液压系统压力稳定条件初析

　　目前，各行各业的液压系统基本上实现了系统化与标准化，并且随着技术的发展，不少主机设备得到机械加工、自动化控制、能源介质等各个层面的技术改良与提高。液压技术作为一种专业技术，也具有时效性。但不少主机设备上还在沿用国外相对已过时的液压控制技术，没有发挥出它应有的活力。本文仅以几个小案例阐述液压系统压力稳定的有关问题以供参考。

　　1 溢流阀应用条件

　　国内的钢厂近年新增的轧机生产线中有不少典型的步进炉系统(如淬火炉、回火炉、加热炉等)。在这类系统中，一直沿用设置安全阀的方法(见原理图1)，尤为关键的是步进梁升降液压缸回路中的溢流阀，不少液压设备制造厂家基于工艺、成本、互换性原因沿用或改造成了板式溢流阀、先导控制溢流阀、滑阀式溢流阀等，导致在时间相对较长的情况下保压不良，如果溢流阀“调死”又导致使安全作用失效。所以，在步进炉系统中，介质泄漏严重、液压缸“肚子发胀”现象屡见不鲜。下面我们大概分析一下直动式溢流阀的结构(见图1)。

　　2 综合应用

　　直动式溢流阀结构多由调压螺钉、弹簧、阀芯、阀体(阀座)组成，座阀式溢流阀(锥阀式和球阀式)动作灵敏，密封性好，无泄漏，但导向性差，冲击大，阀座、阀芯易损坏。而滑阀式溢流阀稳定性较好不会产生自激振动，但动作反应慢还有一定泄漏。德国力士乐公司生产的 DBD 直动锥阀式溢流阀尾部带有一个阻尼活塞 3，在锥阀2 启闭时可大大提高阀的稳定性，并作为锥阀导向杆以提高阀的静态特性。而球阀式溢流阀中钢球在阻尼活塞3 和阻尼弹簧4 的作用下，运动相对更加平稳，适合于高压和动静态特性要求较高的场合(见图2)。

　　在老式的中频炉上，可能由于动作简单和成本考虑，多数液压设备设计简单，导致换向时有冲击，油温升高较快和液压泵寿命较短。图 3 是不少中频炉生产厂家目前还在沿用的的液压控制原理图。在这个回路中，泵源为一用一备，炉子也是一用一备，交替使用，实现生产的连续性。一般情况下，炉子加钢水自重达到 1~30 t, 上升速度靠液压泵电机组配合提供的流量实现，下降时靠节流阀调节形成背压，以降低下降速度(由于自重和加速度原因，炉体下降速度很快)和减小换向和停顿时冲击。不难看出，在这个回路中，没有换向缓冲、液压缸停顿缓冲设置，带来的后果就是下降时间与上升时间相近，也就是说，系统有近半数的功率消耗在了设备下降上，这就必然造成电能浪费、油温升高、元件寿命下降和介质泄漏、变质等一系列问题。实际上，只要稍微完善一下，设备可以做得更好。图4 是江苏海门油威力液压工业有限责任公司设计中频炉设备的原理见图4，它的特点：去除炉台前手动倾炉操作，实现远距遥控(通过电磁阀/按钮实现),避免了高温作业，减少工伤几率;“Y”型主换向阀选用电液阀实现换向缓冲调节，减少换向冲击对液压设备甚至主机设备的影响;采用两级调压，减少设备功率损耗;在液压缸回路上设置能量回收装置(蓄能器)以回收下降时的势能。如果是多套系统共用，可考虑液压缸下降时液压泵卸荷(通过在回路中设置一个公用的控制油源打开液控单向阀实现)。对于使用非阻燃介质的用户，在液压缸入口处加设防爆装置。 从长远利益看，这样的修改与完善对设备供应商、设备使用方、社会都是有益的。