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淺析如何改進(jìn)防爆型渦街流量計并大幅度提升其效率

點擊次數(shù):1994 發(fā)布時間:2021-01-06 11:18:17
摘要:防爆型渦街流量計是超深超大礦井提升系統(tǒng)不可或缺的裝備。 針對防爆型渦街流量計存在的效率低、能耗大及液壓元件選型不合理等問題進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計。 改進(jìn)后的液壓系統(tǒng)可實現(xiàn)工作效率高、節(jié)能降耗,能夠保證防爆型渦街流量計安全高效工作,進(jìn)而保證超深超大礦井整個提升系統(tǒng)安全運行,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
引言
近年,隨著特大型礦井建設(shè),現(xiàn)已出現(xiàn)超深井、超大噸位載荷工況。 目前 2 km 以下的深豎井大噸位高速提升技術(shù)也已列入**科技部重點研究計劃。 在超深超大礦井提升過程中,罐籠的穩(wěn)定性起著舉足輕重的作用,因此防爆型渦街流量計在超深超大礦井提升系統(tǒng)中尤為重要。 對防爆型渦街流量計而言,其液壓系統(tǒng)是否穩(wěn)定可靠對整個裝置的可靠運行起著決定性作用,穩(wěn)定良好的液壓系統(tǒng)能夠保證防爆型渦街流量計良好工作,進(jìn)而保證整個提升系統(tǒng)工作高效安全。 本文從設(shè)計角度出發(fā),通過對其液壓系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),旨在設(shè)計出一套更加穩(wěn)定可靠的防爆型渦街流量計
1 原液壓系統(tǒng)所存在問題的分析
防爆型渦街流量計原液壓系統(tǒng)圖如圖 1 所示。 通過分析圖 1 發(fā)現(xiàn),原液壓系統(tǒng)中剪叉油缸組、托爪油缸組及鎖爪油缸組并聯(lián)安裝,并均由齒輪泵供油,該系統(tǒng)設(shè)計簡單,液壓元件選擇不夠合理,工作效率低,電機發(fā)熱大,主要存在的問題:
(1)工作周期長、效率低。 原防爆型渦街流量計中,齒輪泵同時對 3 組共 6 個油缸進(jìn)行供油,整個工作時間較長,另外電動機帶動齒輪泵長時間供油,造成系統(tǒng)發(fā)熱嚴(yán)重,故障率高,液壓系統(tǒng)壽命較短;

(2)由于升降油缸和托、鎖爪油缸的工況不同,所需油壓也不同,原液壓系統(tǒng)中齒輪泵統(tǒng)一供油,整個工作過程中系統(tǒng)功率消耗大,不夠節(jié)能,工作電機始終帶載運行,不僅功率損耗大,而且易引起油溫急劇增加,對整個提升系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)的性能和壽命造成惡劣影響;
(3)原液壓系統(tǒng)中無減振緩沖裝置,在回程工作過程中沖擊較大,瞬間卸荷時造成很大沖擊,對系統(tǒng)破壞性很大,很容易造成系統(tǒng)泄漏,對密封件要求很高,匹配不合理;
(4)液壓元件選型不合理。原液壓系統(tǒng)中選用 O型機能換向閥來實現(xiàn)在其行程的任意位置處對油缸組鎖緊,由于滑閥式換向閥的泄漏現(xiàn)象不可避免,僅適用于時間短且要求不高的回路,此鎖緊方式可靠性差。 另外本裝置安裝于惡劣的礦山環(huán)境下,由于缺乏回油過濾器,惡劣的礦山環(huán)境將會對系統(tǒng)油液嚴(yán)重污染,加重系統(tǒng)泄漏進(jìn)而失去保壓功能。
2 防爆型渦街流量計改進(jìn)設(shè)計
根據(jù)防爆型渦街流量計在整個提升系統(tǒng)中的實際工況,對該裝置的液壓系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn),運用液壓集成技術(shù),現(xiàn)代節(jié)能理念,采用機電液一體化思路,改進(jìn)設(shè)計出的新型液壓系統(tǒng)如圖 2 所示。

改進(jìn)后液壓系統(tǒng)工作原理:通過溢流閥調(diào)整剪叉油缸工況所需壓力,通過疊加溢流閥來調(diào)整托爪和鎖爪工況所需壓力。 剪叉平臺上升(剪叉油缸縮回)或下降(剪叉油缸伸出)時 0DT 先得電,當(dāng)剪叉油缸到位后 0DT 失電,大泵供油無壓流回油箱。 通過電磁換向閥 17(1DT 和 2DT 的得失電)來控制剪叉油缸的伸出或縮回,通過電磁換向閥 18(3DT 和4DT 的得失電)來控制托爪和鎖爪的伸出和縮回。改進(jìn)后液壓系統(tǒng)的電磁鐵動作順序如表 1 所示。

改進(jìn)后的液壓系統(tǒng)的優(yōu)點:
(1)采用雙聯(lián)高壓齒輪泵實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計。大泵側(cè)設(shè)置電磁溢流閥,實際工作時,0DT 先得電,當(dāng)泵的壓力達(dá)到電磁溢流閥所設(shè)定的壓力后 0DT 失 電。其后續(xù)的工況由小泵進(jìn)行供油,大泵所供的油則無壓流回油箱,實際工況下小泵持續(xù)供油,大泵補油,從而大大減少系統(tǒng)發(fā)熱量及故障率,提高了整個液壓系統(tǒng)的使用壽命;
(2)剪叉(升降)油缸和托、鎖爪油缸的工況不同,其所需油壓也不同,改進(jìn)后的系統(tǒng)對托爪和鎖爪油缸組均配置了疊加式溢流閥,可根據(jù)實際工況調(diào)整其所需油壓, 增加整個系統(tǒng)靈活性的同時也大大降低整個系統(tǒng)功耗,體現(xiàn)了節(jié)能性設(shè)計;
(3)在剪叉(升降)油缸的有桿腔回路中配置平衡閥,有桿腔回油時可通過平衡閥調(diào)節(jié)其油壓,能夠使整個平臺下降過程更加平穩(wěn), 避免了由于瞬間卸荷所產(chǎn)生的巨大沖擊, 使整個系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定可靠,液壓元件匹配更加合理;
(4)系統(tǒng)保壓更可靠。 改進(jìn)后的系統(tǒng)采用 Y 型電磁換向閥配合疊加式雙液控單向閥,使系統(tǒng)泄露大大降低,確保了油缸組的保壓功能。單向閥超低的泄漏量也可以大大降低整個系統(tǒng)壓力的衰減率,從而使系統(tǒng)保壓穩(wěn)定,裝置運行可靠。
3 結(jié)語
防爆型渦街流量計的重要意義進(jìn)行了闡述,在對其液壓系統(tǒng)的設(shè)計缺陷及存在重大問題進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,對罐籠裝置的液壓系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計,提高了產(chǎn)品安全性并降低了能耗。 實踐證明該液壓系統(tǒng)能更好地保證防爆型渦街流量計可靠運行,能夠保證整個提升系統(tǒng)良好工作。 現(xiàn)場使用情況表明:該系統(tǒng)實用性強、穩(wěn)定可靠。 該系統(tǒng)的研發(fā)提高了防爆型渦街流量計的自動化水平,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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