 s左右系統達到蓄能器開啟壓力時，蓄能器開始充液，此時蓄能器的壓力從10 MPa（100 bar）不斷增加，與此同時蓄能器內氣體體積不斷減小；當蓄能器壓力達到23 MPa（230 bar）時，蓄能器停止充液，此時蓄能器的壓力和體積恒定不變，此時壓緊液壓系統處于保壓工況。

3.2 壓緊液壓系統泄壓工況工作特性的仿真分析

圖2 蓄能器動態特性分析

為確保壓濾機液壓系統的安全性，需根據工作需求對系統進行泄壓操作，泄壓操作完成后對其壓緊油缸進行返回動作[4]。否則，在未泄壓情況下對壓緊油缸進行返回動作時會對液壓系統造成較大的沖擊，進而對液壓系統造成損壞。

壓緊液壓系統泄壓返回工況的仿真模型如圖3所示。

圖3 壓緊液壓系統泄壓返回工況的仿真模型

如圖3所示，當電磁球閥得電后，壓緊油缸開始泄壓動作，當油缸內的油壓降為零時，此時壓緊油缸開始返回動作[5]。當壓緊油缸返回行程達到5～10 cm時，返回動作停止。

壓緊液壓系統泄壓操作時其對應油缸內的壓力變化曲線如下頁圖4所示。

如圖4所示，壓緊液壓系統在大約71 s時開啟泄壓操作，并在大約100 s時系統泄壓操作完成，此時液壓油缸開始返回操作。

經對壓濾機壓緊液壓系統保壓和泄壓階段的動態特性進行仿真分析可知，該壓濾機能夠按照預定設計流程工作，即無需對當前的液壓系統進行改造。

4 結語

壓濾機作為選煤廠的關鍵設備之一，其運行效率及效果直接決定選煤廠最終的分選效果和質量。壓濾機液壓系統作為設備的關鍵分系統，其動態性能決定著壓濾機的工作性能。通過對壓濾機液壓系統的液壓泵、油濾器、蓄能器等部件進行選型設計，對保壓、泄壓工況下的動態特性進行仿真分析可得，所設計的壓濾機液壓系統能夠滿足實際生產需求。

圖4 壓緊液壓系統泄壓油缸內壓力變化曲線