CN102721289B - 一种加热炉液压系统的节能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及加热炉（含热风炉）液压系统领域，尤其涉及一种加热炉液压系统的节能控制方法，其特征在于，采用循环泵组与主泵组交替工作方式，将蓄能器参与到换炉操作的液压动力输出中，使循环泵组与主泵组有部分时间处于休眠、节能状态中。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）通过采用循环泵组与主泵组交替工作的方式，将蓄能器参与到换炉操作的液压动力输出中，使各泵组有部分时间进入休眠、节能状态，既降低能源消耗，又有效地过滤系统内各种杂质，清洁度始终在NAS1638-8级以上，为液压系统的高可靠性提供保障。2）控制方法简单，容易实现，成本低，能满足液压系统节能和提高可靠性两方面的需要。

Description

一种加热炉液压系统的节能控制方法

技术领域

本发明涉及加热炉（含热风炉）液压系统领域，尤其涉及一种加热炉液压系统的节能控制方法。

背景技术

目前，冶金行业加热炉（含热风炉）液压系统泵站部分主要有两种结构形式：一种是由主供油回路提供动力油源，由主供油的溢流回路与主回油路合并进行循环过滤、冷却、加热的不设循环泵组的结构形式。该结构形式的不足之处是，液压油循环过滤、冷却、加热不充分，油液抗污染等级无法保证，且油温也难以控制，液压系统的所有泵组都长期运转，耗能高，需要较大的冷却器和冷却水量以及较多的过滤器组，占地面积大，投资额较高，并且带来液压系统发热和液压元件寿命减少。

另一种是由主供油的溢流回路与主回油路合并只进行循环过滤；另设循环泵组，独立进行循环过滤、冷却、加热的结构形式，包括四个典型液压回路：1）泄荷启动的高压供油回路。2）提供循环过滤油源的低压供油回路。3）循环过滤回路，在液压温度监测元件监控下，指令冷却装置或加热装置开始工作，进入强制工作模式；或指令冷却装置或加热装置全部停止工作，进入正常工作模式。4）蓄能辅助供油回路，蓄能器的功能是存储主泵组工作时的多余能量，蓄能器组是在储存足够量的应急能源条件下，辅助提供高压动力油源。该结构形式的不足之处是，主供油泵和循环油泵分别独立执行各自功能，一般换炉操作时间为10-15分钟，换炉间歇时间为45-50分钟，换炉操作间歇时，泵组仍保持连续工作，耗能较高，主供油泵回路中的蓄能器只起保护油路中油压稳定的作用，不具有压力输出作用。

当蓄能器只作为应急动力源时，突然停电或发生故障，油泵中断供油，蓄能器能提供一定的油量作为应急动力源，使执行元件能继续完成必要的动作，蓄能器按等温过程处理，其选型公式为：

$V_{01}=\frac{V_w}{P_0(\frac{1}{P_1}+\frac{1}{P_3})}$

式中：V_w——蓄能器的有效工作容积；V₀₁——蓄能器的总容积；P₀——蓄能器充气压力；P₁——蓄能器最低工作压力；P₃——蓄能器中间设定压力。

当蓄能器作为辅助动力源时，在液压系统工作时能补充油量，减少液压油泵供油，降低电机功率，减少液压系统尺寸及重量，节约投资。常用于间歇动作，且工作时间很短，或在一个工作循环中速度差别很大，要求瞬间补充大量液压油的场合。作辅助动力源时，由于执行元件运动速度不太快，且压力一旦降到设定值，主泵立刻启动，实际补油时间很短，蓄能器仍按等温过程处理，其选型公式为：

$V_{02}=\frac{V_w\×\mathrm{\λ}}{P_0(\frac{1}{P_3}+\frac{1}{P_2})}$

式中:V_w—蓄能器的有效工作容积；V₀₂—蓄能器的总容积；P₀—蓄能器充气压力；P₂—蓄能器最高工作压力；P₃—蓄能器中间设定压力；λ—辅助动力源容积经验系数（λ=0.1或0.2）。

发明内容

本发明的目的是提供一种加热炉液压系统的节能控制方法，克服现有技术的不足，减少换炉操作间歇时各泵组的工作时间，使循环过滤、冷却、加热更充分，降低液压系统的温升，节约能源，延长泵组元件的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种加热炉液压系统的节能控制方法，采用循环泵组与主泵组交替工作方式，将蓄能器参与到换炉操作的液压动力输出中，使循环泵组与主泵组有部分时间处于休眠、节能状态中，其具体控制步骤如下：

1）换炉操作前，在线实时监测液压系统压力状态，当系统压力高于设定值时，主泵组不启动，处于休眠状态；当系统压力低于设定值时，主泵组顺序启动向蓄能器供油；

2）当主控室发出换炉指令后，如系统压力高于设定值，由蓄能器单独提供液压动力源，完成顺序换炉的指令；如系统压力低于设定值时，主泵组顺序启动，由主泵组和蓄能器共同提供液压动力源，完成换炉指令；

3）完成换炉指令后，当监测到系统压力低于设定值时，主泵组顺序启动向蓄能器供油；当监测到系统压力达到系统额定压力值后，主泵组顺序停机，进入休眠状态；

4）完成换炉指令后，程序进行温度监测，当油温满足温度设定区间时，循环泵组进入正常工作模式，循环泵组工作执行过滤操作，加热器、冷却器不工作处于节能状态；

5）当油温不满足温度设定区间时，循环泵组自动进入强制工作模式，程序循环返回步骤1）。

当系统的抗污染等级不满足设计要求时，操作人员可优先发出强制工作指令，进入强制工作模式，此时不论程序是否处于换炉间歇期，循环泵组都连续执行过滤操作，同时油温处于监控状态，不断与温度设定区间比较，油温低于设定值时加热器工作，油温高于设定值时冷却器工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）通过采用循环泵组与主泵组交替工作的方式，将蓄能器参与到换炉操作的液压动力输出中，使各泵组有部分时间进入休眠、节能状态，既降低能源消耗，又有效地过滤系统内各种杂质，清洁度始终在NAS1638-8级以上，为液压系统的高可靠性提供保障。2）控制方法简单，容易实现，成本低，能满足液压系统节能和提高可靠性两方面的需要。

附图说明

图1是本发明主泵组压力控制流程示意图；

图2是本发明循环泵组温度控制流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

本发明一种加热炉液压系统的节能控制流程中通过采用循环泵组与主泵组交替工作方式，将蓄能器参与到换炉操作的液压动力输出中，使循环泵组与主泵组有部分时间处于休眠、节能状态中，其具体控制步骤如下：

1）见图1，换炉操作前，在线实时监测液压系统压力状态，当系统压力高于设定值时，主泵组不启动，处于休眠状态；当系统压力低于设定值时，主泵组顺序启动向蓄能器供油，此设定值应远大于最低压力值，当系统压力低于最低压力值时，应停机故障检查；

2）当主控室发出换炉指令后，如系统压力高于设定值，由蓄能器单独提供液压动力源，完成顺序换炉的指令；如系统压力低于设定值时，主泵组顺序启动，由主泵组和蓄能器共同提供液压动力源，完成换炉指令；

3）完成换炉指令后，当监测到系统压力低于设定值时，主泵组顺序启动向蓄能器供油；当监测到系统压力达到系统设定值后，主泵组顺序停机，进入休眠状态，程序进入循环过滤操作；

4）见图2，完成换炉指令后，程序进行温度监测，当油温满足温度设定区间时，循环泵组进入正常工作模式，循环泵开始工作，液压油流经过滤器，对系统循环过滤，提高系统的抗污染能力，加热器、冷却器不工作，处于节能状态；

5）当油温不满足温度设定区间时，循环泵组自动进入强制工作模式，程序循环返回步骤1）。

当操作人员发现系统的抗污染等级不满足设计要求时，可人工介入，优先选择强制工作模式，发出强制工作指令，此时不论程序是否处于换炉间歇期，循环泵组都连续执行循环过滤操作，同时温度处于监控状态，不断与温度设定区间比较，当系统油温高于设定值时，冷却器工作，当系统油温低于设定值时，加热器工作，而主泵组在压力监测元件的监控下与蓄能器配合，实现换炉操作。强制工作模式的目的是迫使液压油循环加热或循环冷却，尽快把油温调至设定区间，然后再切换到正常工作模式。强制工作模式可手动操作，手动操作级别优先于自动操作级别。

在本发明中，蓄能器在基本应急动力源功能的基础上还要用作辅助动力源，其选型公式为：

$V_0=V_{01}+V_{02}=\frac{V_w}{P_0(\frac{1}{P_1}+\frac{1}{P_3})}+\frac{V_w\×\mathrm{\λ}}{P_0(\frac{1}{P_3}+\frac{1}{P_2})}$

式中：V_w—蓄能器的有效工作容积；V₀—蓄能器的总容积；P₀—蓄能器充气压力；P₁—蓄能器最低工作压力；P₂—蓄能器最高工作压力；P₃—蓄能器中间设定压力；λ—辅助动力源容积经验系数（λ=0.1或0.2）。

Claims (2)

1.一种加热炉液压系统的节能控制方法，其特征在于，采用循环泵组与主泵组交替工作方式，将蓄能器参与到换炉操作的液压动力输出中，使循环泵组与主泵组有部分时间处于休眠、节能状态中，其具体控制步骤如下：

1）换炉操作前，在线实时监测液压系统压力状态，当系统压力高于设定值时，主泵组不启动，处于休眠状态；当系统压力低于设定值时，主泵组顺序启动并向蓄能器供油；

2）当主控室发出换炉指令后，如系统压力高于设定值，由蓄能器单独提供液压动力源，完成顺序换炉的指令；如系统压力低于设定值时，主泵组顺序启动，由主泵组和蓄能器共同提供液压动力源，完成换炉指令；

3）完成换炉指令后，当监测到系统压力低于设定值时，主泵组顺序启动并向蓄能器供油；当监测到系统压力达到系统额定压力值后，主泵组顺序停机，进入休眠状态；

4）完成换炉指令后，程序进行温度监测，当油温满足温度设定区间时，循环泵组进入正常工作模式，循环泵组工作执行过滤操作，加热器、冷却器不工作，处于节能状态；

5）当油温不满足温度设定区间时，循环泵组自动进入强制工作模式，程序循环返回步骤1）。

2.根据权利要求1所述的一种加热炉液压系统的节能控制方法，其特征在于，当系统的抗污染等级不满足设计要求时，操作人员可优先发出强制工作指令，进入强制工作模式，此时不论程序是否处于换炉间歇期，循环泵组都连续执行过滤操作，同时油温处于监控状态，不断与温度设定区间比较，油温低于设定值时加热器工作，油温高于设定值时冷却器工作。