雙保壓回路液壓站設計

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引言

液壓站是液壓系統中重要的部件總成，整個液壓系統的動力輸出都來自于液壓站，因此液壓站設計的可靠性和穩定性對整個液壓系統影響很大。一套設備的液壓系統往往對液壓站有如下要求：油壓穩定，不能有太大波動；油液溫度不能太高；外部電源突然斷電或出現系統出現故障時能給油缸等動力元件提供可靠保護。因此，一個可靠性高、穩定性好的液壓站對整個液壓系統和設備穩定運行至關重要。

根據本研究液壓站的特點，下面從液壓站原理出發對液壓站的設計進行介紹。

1　液壓站原理

液壓站按單一故障保護原則設計，設計兩套回路，其中一套作為備用回路以便在其中一套回路發生故障時保證系統正常供油，圖1為液壓站系統原理圖。如圖1 所示，液壓站有A、B兩條相同回路，其中B回路為備用回路，正常工作時只有A回路運行，只有當A回路出現故障時，B回路才啟動工作。在正常工作時，A回路中電機啟動帶動液壓泵供油，輸出壓力，同時為蓄能器充油，經過單向閥，再經過減壓閥調節壓力達到系統需要的準確壓力。當系統內液壓動力元件停止工作時，由蓄能器為整個回路提供壓力保障，保證系統內維持穩定壓力，蓄能器處壓力繼電器檢測蓄能器壓力，當蓄能器內壓力達到最大設定值時電機停止轉動，液壓泵停止供油，當蓄能器內壓力沒達到最大設定值時，液壓泵繼續為蓄能器充油直至達到蓄能器最大設定壓力值。當液壓站再次工作時，先由充滿壓力的蓄能器為系統供油，輸出壓力，同時蓄能器內壓力降低，此時電機啟動為蓄能器充油，同時為系統供油輸出壓力。蓄能器能夠保證系統內壓力維持在一定的范圍內，維持系統壓力的穩定；油液經過減壓閥降壓后，油液壓力脈動變小，在降壓輸出準確壓力的同時還起到穩壓的作用。

1.油箱　2.液壓泵　3.單向閥　4.壓力繼電器　5.比例減壓閥 6.安全閥　7.蓄能器　8.壓力表　9.截止閥

液壓站A、B兩回路之間的切換是依靠兩回路減壓閥設定壓力值不同來實現的。A回路減壓閥設定壓力值高于B回路壓力值，這樣在A回路工作時，B回路由于減壓壓力值低于A回路供油壓力，所以在供油口處B回路不會供油，當A回路出現故障時，由于供油口壓力值降低，當供油口壓力下降到小于B回路減壓閥設定壓力值時，此時B回路經減壓閥后壓力大于供油口出壓力，B回路開始工作供油，實現了A、B兩回路之間的自動切換。

2　液壓站結構設計

2.1　液壓站結構布局

液壓站的總體布置方式分為集中式和分散式兩種，如圖2 所示，為液壓站的結構布局形式。

液壓站的設計布局需要在滿足液壓系統功能前提下，盡可能地減小液壓站振動，保證液壓站的穩定。如果液壓站采用分散布置則會造成資源浪費、油管和線路雜亂的問題，而且會給檢修帶來困難。從降低液壓站振動對液壓系統的影響方面考慮，同時為了液壓站布局美觀和檢修方便，采用獨立的集中式布置更為合理有效。

2.2　液壓站主要部件

1) 液壓動力裝置

液壓站的動力來自于液壓動力源裝置， 其主要由液壓泵、蓄能器和液壓油箱組成。液壓動力源裝置是液壓站的重要組成部分，很多液壓系統油壓不穩定，液壓站噪聲大，故障多，其很大部分原因是這部分設計不合理導致。本液壓站的動力裝置中，采用了液壓泵和蓄能器共同作為動力輸出的設計，液壓泵為蓄能器提供儲存的能量，蓄能器則通過儲存的能量保證在泵不工作的情況下維持系統的油液供應和壓力穩定，同時蓄能器還起到應急供油的作用。

圖2　液壓站結構布局圖

2) 液壓控制裝置

液壓控制裝置是液壓系統中各類控制閥及其連接件的統稱，而各類液壓元件的連接又有管式連接、板式連接和集成連接三種。本液壓站液壓控制裝置采用集成連接，將各個閥門集成連接在一塊整體閥板上，如圖3所示，為液壓控制裝置組件圖。這種集成的液壓控制裝置，沒有了各個閥門之間管路的連接，增加了閥門安裝的空間，提高了控制裝置整體的可靠性。

圖3　液壓控制裝置組件圖

3　液壓站安全保護措施

液壓站安全保護措施設置如下。

1) 供油壓力監測及安全保護

在液壓站供油口端的不同位置設置兩套相互獨立的壓力監測裝置，保證在其中一套壓力檢測裝置出現故障時，另一套能正常工作。

供油口同時設置兩路獨立的觸發壓力可調的安全閥，觸發壓力均設定為系統工作最高壓力，以保證在減壓閥失效導通、液壓用戶設備沖擊等工況下進油口壓力不超過系統最高工作壓力。當出現上述工況時，檢測供油口油壓達到最高檢測壓力值，回路會發出報警，同時工作回路電機停止工作，供油口壓力降低，回路自動切換至備用回路工作；當液壓站出現管路或元件泄漏時，導致供油口壓力降低，供油口壓力檢測低于設定值時，發出報警，回路自動切換至備用回路工作。

如果該安全閥本身事故導致供油口供油不正常，可通過手動關閉該回路的終端截止閥將其斷開。在檢修期間，供油口部分的壓力可以通過調整這兩個安全閥的觸發壓力來卸壓。

2) 蓄能器壓力監測

每套回路的蓄能器部分均設置兩套壓力監測裝置，一套為可遠程傳遞的電信號，一套為就地顯示信號。此部分的監測信號能就地觀測，同時能進行遠程傳遞并作為液壓泵電機的控制信號。當檢測到油壓值到達蓄能器最高壓力，液壓泵停止工作；當檢測到油壓值低于蓄能器最高壓力，液壓泵開始工作，為蓄能器和系統供油。

3) 蓄能器溢流和卸壓裝置

在每套回路的蓄能器設置可調壓力的溢流閥。正常工作狀態下，此溢流閥的觸發壓力設置為蓄能器的最高工作壓力，保證在液壓泵電機無法停止的事故情況下蓄能器內的壓力不超過最高工作壓力。在回路發生故障時，回路切換完成后可以調整溢流閥的觸發壓力將蓄能器內壓力降低到最低，再打開蓄能器與回油過濾器之間的截止閥，能夠將蓄能器內的油液送回油箱，便可對蓄能器進行檢查維修。

4) 液壓站的減震

在液壓站支架底部四個支撐腿位置，每個支撐腿下面安裝有一個減震墊，減震墊通過地腳螺栓固定在地面上，這樣降低了地震或發生外部震動情況下對液壓站的影響，保證了液壓站在發生此類情況下的完整性和穩定性。

4　結論

本液壓站采用雙保壓回路的設計，兩條回路之間自動切換，大大提高了液壓站的穩定性和可靠性。這種保壓回路的設計不僅保證了系統油壓的穩定，同時通過采用蓄能器保壓降低了液壓站能量的浪費，節約了能源。本液壓站回路安全措施的設計上也能夠滿足液壓站在各種事故情況下的監控、報警和安全保護，保證了整個液壓站的安全可靠。

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