CN103573730A - 大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统及其控制方法，包括管道、电磁溢流阀以及驱动熔保炉倾动的第一和第二液压缸、第一伺服式比例阀、第二伺服式比例阀、第一拉绳编码器及第二拉绳编码器，所述第一拉绳编码器位于第一液压缸的活塞腔上，第二拉绳编码器位于第二液压缸的活塞腔上，所述第一液压缸、第一伺服式比例阀与电磁溢流阀之间通过管道连接，形成第一液压控制回路；所述第二液压缸、第二伺服式比例阀与电磁溢流阀之间通过管道连接，形成第二液压控制回路。本发明设计合理、可靠，能够精确地控制熔保炉倾动时两液压缸的同步性、安全性，控制精度高，可以精确控制铸造机溜槽的液位，为后道工序提供精确的铝液输送。

Description

大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及液压技术领域，尤其是一种大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统及控制方法。

背景技术

随着铝材被广泛应用于航天、航空、建筑等众多国际和民用领域，铝加工技术得到了迅速的发展和提高。铝熔炼是铝铸造和铝加工过程中的关键工序，熔炼炉是熔铸的主要和关键的设备。熔炼炉把金属溶化后同时还能保持炉内温度不变，简称为熔保炉。熔保炉熔炼好铝液之后，利用液压控制系统倾动熔保炉出铝，熔保炉倾动出铝时以离炉子中心几米之处的出铝口为倾动转动轴心，把熔保炉内熔化的金属熔液精确地倒入后道工序铸造机溜槽，铸造过程中必须保证铸造机溜槽内金属液面稳定不变。

目前随着技术的不断发展，熔保炉设备不断向大型化、节能高效方向发展，对金属铝铸造过程要求也是越来越严格，这就要求熔保炉设备各项技术性能也要相应地不断提高。液压控制系统是铝保炉设备的一个重要组成部分，其工作的可靠性与否直接影响着整个铝液铸造过程。随着炉子吨位的提高（国内最大的倾动炉已经达到120吨），炉体的倾动是由两个大油缸来完成，油缸的同步性将直接影响炉体使用的安全性和使用寿命，现有技术中，传统的熔保炉液压控制系统中，熔保炉由第一液压缸8和第二液压缸6来控制，由一个控制回路控制两个液压缸活塞杆的伸出和缩回，控制原理图如图1所示：其主要包括电磁溢流阀1、伺服比例阀2、电磁换向阀3、液控单向阀4、第一防爆阀9、第二防爆阀7、球阀11、节流截止阀12和连接管道。该回路通过伺服比例阀2来控制第一液压缸8和第二液压缸6的活塞腔的供油和回油，也就是控制熔保炉的上升和下降；第二防爆阀7、第一防爆阀9的作用是当第一胶管10、第二胶管5突然断裂时，熔保炉不会突然下降导致火灾事故的发生或炉体的变形；球阀11、节流截止阀12的作用是当伺服比例阀2发生故障时，可以手动打开球阀11，调节节流截止阀12的流量来控制熔保炉的下降，正常情况下球阀11是关闭的。上述的熔保炉液压控制系统存在以下缺点：由于每一个液压缸的摩擦力大小不相同，导致两个液压缸在相同的液压力的作用下活塞杆伸出的距离不相等，最终导致两个液压缸不同步，轻者使炉体扭曲变形，严重的话将直接导致炉体损坏、火灾事故的发生，同时还影响铸造铝液的控制精度。

因此，现有的熔保炉液压控制系统很难满足现代高产能、高质量机组的要求，为解决上述问题，设计出一种可靠、稳定、控制精度高的大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统显得很有意义。

发明内容

本发明的目的是为了保证熔保炉在倾动的过程中不发生炉体损坏或变形，两个液压缸保持同步，从而提供一种大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统及其控制方法。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统，包括管道、电磁溢流阀以及驱动熔保炉倾动的第一和第二液压缸，所述大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统还包括第一伺服式比例阀、第二伺服式比例阀、第一拉绳编码器及第二拉绳编码器，所述第一拉绳编码器位于第一液压缸上，第二拉绳编码器位于第二液压缸上，所述第一液压缸、第一伺服式比例阀与电磁溢流阀之间通过管道连接，形成第一液压控制回路；所述第二液压缸、第二伺服式比例阀与电磁溢流阀之间通过管道连接，形成第二液压控制回路，第一液压控制回路与第二液压控制回路并联。

进一步地，上述大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统，其中：所述第一液压控制回路上的第一伺服式比例阀与第一液压缸之间设有第一电磁换向阀，所述第二液压控制回路上的第二伺服式比例阀与第二液压缸之间设有第二电磁换向阀。

进一步地，上述大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统，其中：其特征在于：所述第一液压控制回路上的第一电磁换向阀与第一液压缸之间设有第一压力继电器，所述第二液压控制回路上的第二电磁换向阀与第二液压缸之间设有第二压力继电器。

更进一步地，上述大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统，其中：所述第一液压控制回路上的第一电磁换向阀与第一液压缸之间设有第一压力继电器，所述第二液压控制回路上的第二电磁换向阀与第二液压缸之间设有第二压力继电器。

更进一步地，上述大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统，其中：所述第一液压控制回路上的第一液控单向阀与第一液压缸之间设有第三压力继电器，所述第二液压控制回路上的第二液控单向阀与第二液压缸之间设有第四压力继电器。

再进一步地，上述大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统，其中：所述第一液压控制回路与第二液压控制回路之间设有第三电磁换向阀，第三电磁换向阀一端连接在第一伺服式比例与第二伺服式比例阀之间，另一端连接在第一液控单向阀与第二液控单向阀之间。

上述大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统的控制方法，采用以下步骤：

（1）当熔保炉需要上升时，控制第一伺服比例阀与出油口相连的端口通油、另一端口回油，第二伺服比例阀与出油口相连的端口通油、另一端口回油，第一电磁换向阀、电磁溢流阀和第二电磁换向阀通电，同时控制第三电磁换向阀通电，使得端口阀门通油，打开第一液控单向阀和第二液控单向阀，油源在电磁溢流阀设定的压力下，一路经第一伺服比例阀、第一电磁换向阀、第一压力继电器、第一液控单向阀、第三压力继电器进入第一液压缸；另一路经第二伺服比例阀、第二电磁换向阀、第二压力继电器、第二液控单向阀、第四压力继电器进入第二液压缸，两个液压缸的活塞杆同时伸出，使熔保炉上升；

（2）当熔保炉需要下降时，控制第一伺服比例阀与出油口相连的端口回油、另一端口通油，第二伺服比例阀与出油口相连的端口回油、另一端口通油，第一电磁换向阀、电磁溢流阀和第二电磁换向阀通电，同时控制第三电磁换向阀通电，使得端口阀门通油，打开第一液控单向阀和第二液控单向阀，第一液压缸的活塞腔的液压油分别流经第三压力继电器、第一液控单向阀、第一压力继电器、第一电磁换向阀、第一伺服比例阀，最后流向油箱；第二液压缸的活塞腔中的液压油分别流经第四压力继电器、第二液控单向阀、第二压力继电器、第二电磁换向阀、第二伺服比例阀，最后流向油箱，两个液压缸的活塞杆同时缩回，熔保炉慢慢落下到位。

本发明突出的实质性特点和显著的技术进步主要体现在：该大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统，其设计合理、可靠，能够精确地控制熔保炉倾动时两液压缸的同步性、安全性，控制精度高，控制回路响应速度快，可以精确控制铸造机溜槽的液位，为后道工序（铸造扁锭）提供精确的铝液输送，同时保证铸造工序的顺利进行，进一步提高了铸造扁锭的成品率，提高了设备的单位产能，满足现代高产能、高质量机组的要求，进一步增加了企业的利润。

附图说明

图1传统的熔保炉液压同步控制系统图

图2本发明大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统图；

图中，各附图标记的含义为：1－电磁溢流阀；2－第一伺服比例阀；3－电磁换向阀；4－液控单向阀；5－第二胶管B；6－第二液压缸；7－第二防爆阀；8－第一液压缸；9－第一防爆阀；10－第一胶管；11—球阀；12－节流截止阀；13－油路块；14－电磁溢流阀；15—第一伺服比例阀；16－第一电磁换向阀；17－第一压力继电器；18—第一液控单向阀；19－第一胶管；20—第三压力继电器；21－第一防爆阀；22－第一液压缸；23－第一拉绳编码器；24－第四压力继电器； 25－第二防爆阀；26－第二液压缸；27－第二拉绳编码器；28－第二胶管；29－第二压力继电器；30－第二液控单向阀；31－第二电磁换向阀；32－第二伺服比例阀；33－第三电磁换向阀 ；34－油路块；35－球阀；36－节流截止阀。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。

如图2所示，本发明的大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统，主要包括管道、电磁溢流阀14、第一液压缸22、第二液压缸26、第一伺服式比例阀15、第二伺服式比例阀32、第一拉绳编码器23及第二拉绳编码器27、第一电磁换向阀16、第二电磁换向阀31，第一压力继电器17、第二压力继电器29、第三压力继电器20、第四压力继电器24、第一液控单向阀18、第二液控单向阀30、第一胶管19、第二胶管28、第一防爆阀21、第二防爆阀25。所述第一拉升编码器23位于第一液压缸22的活塞腔上，所述第二拉升编码器24位于第二液压缸26的活塞腔上。所述第一液压缸22和油源P之间的电磁溢流阀14、第一伺服式比例阀、第一电磁换向阀16、第一压力继电器17、第一液控单向阀18、第一胶管19、第三压力继电器20、第一防爆阀21通过管道连接，组成第一液压控制回路；所述第二液压缸26和油源P之间的电磁溢流阀14、第二伺服式比例阀32、第二电磁换想法31、第二压力继电器29、第二液控单向阀30、第二胶管28、第四压力继电器24、第二防爆阀25通过管道连接组成第二液压控制回路；两条液压控制回路并联。

所述第一伺服比例阀15和第二伺服比例阀32根据外部控制器输入的指令信号将液压油源P处的液压力转化成第一液压缸22和第二液压缸26所需的流量，实现对第一液压缸22和第二液压缸26活塞杆位移的控制，位移的大小由第一拉绳编码器23、第二拉绳编码器27分别输出。所述第一压力继电器17、第二压力继电器29用于第一液压缸22和第二液压缸26活塞腔的低压报警；所述第三压力继电器20、第四压力继电器24用于第一液压缸22和第二液压缸26活塞腔的高压报警；所述第一防爆阀21和第二防爆阀25用于避免熔保炉因第一胶管19或第二胶管28断裂而急剧快速下落，使得熔保炉慢慢下落，防止事故发生。

此外，本发明的大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统中另设有球阀35、节流截止阀36，通过管道与第一液压缸21和第二液压缸26连接，位于第一伺服比例阀15和第二伺服比例阀32的旁路通道上。当第一伺服比例阀15或第二伺服比例阀32失效时，可以手动打开球阀35，让熔保炉慢慢落下，避免了因为第一伺服比例阀15或第二伺服比例阀32失效时而导致熔保炉不能落下。

本发明的大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统的控制方法采用以下几个步骤：当熔保炉需要上升时，控制第一伺服比例阀15的P1到A1口通油、B1到T1口回油，第二伺服比例阀32的P3到A3口通油、B3到T3口回油，第一电磁换向阀16、电磁溢流阀14和第二电磁换向阀31通电，同时控制第三电磁换向阀33通电，使得P2到A2口通油，打开第一液控单向阀18和第二液控单向阀30，来自液压油源P的油源，在电磁溢流阀14设定的压力下，一路经第一伺服比例阀15的P1到A1、第一电磁换向阀16、第一压力继电器17、第一液控单向阀18、第一胶管19、第三压力继电器20、第一防爆阀21和管道进入第一液压缸22的活塞腔；另一路经第二伺服比例阀32的P3到A3、第二电磁换向阀31、第二压力继电器29、第二液控单向阀30、第二胶管28、第四压力继电器24、第二防爆阀25和管道进入第二液压缸26的活塞腔，两个液压缸22、26的活塞杆同时伸出，使熔保炉上升，此时熔保炉内的金属熔液慢慢流向后道工序铸轧机溜槽内；当本熔保炉上升完成后，也就是熔保炉内的金属熔液已倒完，需要转入下到工序，此时需要把熔保炉慢慢落下，控制第一伺服比例阀15的P1到B1口通油、A1到T1口回油，第二伺服比例阀32的P3到B3口通油、A3到T3口回油，第一电磁换向阀16、电磁溢流阀14和第二电磁换向阀31通电，同时控制第三电磁换向阀通电，使得P2到A2口通油，打开第一液控单向阀18和第二液控单向阀30，第一液压缸22活塞腔的液压油分别流经管道、第一防爆阀21、第三压力继电器20、第一胶管19、第一液控单向阀18、第一压力继电器17、第一电磁换向阀16、第一伺服比例阀15的A1到T1，最后流向油箱；第二液压缸26活塞腔的液压油分别流经管道、第二防爆阀25、第四压力继电器24、第二胶管28、第二液控单向阀30、第二压力继电器29、第二电磁换向阀31、第二伺服比例阀32的A3到T3，最后流向油箱，两个液压缸22、26的活塞杆同时缩回，熔保炉慢慢回落到初始位，动作完毕上述所有带电的阀都断电。

通过以上描述可以看出：本发明大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统及其控制方法，其设计合理、可靠，能够精确地控制熔保炉倾动时两液压缸的同步性、安全性，控制精度高，控制回路响应速度快，可以精确控制铸造机溜槽的液位，为后道工序（铸造扁锭）提供精确的铝液输送，同时保证铸造工序的顺利进行，进一步提高了铸造扁锭的成品率，提高了设备的单位产能，满足现代高产能、高质量机组的要求，进一步增加了企业的利润。

当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统，包括管道、电磁溢流阀以及驱动熔保炉倾动的第一和第二液压缸，其特征在于：所述大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统还包括第一伺服式比例阀、第二伺服式比例阀、第一拉绳编码器及第二拉绳编码器，所述第一拉绳编码器位于第一液压缸上，第二拉绳编码器位于第二液压缸上，所述第一液压缸、第一伺服式比例阀与电磁溢流阀之间通过管道连接，形成第一液压控制回路；所述第二液压缸、第二伺服式比例阀与电磁溢流阀之间通过管道连接，形成第二液压控制回路，第一液压控制回路与第二液压控制回路并联。

2.根据权利要求1所述的大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统，其特征在于：所述第一液压控制回路上的第一伺服式比例阀与第一液压缸之间设有第一电磁换向阀，所述第二液压控制回路上的第二伺服式比例阀与第二液压缸之间设有第二电磁换向阀。

3.根据权利要求1和2所述的大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统，其特征在于：所述第一液压控制回路上的第一电磁换向阀与第一液压缸之间设有第一压力继电器，所述第二液压控制回路上的第二电磁换向阀与第二液压缸之间设有第二压力继电器。

4.根据权利要求1和3所述的大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统，其特征在于：所述第一液压控制回路上的第一压力继电器与第一液压缸之间设有第一液控单向阀，所述第二液压控制回路上的第二压力继电器与第二液压缸之间设有第二液控单向阀。

5.根据权利要求1和4所述的大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统，其特征在于：所述第一液压控制回路上的第一液控单向阀与第一液压缸之间设有第三压力继电器，所述第二液压控制回路上的第二液控单向阀与第二液压缸之间设有第四压力继电器。

6.根据权利要求1和4所述的大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统，其特征在于：所述第一液压控制回路与第二液压控制回路之间设有第三电磁换向阀，第三电磁换向阀一端连接在第一伺服式比例与第二伺服式比例阀之间，另一端连接在第一液控单向阀与第二液控单向阀之间。

7.根据权利要求1-6所述的大负载高精度的熔保炉液压同步控制系统的控制方法，其特征在于：采用以下步骤：

（1）当熔保炉需要上升时，控制第一伺服比例阀与出油口相连的端口通油、另一端口回油，第二伺服比例阀与出油口相连的端口通油、另一端口回油，第一电磁换向阀、电磁溢流阀和第二电磁换向阀通电，同时控制第三电磁换向阀通电，使得端口阀门通油，打开第一液控单向阀和第二液控单向阀，油源在电磁溢流阀设定的压力下，一路经第一伺服比例阀、第一电磁换向阀、第一压力继电器、第一液控单向阀、第三压力继电器进入第一液压缸；另一路经第二伺服比例阀、第二电磁换向阀、第二压力继电器、第二液控单向阀、第四压力继电器进入第二液压缸，两个液压缸的活塞杆同时伸出，使熔保炉上升；

（2）当熔保炉需要下降时，控制第一伺服比例阀与出油口相连的端口回油、另一端口通油，第二伺服比例阀与出油口相连的端口回油、另一端口通油，第一电磁换向阀、电磁溢流阀和第二电磁换向阀通电，同时控制第三电磁换向阀通电，使得端口阀门通油，打开第一液控单向阀和第二液控单向阀，第一液压缸的活塞腔的液压油分别流经第三压力继电器、第一液控单向阀、第一压力继电器、第一电磁换向阀、第一伺服比例阀，最后流向油箱；第二液压缸的活塞腔中的液压油分别流经第四压力继电器、第二液控单向阀、第二压力继电器、第二电磁换向阀、第二伺服比例阀，最后流向油箱，两个液压缸的活塞杆同时缩回，熔保炉慢慢落下到位。

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