CN106925573A - 一种压力流量可调式气液脉冲除污装置 - Google Patents

一种压力流量可调式气液脉冲除污装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种压力流量可调式气液脉冲控制系统，包括电气系统、气动系统和液压系统，气动回路上安装有脉冲阀；变量泵的出液端的液压回路上安装有电磁阀，液压回路上设有第一压力变送器，气动回路上安装有第二压力变送器，待清洗液压管路上设置有第三压力变送器；PLC调节液压回路和气动管路中的压力，使液压回路和气动回路输出相匹配的压力。变频器用据控制变量泵的输出流量以调节液压回路中的流量。本发明可产生脉动频率可调的气液两相流，通过控制电磁阀和脉冲阀实现液体和气体的交替混合，实现了气液两相流在脉动压力及脉动流量下，压力及流量的自动调节与可控调节，提高了气液混合的效率。

Description

一种压力流量可调式气液脉冲除污装置
技术领域
本发明涉及液压管路清洗技术领域，具体地说是涉及一种压力流量可调式气液脉冲除污装置。
背景技术
资料统计表明，液压系统的故障有70%～80%是由于系统内部受到污染造成的。尤其是对于工况恶劣及结构复杂的液压系统，由于组成系统的集成块、接头、管路、液压阀等组件较多，污染物在以上组件内表面形成沉积后，使得清洗过程变得非常困难。
现有公开的有关液压管路清洗的资料中，液压回路中不能产生脉动的液体，因此，液压回路与气动回路混合后不能产生脉动的气液两相流，且不能实现气液混合后的脉冲液的压力及流量的自动调节与可控调节，气液混合效率低下，因此除污效率较低。
发明内容
本发明的目的在于，为解决现有技术中存在的问题提供一种压力流量可调式气液脉冲除污装置，该装置能够产生脉动频率可调的气液两相流，通过控制电磁阀和脉冲阀实现液体和气体的交替混合，实现了气液两相流在脉动压力及脉动流量下，压力及流量的自动调节与可控调节，提高了气液混合的效率。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种压力流量可调式气液脉冲除污装置，包括电气系统、气动系统和液压系统，所述电气系统包括PLC控制柜、采集卡和上位机，PLC控制柜包括PLC和变频器；所述气动系统包括空气压缩机、储气罐和气动回路，空气压缩机的排气端连接储气罐的进气端；所述液压系统包括液箱、变量泵和液压回路，变量泵由变频器控制，变量泵的进液端通过进液支路连接液箱；
所述储气罐排气端的气动回路上安装有脉冲阀，脉冲阀由PLC控制，气动回路中的气体经脉冲阀后产生脉动气流；所述变量泵的出液端的液压回路上安装有电磁阀，电磁阀由PLC控制，液压回路中的液体经电磁阀后产生脉动液体；
所述液压回路与气动回路连通后共同与一个清洗回路连通，气动回路输出的脉动气流与液压回路中的脉动液体在清洗回路中混合，清洗回路与待清洗液压管路的一端连通，在交替开启脉冲阀和电磁阀的状态下，气液混合后的管路中形成气-液-气不断交替混合的脉动的气液两相流，用于对待清洗液压管路内部表面进行清洗，待清洗液压管路的另一端连通有一回液支路，该回液支路连通至污液回收箱。
作为进一步地改进，所述液压回路上设有第一压力变送器，用于测量液体压力并将测得的压力信号传送至PLC；气动回路上安装有第二压力变送器，用于测量气体压力并将测得的压力信号传送至PLC；所述待清洗液压管路上设置有第三压力变送器，用于测量气液两相流的压力并将测得的压力信号传送至PLC；
变量泵的出液端的液压回路上设有一条与液箱连通的液压支路，液压支路上安装有溢流阀和压力表，气动管路上安装有减压阀，回液支路上安装有背压阀，所述溢流阀、减压阀和背压阀均由PLC控制；
PLC用于接收第一压力变送器、第二压力变送器和第三压力变送器传送的压力信号并传输至图像采集卡，图像采集卡用于捕获压力信号并传输给上位机，上位机用于对压力信号进行计算处理以得到压力数据，PLC用于根据得到的压力数据对溢流阀及背压阀进行调节以调节液压回路中的压力，对减压阀进行调节以调节气动管路中的压力，从而使液压回路和气动回路输出相匹配的压力。
作为进一步地改进，所述液压回路上设有液体流量计，液体流量计用于测量液体流量并将测得的液体流量信号传送至PLC，气动回路上安装有气体流量计，用于测量气体流量并将测得的气体流量信号传送至PLC，液压回路上还安装节流阀，气动系统管路上还安装有节流阀；
PLC用于接收液体流量计和气体流量计传来的流量信号，并将接收的流量信号传输给图像采集卡，图像采集卡用于捕获流量信号并传输给上位机，上位机用于处理流量信号以得到流量数据，变频器用于根据得到的流量数据控制变量泵的输出流量以调节液压回路中的流量。
作为进一步地改进，所述变量泵的出液端的液压回路上设有单向阀。
作为进一步地改进，所述变量泵的出液端的液压回路上设有消泡过滤器。
作为进一步地改进，所述回液支路上设置有回液过滤器。
作为进一步地改进，所述的污液回收箱为液箱。
作为进一步地改进，所述进液支路上设有进液过滤器。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.本发明可产生脉动频率可调的气液两相流，通过控制电磁阀和脉冲阀实现液体和气体的交替混合，实现了气液两相流在脉动压力及脉动流量下，压力及流量的自动调节与可控调节，提高了气液混合的效率，提升了现场操作的自动化水平；
2. 本发明将压力变送器反馈回来的信息经过计算，使液压回路和气动回路输出相匹配的压力；采用变频器对液压系统的变量泵电机进行调速，使液压系统的流量调节具有更宽的范围；
3. 本发明中气体和液体的压力与流量可通过压力变送器、PLC及控制阀自动调节；PLC与上位机采用开发的监控软件进行通信，实现气液脉冲压力、流量数据的动态显示。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为污液回收箱的结构示意图。
图中标记：1、液箱，2、进液过滤器，3、变量泵，4、溢流阀，5、压力表， 6、单向阀，7、消泡过滤器，8、节流阀，9、第一压力变送器，10、液体流量计，11、电磁阀，12、空气压缩机，13、储气罐，14、减压阀，15、第二压力变送器，16、气体流量计，17、节流阀，18、脉冲阀，19、PLC控制柜，20、采集卡，21、上位机，22、第三压力变送器，23、待清洗液压管路，24、背压阀，25、回液过滤器，2601、一级过滤网，2602、二级过滤网，2603、抽水管。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，一种压力流量可调式气液脉冲除污装置，包括电气系统、气动系统和液压系统，电气系统包括PLC控制柜19、采集卡20和上位机21，PLC控制柜19包括PLC和变频器，PLC采用西门子PLC及扩展模块；气动系统包括空气压缩机12、储气罐13和气动回路，空气压缩机12的排气端连接储气罐13的进气端；液压系统包括液箱1、变量泵3和液压回路，液箱1内的液体可以是油，也可以是其它具有良好清洗功能的液体。变量泵3由变频器控制，变量泵3的进液端通过进液支路连接液箱1，进液支路上设有进液过滤器2。
储气罐13排气端的气动回路上安装有脉冲阀18，脉冲阀18的启闭频率由PLC控制，气动回路中的气体经脉冲阀18后产生脉动气流；变量泵3的出液端的液压回路上安装有电磁阀11，电磁阀11由PLC控制，液压回路中的液体经电磁阀11后产生脉动液体。
变量泵3的出液端的液压回路连通气动回路，液压回路与气动回路连通后共同与一个清洗回路连通，气动回路输出的脉动气流与液压回路中的脉动液体在清洗回路中混合，在交替开启脉冲阀和电磁阀的状态下，气液混合后的管路中形成气-液-气不断交替混合的脉动的气液两相流，脉动的气液两相流输出至待清洗液压管路23内，气液两相流中气泡破灭时产生的瞬时压力使附着在待清洗液压管路23内部表面的污染物受到破坏而发生剥离，待清洗液压管路23连通有一回液支路，该回液支路连通至污液回收箱。
污液回收箱与液箱1相连通，通过水泵将污液回收箱中的液体抽到液箱1中，从而能够循环重复利用。
污液回收箱内设有过滤装置，由回液支路输送的液体中混杂有清洗掉的固体污染物，过滤装置用于将所述固体污染物过滤掉，过滤装置包括一级过滤网2601和二级过滤网2602，一级过滤网2601呈向下凸出状，其优点是增大过滤面积，一级过滤网260的过滤孔的孔径大于二级过滤网2602的过滤孔的孔径，污液进入污液回收箱后，首先经一级过滤网将大颗粒的污物隔离在污液回收箱的上部，然后，经二级过滤网将小颗粒的污物隔离在污液回收箱的中部，经两级过滤后的液体位于污液回收箱的下部，污液回收箱的下部的一侧通过抽水管2603与液箱1相连通，抽水管2603上设有水泵，将位于污液回收箱下部的干净的液体抽至液箱1中，用于循环使用。
液压回路上设有第一压力变送器9，第一压力变送器9用于测量液体压力并将测得的液体压力信号传送至PLC,气动回路上安装有第二压力变送器15，第二压力变送器15用于测量气体压力并将测得的气体压力信号传送至PLC，待清洗液压管路23上设置有第三压力变送器22，第三压力变送器22用于测量气液两相流的压力并将测得的液体压力信号传送至PLC。
变量泵3的出液端的液压回路上设有一条与液箱1连通的液压支路，液压支路上安装有溢流阀4和压力表5，回液支路上安装有背压阀24，气动系统管路上安装有减压阀14。
PLC控制柜19用于接收第一压力变送器9、第二压力变送器15和第三压力变送器22传送的压力信号，并将压力信号传输至图像采集卡20，图像采集卡20用于捕获压力信号并传输给上位机21，上位机21用于对压力信号进行处理以得到压力数据，PLC根据得到的压力数据对溢流阀4及背压阀24进行调节，背压阀24与溢流阀4配合进行液压系统压力负载的调节，从而使液压回路和气动回路输出相匹配的压力。
液压回路上设有液体流量计10，液体流量计10用于测量液体流量并将测得的液体流量信号传送至PLC，气动回路上安装有气体流量计16，用于测量气体流量并将测得的气体流量信号传送至PLC，液压回路上还安装有节流阀8，气动系统管路上还安装有节流阀17。
PLC控制柜19用于接收液体流量计10和气体流量计16传来的流量信号，并将接收的流量信号传输给图像采集卡20，图像采集卡20用于捕获流量信号并传输给上位机21，上位机21用于处理流量信号以得到流量数据，变频器根据得到的流量数据，控制变量泵3的输出流量以调节液压回路中的流量。
变量泵3的出液端的液压回路上设有单向阀6，变量泵3的出液端的液压回路上设有消泡过滤器7，回液支路上设置有回液过滤器25。
工作时，先启动液压系统。首先将溢流阀4及背压阀24开启到最小压力，启动变量泵3及变频器，液体经单向阀6进入节流阀8，缓慢调节溢流阀4，根据负载工况结合背压阀24调节系统压力；观察液体流量计10，变量泵3在变频器控制下流量不断加大，直至到达设定值，此时液体流量计10的显示开始稳定。
然后启动空气压缩机12，当储气罐13中气体的压力到达设定值时空气压缩机停止运行。气体经过减压阀14后进入气动管路，此时压力变送器15显示的为气体的压力，气体流量计16显示的为气体的流量，脉冲阀18在PLC控制下处于闭合状态。为了形成气液脉动且交替进行的压力波，此时通过PLC统一控制液压回路电磁阀11和气动回路脉冲阀18，当电磁阀11打开时脉冲阀18闭合，即在同一时刻只有一路阀打开，且气体的脉动频率和液体的脉动频率可通过PLC随意进行调节，这样管道中便形成了气-液-气不断交替混合的气液两相流，液压系统中的污物在两相流形成的冲击波作用下被剥离掉之后，气-液-固混合物经过回液过滤器25过滤后，又进入液箱1。
在该控制系统中，流体的压力和流量可以通过压力变送器、PLC及控制阀自动调节；流体压力和流量信号进入PLC后，PLC通过数据采集卡20与上位机21采用开发的监控软件进行通信，实现气液脉冲压力、流量数据的动态显示；
停止时，首先关闭空气压缩机12，然后关闭脉冲阀18；再将溢流阀4及背压阀24调至最小，接下来关闭变量泵3，系统停止运行。
本发明还包括液体供给系统，用于往液箱1内供入用于对液压管路进行清洗的液体，液箱1连接有油泵，油泵连接有电机。
液箱1内设有加热装置，加热装置包括导热管，导热管内设有热阻丝和石英砂，导热管的外端安装有散热翅片，导热管的一端为密封端，导热管的另一端连接有安装法兰，安装法兰连接有保护罩，保护罩内设有与热阻丝相通的接线端，接线端固定在安装法兰上。
液箱1内还设有液位感应装置，用于自动感应液箱1内液体的液位高度，当液位达到限位高度后，液位感应装置将感知的液位信息传输给控制器，控制器控制报警装置发出警报声。

Claims (8)

1.一种压力流量可调式气液脉冲除污装置，包括电气系统、气动系统和液压系统，所述电气系统包括PLC控制柜（19）、采集卡（20）和上位机（21），PLC控制柜（19）包括PLC和变频器；所述气动系统包括空气压缩机（12）、储气罐（13）和气动回路，空气压缩机（12）的排气端连接储气罐（13）的进气端；所述液压系统包括液箱（1）、变量泵（3）和液压回路，变量泵（3）由变频器控制，变量泵（3）的进液端通过进液支路连接液箱（1），其特征在于：
所述储气罐（13）排气端的气动回路上安装有脉冲阀（18），脉冲阀（18）由PLC控制，气动回路中的气体经脉冲阀（18）后产生脉动气流；所述变量泵（3）的出液端的液压回路上安装有电磁阀（11），电磁阀（11）由PLC控制，液压回路中的液体经电磁阀（11）后产生脉动液体；
所述液压回路与气动回路连通后共同与一个清洗回路连通，气动回路输出的脉动气流与液压回路中的脉动液体在清洗回路中混合，清洗回路与待清洗液压管路（23）的一端连通，在交替开启脉冲阀和电磁阀的状态下，气液混合后的管路中形成气-液-气不断交替混合的脉动的气液两相流，用于对待清洗液压管路（23）内部表面进行清洗，待清洗液压管路（23）的另一端连通有一回液支路，该回液支路连通至污液回收箱。
2.根据权利要求1所述的一种压力流量可调式气液脉冲除污装置，其特征在于：所述液压回路上设有第一压力变送器（9），用于测量液体压力并将测得的压力信号传送至PLC；气动回路上安装有第二压力变送器（15），用于测量气体压力并将测得的压力信号传送至PLC；所述待清洗液压管路（23）上设置有第三压力变送器（22），用于测量气液两相流的压力并将测得的压力信号传送至PLC；
变量泵（3）的出液端的液压回路上设有一条与液箱（1）连通的液压支路，液压支路上安装有溢流阀（4）和压力表（5），气动管路上安装有减压阀（14），回液支路上安装有背压阀（24），所述溢流阀（4）、减压阀（14）和背压阀（24）均由PLC控制；
PLC用于接收第一压力变送器（9）、第二压力变送器（15）和第三压力变送器（22）传送的压力信号并传输至图像采集卡（20），图像采集卡（20）用于捕获压力信号并传输给上位机（21），上位机（21）用于对压力信号进行计算处理以得到压力数据，PLC用于根据得到的压力数据对溢流阀（4）及背压阀（24）进行调节以调节液压回路中的压力，对减压阀（14）进行调节以调节气动管路中的压力，从而使液压回路和气动回路输出相匹配的压力。
3.根据权利要求2所述的一种压力流量可调式气液脉冲除污装置，其特征在于：所述液压回路上设有液体流量计（10），液体流量计（10）用于测量液体流量并将测得的液体流量信号传送至PLC，气动回路上安装有气体流量计（16），用于测量气体流量并将测得的气体流量信号传送至PLC，液压回路上还安装节流阀（8），气动系统管路上还安装有节流阀（17）；
PLC用于接收液体流量计（10）和气体流量计（16）传来的流量信号，并将接收的流量信号传输给图像采集卡（20），图像采集卡（20）用于捕获流量信号并传输给上位机（21），上位机（21）用于处理流量信号以得到流量数据，变频器用于根据得到的流量数据控制变量泵（3）的输出流量以调节液压回路中的流量。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种压力流量可调式气液脉冲除污装置，其特征在于：所述变量泵（3）的出液端的液压回路上设有单向阀（6）。
5.根据权利要求4所述的一种压力流量可调式气液脉冲除污装置，其特征在于：所述变量泵（3）的出液端的液压回路上设有消泡过滤器（7）。
6.根据权利要求5所述的一种压力流量可调式气液脉冲除污装置，其特征在于：所述回液支路上设置有回液过滤器（25）。
7.根据权利要求6所述的一种压力流量可调式气液脉冲除污装置，其特征在于：所述的污液回收箱为液箱（1）。
8.根据权利要求7所述的一种压力流量可调式气液脉冲除污装置，其特征在于：所述进液支路上设有进液过滤器（2）。
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