FT3080泥炮液壓控制系統優化改進

肖先金

摘 要：高爐爐前泥炮設備是高爐冶煉的關鍵設備，因其液壓系統控制元件為手動換向閥，在現場實際操作過程存在諸多不便，文章主要介紹為完成5#1050m3高爐爐前泥炮設備的自動控制，對爐前泥炮液壓系統及控制回路進行一系列優化改進。

關鍵詞：泥炮；液壓系統；控制回路

中圖分類號：TF57 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）22-0050-02

1 改造前泥炮液壓系統控制原理分析

煉鐵廠5#高爐爐前FT3080泥炮主要由轉炮機構和打泥機構組成，泥炮主要工作原理為：打泥機構經轉炮機構旋轉至鐵口處進行打泥堵口，其中轉炮與打泥動作均依靠液壓系統進行控制。圖1為改造前爐前泥炮液壓系統控制原理，該系統由三臺（兩用一備）斜軸式手動變量柱塞泵供油，通過時溢流插裝閥調節系統壓力至22MPa，經方向插裝閥和切換閥，將壓力油液輸送至泥炮閥臺（共兩組閥臺，一組控制泥炮打泥機構、一組控制泥炮轉炮機構），兩組閥臺均采用手動換向閥（型號：DMG-06-3C60-50）進行控制，與打泥機構的閥臺工作原理（換向閥直接控制）不同，轉炮機構的閥臺控制原理主要是采用差動回路和保壓回路來控制油缸動作。

2 泥炮液壓系統具體改造

2.1 換向閥的選擇

換向閥在液壓系統中是一種控制調節元件。其主要功用是通過改變油流方向進而控制執行元件的運動方向，是液壓系統中必不可少的方向控制閥，因此在液壓系統設計過程中應充分考慮各類換向閥的功能特點，合理加以選用，這是避免設計缺陷、保證液壓系統正常工作的關鍵。

此次改造的目的主要是將原液壓系統的手動換向閥更換成電液換向閥，便于電氣進行遠程遙控操作泥炮。該電液換向閥的選擇具體如下：（1）因泵站不變，即提供油液的壓力與流量不變，且因手動換向閥DMG-06系列與DSHG-06系列換向閥壓降特性曲線相同，故選取DSHG-06-3C60系列電液換向閥；（2）由于主油路塊及其余各液壓閥塊利舊，為不影響系統正常工作，電液換向閥需采用內控外泄式；（3）為防止因電液換向閥故障，導致泥炮無法進行堵口作業，所選的電液換向閥需自帶應急手柄，方便爐前操作人員在電氣故障時，可手動應急操作泥炮；（4）電液換向閥由電磁換向閥和液動換向閥組成，其中電磁換向閥起先導作用，即用來改變液動換向閥控制壓力油的方向。本次選取的DSHG-06-3C60系列電液換向閥的先導閥為DSG-01-3C4電磁換向閥，通過分析DSG-01-3C4電磁換向閥的壓降特性，流量至63L/min時，壓降達到約1MPa，為不影響電磁換向閥正常工作，要求電磁換向閥的P口流量可調節。

2.2 控制回路改進

本次改造選擇的電液換向閥為M型中位機能且內控外泄式，由于先導閥的P口與主閥的P口是相通的，當電液換向閥主閥閥芯處在中間位置時，泵處卸荷狀態，即主閥閥芯在中位時，主油路不能為控制油路提供主閥芯換向所需的控制壓力，進而無法推動電液換向閥內的主閥（即液動換向閥）閥芯動作，導致液壓系統無法正常工作。為解決因M型中位機能電液換向閥造成的問題，計劃在系統回油路上增設單向閥，由單向閥的開啟壓力作為系統的背壓，保證控制油路上有壓力。單向閥的選擇具體如下：

式中：V1-回轉油缸活塞運行速度；V2-打泥油缸活塞運行速度；L1-回轉油缸行程；L2-打泥油缸有效工作行程；t1-回轉油缸活塞桿滿行程伸出時所需時間；t2-打泥油缸有效工作行程所需時間；A1-回轉油缸活塞面積；A2-回轉油缸有桿腔有效面積；A3-打泥油缸活塞面積；Q1-回轉油缸無桿腔流量；Q2-回轉油缸有桿腔流量；△Q-主壓力油路所需提供流量；Q3-打泥油缸無桿腔流量。

經上述計算可得出主壓力油路所需提供最大流量為Q3=396L/min，通過單向閥的壓降特性可知，需選擇通徑為30的單向閥，最終選取型號為S30A52B的單向閥作為系統的背壓閥。

2.3 改造后泥炮液壓控制系統工作原理

結合以上所述，改造后的泥炮液壓系統控制原理如圖2所示，該液壓控制系統正常使用情況下，主要通過遙控器遠程遙控電液換向閥對泥炮進行進炮、打泥、退炮和退泥操作，如遇到電氣故障（如遙控器損壞、電磁線圈燒損及電氣系統故障等）時，操作人員可通過電液換向閥上的應急手柄進行手動應急操作，以保證設備正常運行；如圖2所示，單向閥組（一備一用）由兩組單向閥和高壓球閥組成，正常使用過程只使用一組，當一組單向閥的彈簧失效后，即系統回油背壓減小到無法滿足電液換向閥正常工作的控制油壓后，可切換至另一組使用。

3 結束語

5#高爐爐前FT3080泥炮液壓控制系統經過本次改進，并配上電氣自動控制系統投入使用后，操作人員只需攜帶遠程遙控器便可對爐前泥炮進行控制，無需每次操作泥炮時，均要至泥炮閥臺前進行操作，有效的減少爐前操作人員的工作量，提高工作效率。

參考文獻：

[1]歐陽克誠.四搖桿式液壓泥炮機構優化設計[J].冶金設備，2000（03）.

[2]張興中，任廷志.DDS式全液壓泥泡運動狀態數學模型的研究[J].河北冶金，1999（06）.

[3]任廷志，張興中，吳忠鈴.DDS式全液壓泥炮運動狀態控制數學模型的建立[J].東北重型機械學院學報，1994（04）.