论文液压系统在铝电解多功能天车上的应用

液压系统在铝电解多功能机组上的应用张备战（河南中孚实业铝业一分公司 河南 巩义 451200）摘要：液压系统是铝电解多功能机组的关键组成部分，负责完成多功能机组的主要工作。本文对博派白源液压系统的结构、功能、调试、维护、常见故障及解决办法作了详细阐述，多功能机组上的应用关键词：博派白源派克调试多功能机组流量调节器压力调节器维护故障目前国内铝行业发展如雨后春笋般突飞猛进，老企业也不断地改造扩大产能，特别是大型预焙电解槽的出现，对铝电解多功能机组的要求也越来越高，各企业都视先进的设备为第一生产力，作为企业发展竞争的首要优势。 铝电解多功能机组是预焙阳极铝电解生产的专用、关键设备。它能完成预焙阳极铝电解槽的大多数工艺操作，打壳、覆盖氧化铝、更换阳极、出铝、辅助提升阳极母线、在安装和检修电解槽时吊运电解槽上部结构和下部槽壳、其它零星吊运等。多功能机组在实现这些动作主要有电器部分和液压系统来完成。目前国产多功能机组的大部分液压系统采用的都是了广州博派白源液压设备有限公司的产品，其中主体件液压泵和个种阀件为德国派克公司产品，经多年适应性改进，使用效果非常好，完全满足电解天车各液压功能装置作业要求。一、铝电解多功能机组液压系统主要技术参数及技术性能1. 公称流量、压力公称流量: Q主泵=46.7L/Min Q辅泵= 9 L/Min压 力: P主泵=21Mpa P辅泵=16Mpa2. 油泵：变量轴向柱塞泵(1) 主泵 型 号:PV032R1K1A4NFTZ-PVAC1PTMNS额定压力：35Mpa 公称排量：32ml/r转 速：2400r.p.m 功 能：带双阀压力和流量补偿器，综合负载传感(流量)补偿器和遥控压力补偿器。(2) 辅泵型 号：P11A1 额定压力：23Mpa 公称排量：7.0ml/r转 速：4000r.p.m3. 电动机(1) 型 号：Y160L-4 额定功率：15KW (2) 转 速：1460r/min 电源：3380V/50Hz4. 油箱几何容积：300L 工作容积：250L5. 工作介质： YB-N46#抗磨液压油 (带液压打击头的天车使用介质为：好富顿130)6. 工作介质温度范围： 15757. 油-空气热交换器：型 号: SCA2S/28/1.0/M/A1 额定压力:1.5Mpa 最大流量:40L/ 空气流量:1200m3/h电机功率:1.5KW 电 源:3380V/50Hz二、 液压站结构1 16 2 153 144 135 126 11 10 97 8 1.工具回转马达双平衡阀 2.耐震压力表 3.电接点温度表 4.油箱 5.泵组 6.集油盘7.接线端子箱 8.电动机 9.流量控制回路10.压力控制回路 11.工具和阳极控制阀组 12.呼吸器 13.液位计 14.打壳机构控制阀组 15.回油滤油装置 16.油-空气热交换器 三、各主要功能组成部份(一)泵组(图1)1 2 3 4 5 6 7 8 9 1.辅泵出油口P12.辅泵3.主泵流量反馈出口PF4.主泵压力反馈出口PP5.压力调节器6.负载传感流量调节器7.负载传感压力调节器8.主泵9.主泵出油口P2l 压力调节器: 顺时针旋转为调高压力，逆时针旋转为调低压力，并调定压力21MPal 负载传感流量调节器：顺时针旋转为调小流量，逆时针旋转为调大流量l 负载传感压力调节器：顺时针旋转为调高压力，逆时针旋转为调低压力l 各调节器出厂前己调定，不可随意调节(二)压力、流量控制阀组(图2)l YV1pYV6p为压力控制阀组电磁换向阀插头的编号，当其中任何一个得电时，调节该阀下面叠加的直动式溢流阀，可以得到一组压力值，溢流阀顺时针旋转为调高压力，逆时针旋转为调低压力。YV1p得电时，溢流阀的调节螺栓在YV1p下面，同理YV2p得电时，溢流阀的调节螺栓在YV2p下面。YV3pYV6p则与之相反，YV3p得电时，调节YV4p下面的螺栓，YV4p得电时，调节YV3p下面的螺栓，YV5p得电时，调节YV6p下面的螺栓，YV6p得电时，调节YV5p下面的螺栓。具体调定值可参阅液压原理图。l YV7gYV12g为流量控制阀组电磁换向阀插头的编号，当其中任何一个得电时，调节该阀下面叠加的双单向节流阀，可以得到一组流量值，节流阀顺时针旋转为调小流量，逆时针旋转为调大流量。当YV7g得电时，节流阀的调节螺栓在YV8g下面，YV8g得电时，调节螺栓在YV7g下面，其余同理，具体调定值可参阅液压原理图。l 先导式溢流阀(件号5)调定压力23Mpa。YV5p YV7gYV3p YV8gYV2p YV9gYV1p YV10gYV4p YV11gYV6p YV12g 1 2 3 4 5 6 (图2)1. 压力控制阀组 2. 三位四通电磁换向阀 3. 直动式溢流阀4. 流量控制阀组 5. 先导式溢流阀 6. 叠加式双单向节流阀四、 调试要求a) 调试前准备工作i. 仔细检查所有安装部位，管路接口等处的紧固就位，下允许有松动现象。ii. 各测试仪表安装良好，显示准确。iii. 各电磁阀空载点动正常无异。iv. 油箱应加入油箱几何容积的8085的液压油(约250L)，液压油应由滤油车从空气滤清器口加入到油箱内。b) 调试规程及要求调试前的准备工作一切就绪后，可正式进行液压站的调试工作，其调试的规则、程序及要求如下：i. 确定各电机的转向：分别点动各电动机的启动按钮，观察电动机的转向是否正确，否则应重新接线，直至各电机的转向正确。ii. 各电动机空载运行30分钟：A.先将压力控制回路中的各溢流阀的调定螺栓调至最小状态(按逆时针方向旋转为减小)，同时各电磁换向阀处于失电状态。 B.启动主电动机，让其运行30分钟。 C.启动冷却循环泵电机，让其运行30分钟。iii. 主泵带压运行30分钟：A.主泵压力调节器调定压力21Mpa。B.让流量控制阀组的电磁换向阀任何一组(如YV7q)得电，使泵排出的流量先通过单向节流阀再进入系统。只要将压力控制回路中的任何一组电磁换向阀(如YV4P)得电后，并调整溢流阀的调定螺栓从小逐级调至相应值，系统即可得到额定的流量与压力值。 C.流量控制回路与压力控制回路的各组调整值可按系统原理图 中所列参数进行分步调定。iv. 辅泵带压运行30分钟: 调节工具回转回路中的溢流阀，使压力逐级升高，最终压12Mpa。d) 各泵在试验过程中,能达到技术要求,并无任何异常现象,则为试验合格,泵外露部分发热温度不超过80为正常。e) 各换向回路试验 (在工作压力下试验)f) 各回路耐压试验10分钟,不得有泄漏现象存在。g) 各回路中的电磁换向阀换向动作正常,动作平稳,噪声低。h) 各回路中的减压阀减压能达到要求,输出压力稳定。i) 各单向节流阀节流明显。j) 各液控单向阀保压达到技术要求。k) 各压力继电器的试验当压力值大于压力继电器调定发讯压力值时,压力继电器接通,并通过电气控制发出报警信号。五、液压系统的故障分析及解决措施 铝电解多功能机组液压系统的主要故障多数是由液压油过热、进空气、污染、油泄漏造成的，对造成这些故障的原因进行分析并采取相应的预防措施很重要。（一） 油过热 1、液压油过热的危害 (1)液压油粘度、液压系统工作效率均下降，严重时甚至使机械设备无法正常工作。 (2)液压系统的零件因过热而膨胀，破坏了零件原来正常的配合间隙。导致摩擦阻力增加、液压阀容易卡死，并可能加速橡胶密封件老化、变质、破坏，使液压系统严重泄漏。 (3)油液汽化、水分蒸发，使液压元件产生穴蚀。 (4)油液氧化形成胶状沉积物，易堵塞滤油器，使液压系统不能正常工作。 2、液压油油温过高的主要原因及解决措施 (1)由于油箱散热性能差，致使油箱内油温过高。应增大油箱容积即散热面积,并安装油冷却装置。 (2)液压油选择不当。油的质量和粘度等级不符合要求，或不同牌号的液压油混用，造成液压油粘度过低或过高。 (3)污染严重。施工现场环境恶劣，随着机器工作时间的增加，油中易混入杂质和污物。受污染的液压油进入泵、马达和阀的配合问隙中，会划伤和破坏配合表面的精度和粗糙度，使泄漏增加、油温升高。 (4)环境温度过高，并且高负荷使用的时间又长，都会使油温太高。应避免长时间连续大负荷地工作，若油温太高可使设备空载运转一段时问，待其油温降下来后再工作。 （二）进空气 1、空气对多功能机组液压油污染的危害 (1)产生空穴、气蚀作用，导致金属和密封材料的破坏；产生噪音、振动和爬行现象，降低液压系统的稳定性。 (2)使液压泵的容积效率下降，能量损失增大，液压系统不能发挥应有的效能。 (3)液压油导热性变差，油温升高，引起化学变化。 2、进空气的主要原因及其解决措施 (1)接头松动或油封、密封环损坏而吸入空气。液压系统应有良好的密封性，各接头应牢牢固定，并确保油箱密封完好，这样可防止外界空气进入而污染系统。 (2)吸油管路及连接系统的管路被磨穿、擦破或腐蚀而使空气进入。应合理设计液压系统结构，使管路走向布局合理化；要保持管路的清洁，减少外界腐蚀。 (3)加油时由于不注意而产生的气泡被带入油箱内并混入系统中。 （三）污染 1、液压油的污染对液压系统的危害 (1)堵塞液压元件。污染物会堵塞液压元件进出油或其问隙，引起动作失灵，影响工作性能或造成事故，还可能引起滤网堵塞，并可能使滤网完全丧失过滤作用，造成液压系统的恶性循环。 (2)加速元件磨损。污染颗粒在液压缸内会刮伤缸筒内表面，加速密封件的损坏，使泄漏增大，引起推力不足或者动作不稳定、爬行、速度下降、异常噪声等故障现象，严重影响系统的稳定性和可靠性。(3)加速油液性能的劣化。液压油中的污染颗粒长期存在，会与油液发生一些反应，反应的生成物会腐蚀元件 2、液压油被污染的主要原因及解决措施 (1)作业环境粉尘多，系统外部不清洁。液压系统长期在粉尘污染严重的场地作业时，最好2个月过滤一次油液，大概半年更换一次进油滤油器。 (2)在加油、检查油面和检修作业时，杂质被带入系统，通过被损坏的油封、密封环进入系统。 （四）泄漏 1、泄漏的危害 液压系统一旦发生泄漏，将会使系统压力建立不起来。液压油泄漏还会造成环境污染，影响生产，甚至产生无法估计的严重后果。 2、泄漏产生的主要原因及解决措施 (1)设计因素。由于设计中密封结构选用不合理，密封件的选用不合乎规范；另外，由于工程机械的使用环境中具有尘埃和杂质和没有选用合适的防尘密封，致使尘埃等污物进入系统破坏密封而产生泄漏。应在选用和设计密封件的时候，考虑液压油与密封材料的相容型式、负载情况、极限压力、工作速度高低、环境温度的变化等，选择合理的密封件，当在恶劣的环境下工作时，要选用合适的防尘密封。 (2)制造和装配因素。所有的液压元件及密封部件都有严格的尺寸公差、表面处理、表面光洁度及形位公差等要求。由于在制造过程中超差，使得密封件就会有变形、划伤、压死或压不实等现象发生，使其失去密封功能：液压元件在装配中的野蛮操作，过度用力将使零件产生变形，特别是用铜棒等敲打缸体、密封法兰等。这些原因都可以破坏密封而产生泄漏。应在设计和加工环节中要充分注意密封部件的设计和加工，另外要选择正确的装配方法。 (3)零部件损伤。密封件是由耐油橡胶等材料制成的，由于长时间使用发生的老化、龟裂、损伤等都会引起系统泄漏。如果零件在工作过程中受碰撞而损伤，会划伤密封元件造成泄漏。要选择合适的密封件，延长其老化时间，并注意对密封件的保护，避免其被别的部件划伤 。3、油缸内泄的判断方法油缸我们可以分析到，油缸外泄是压盖密封被破坏，油缸内泄是活塞密封被破坏。如果怀疑油缸发生内泄，在现场就可以进行判断，判断方法如下：第一步：打开无杆腔油管用面纱盖着油管接头，同时解除上限位。第二步：动作控制阀，使油缸上升。第三步：当油缸上升上腔顶部位置，此时观察无杆腔油管接头处是否有油液流出，如果存在，基本判定为油缸内泄。因为，如果油缸发生内泄是因为活塞与缸筒的密封被破坏，当活塞上升到极限位置，在有杆腔压力油液的作用下，会有部分油液因为缸筒和活塞的密封被破坏窜入到无杆腔中，从而在无杆腔油管接头处发现。六、液压系统的维护1. 维护人员须熟悉系统的工作原理及操作规程。2. 维护人员须熟悉各元件的名称规格,技术性能及所属系统中的作用。 3. 易损件必须有一定的数量的储备。4. 更换元件前须检查备件与需要更换元件的型号规格是否相同,不得错换。5. 维护人员应经常对设备进行清洁,检查各联接部位的螺栓和接头有无松动,不允许有漏油现象发生。6. 定期检查工作介质的清洁度,并定期更换油箱内的工作介质,减少故障的发生。七、 结束语 本液压系统主要应用到了，铝电解多功能机组的阳极机构的提拔、扳手机构的升降、卡具松紧、卡口打开、打壳机构的升降、打壳机头的倾斜、工具小车的回转上面。我公司铝电解多功能机组自投运以来，博派白源的液压系统达到了设计的预期目的，运行良好，调速性能优异、起动停止平稳、定位准确、安全可靠、操作简单、节能显著、装置体积小，在同行业有着广泛的推广应用价值。参考文献：1屈圭液压与气压传动M机械工业出版社，2002.2路甬祥液压气动技术手册K机械工业出版社，2002.