CN106996400A - 一种比例泵和比例阀控制的rh钢包顶升液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种比例泵和比例阀控制的RH钢包顶升液压系统，包括比例泵组、先导控制泵组、两组柱塞液压缸、油箱、回油过滤器和循环冷却装置；所述比例泵组包括三组高压比例泵，每一组高压比例泵连接三位四通比例阀、电磁溢流阀和高压单筒过滤器；所述先导控制泵组包括两组恒压变量泵，每一组恒压变量泵连接二位二通换向阀、溢流阀和高压单筒过滤器；所述两组柱塞液压缸对应双工位顶升，每一组柱塞液压缸包括带节流孔的柱塞液压缸、四个防爆阀组成的安全阀组、液控单向阀，溢流阀、测压接头。本发明系统比例泵出口的压力和流量均取决于外负载，可以较好匹配钢包重量带来的变化，满足其速度和压力的全部范围调节，做到节能减排，降低能耗。

Description

一种比例泵和比例阀控制的RH钢包顶升液压系统

技术领域

本发明涉及炼钢二次精炼RH系统的液压设备，更具体地说，涉及一种比例泵和比例阀控制的RH钢包顶升液压系统。

背景技术

真空处理是RH精炼工艺的重要环节，钢包与地面钢包车一起上升至一定高度，真空室插入管插入钢包进行抽真空处理，处理结束后钢包下降至地面然后到连铸工艺。钢包上升是真空处理的关键设备，现有钢包上升方法为电机卷扬提升、四个液压缸同步提升、双液压缸同步顶升和单柱塞缸顶升；其中以单柱塞缸顶升方式最为多见，柱塞缸与顶升框架一起顶升带钢包的刚包车上升和下降。上升和下降都有加速、匀速和减速的过程，且垂直行程长、负载大，要求液压系统控制速度平稳、冲击小且可靠运行。

单柱塞缸液压顶升液压系统一般采用比例泵或比例阀来实现速度的变化；(1)比例泵控方式采用带比例阀并且可以回油的变量泵，其斜盘要求可在0～180°调整以实现进、出两方向通油；该比例泵需特殊订货，供货周期长，难以满足项目进度要求。(2)比例阀控方式采用恒压力或恒流量的变量泵加比例换向阀，而每一炉钢包的重量是变化的，其负载和速度也随之变化，变量泵加比例阀的组合不能很好的匹配外负载的变化，会增加一定的能耗并且调节范围有限，也有可优化空间。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种比例泵和比例阀控制的RH钢包顶升液压系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种比例泵和比例阀控制的RH钢包顶升液压系统，包括比例泵组、先导控制泵组、两组柱塞液压缸、油箱、回油过滤器和循环冷却装置；

所述比例泵组包括两用一备的三组高压比例泵，每一组高压比例泵连接三位四通比例阀、电磁溢流阀和高压单筒过滤器；所述三位四通比例阀用以调节比例泵的输出流量；所述电磁溢流阀用以限制比例泵的最高输出压力，保护泵组；所述高压单筒过滤器用以清洁比例泵输出油源，保证系统清洁度，保护液压元件；

所述先导控制泵组包括一用一备的两组恒压变量泵，每一组恒压变量泵连接二位二通换向阀、溢流阀和高压单筒过滤器；所述二位二通换向阀用以调节先导控制泵的输出压力，所述溢流阀用以先导控制泵启动时卸载；所述高压单筒过滤器用以清洁先导控制泵输出油源，保证系统清洁度，保护液压元件；

所述两组柱塞液压缸对应双工位顶升，每一组柱塞液压缸包括一个带节流孔的柱塞液压缸、四个防爆阀组成的安全阀组、一个用于柱塞液压缸保压的液控单向阀，一个用于限制柱塞液压缸最大顶升压力的溢流阀、一个用于测量柱塞液压缸实际顶升压力的测压接头；

所述每一组柱塞液压缸上升控制油路包括一个二位四通的电磁换向阀和一个液控单向阀；下降控制油路包括用于开启柱塞液压缸保压液控单向阀的一个二位二通的电子球阀和一个单向节流阀、用于开启柱塞液压缸下降回路的一个二位四通的电磁换向阀和一个液控单向阀、一个二位二通的电液比例换向阀。

上述方案中，每一组柱塞液压缸事故手动释放回路包括一个用于事故状态下手动释放柱塞液压缸的手动球阀；

上述方案中，所述回油过滤器包括一个用于清洁系统回油的低压双筒压力发讯的过滤器。

上述方案中，所述油箱内部设有用以监测油箱液面高度的液位计、一个用以监测油箱油液温度的温度计、若干个用以加热油液的油加热器等组件。

上述方案中，所述循环冷却装置包括一用一备的两组低压循环三螺杆泵、一个用于循环滤油的低压双筒压差发讯的过滤器、一个用于油液和冷却水热量交换的热交换器、一个用于控制冷却水开启和关闭的电磁水阀、一个用于清洁冷却水的水过滤器以及若干手动球阀。

实施本发明的比例泵和比例阀控制的RH钢包顶升液压系统，具有以下有益效果：

1、本发明系统比例泵出口的压力和流量均取决于外负载，可以较好匹配钢包重量带来的变化，满足其速度和压力的全部范围调节，做到节能减排，降低能耗；

2、本发明系统均采用普通元件，通用性强，可解决比例泵特殊订货周期长的问题，满足项目进度要求，有效降低成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明比例泵和比例阀控制的RH钢包顶升液压系统的示意图；

1-1为第一比例泵，1-2为第二比例泵，1-3为第三比例泵；

2-1为第一电磁溢流阀，2-2为第二电磁溢流阀，2-3为第三电磁溢流阀；

3-1为第一高压单筒过滤器，3-2为第二高压单筒过滤器，3-3为第三高压单筒过滤器；

4-1为第一恒压变量控制泵，4-2为第二恒压变量控制泵；

5-1为第一溢流阀，5-2为第二溢流阀；

6-1为第四高压单筒过滤器，6-2为第五高压单筒过滤器；

7-1为第一三螺杆循环泵，7-2为第二三螺杆循环泵；

8为低压双筒压差循环过滤器；

9为低压双筒压力回油过滤器；

10为二位四通电液比例换向阀；

11-1为第一二位四通电磁换向阀，11-2为第二二位四通电磁换向阀，11-3为第三二位四通电磁换向阀；

12-1为第一液控单向阀，12-2为第二液控单向阀，12-3为第三液控单向阀；

13-1为第一电磁球阀，13-2为第二电磁球阀；

14-1为第一单向节流阀，14-2为第二单向节流阀；

15-1为第一柱塞液压缸，15-2为第二柱塞液压缸；

16-1为第一柱塞液压缸用液控单向阀，16-2为第二柱塞液压缸用液控单向阀；

17-1为第一柱塞液压缸用测压点，17-2为第二柱塞液压缸用测压点；

18-1为第一柱塞液压缸用事故释放球阀，18-2为第二柱塞液压缸用事故释放球阀。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明比例泵加比例阀控制的双工位单柱塞缸RH钢包顶升液压系统包括比例泵组、先导控制泵组、两组柱塞液压缸、油箱、回油过滤器和循环冷却装置。

在本实施方案中，循环冷却装置与油箱行程循环冷却回路；其原理为：打开循环泵7-1(或7-2)吸油管路上的手动球阀，观察其限位开关，确保手动球阀开启最大，保证稀油管路畅通；循环泵7-1(或7-2)从油箱吸油，循环泵7-1(或7-2)出油的油液经过循环过滤器、热交换器后回到油箱，形成一个循环冷却回路。循环泵7-1(或7-2)出口管路上设有单向阀，防止油液倒流；循环过滤器用于过滤油液，保证系统油液的清洁度；热交换器通过冷却水和液压油的对流实现油液的物理降温。

在本实施方案中，循环泵组7-1(或7-2)首先投入使用，对油液进行过滤，保证系统清洁度。同时需通过本发明所述油箱组件的温度计监测油箱中油液温度：如果油液温度较高，则需打开本发明所述循环冷却装置热交换器的电磁水阀和相关手动球阀，通以冷却水对油液进行物理降温；如果油液温度较低，则需给本发明所述油箱组件的油加热器通电，对油液进行加热；根据油箱中油液温度，控制冷却水的流通或阻断和油加热器的开启或关闭，保证液压系统工作介质在适宜的温度范围以确保其良好的工作特性。

在本实施方案中，通过循环冷却回路保证系统油液清洁度和温度后，其次将先导控制泵组4-1(或4-2)投入使用。先导控制泵4-1(或4-2)是带有一组调节流量的柱塞及调节流量的柱塞换向阀的径向柱塞泵，给比例泵1-1和1-2(或1-3)、柱塞液压缸上升控制油路的液控单向阀12-1(或12-2)、柱塞液压缸用的液控单向阀16-1(或16-2)、柱塞液压缸下降控制油路的液控单向阀12-3提供控制压力恒定的油源。打开先导控制泵4-1(或4-2)吸油管路上的手动球阀，观察其限位开关，确保手动球阀开启最大，保证稀油管路畅通；先导控制泵4-1(或4-2)从油箱吸油，先导控制泵4-1(或4-2)出口的油液经高压单筒过滤器6-1(或6-2)过滤后向系统提供清洁的控制油源。高压单筒过滤器6-1(或6-2)后设有单向阀，防止油液倒流；先导控制泵4-1(或4-2)设有溢流阀5-1(或5-2)及单向阀，其作用是在启动和停止先导控制泵之前将管路载荷卸掉并防止溢流油液倒流，使得先导控制泵的启停更加平稳。

在本实施方案中，通过循环冷却回路保证系统油液清洁度和温度并且先导控制泵平稳运行能够提供压力恒定的控制油源后，再开启比例泵1-1和1-2(或1-3)。比例泵1-1和1-2(或1-3)带有一组流量调节的双活塞杆液压控制缸及调节双活塞杆液压控制缸的三位四通比例换向阀；双活塞杆液压控制缸的油源由先导控制泵4-1(或4-2)经过比例换向阀提供；比例泵1-1和1-2(或1-3)的流量由电气控制的比例换向阀来设定，根据钢包上升时速度变化的要求输入相应的电流信号，调节比例换向阀油口开启大小来改变比例泵1-1和1-2(或1-3)的输出流量；同时比例泵1-1和1-2(或1-3)双活塞杆液压控制缸的位置通过电感式位置传感器反馈信号，通过该反馈信号与输入电流信号的比较来进一步调节比例换向阀油口开启的大小，从而更加准确地匹配钢包上升时速度变化的要求，实现能耗的最小化。打开比例泵1-1和1-2(或1-3)吸油管路上的手动球阀，观察其限位开关，确保手动球阀开启最大，保证稀油管路畅通；比例泵1-1和1-2(或1-3)从油箱吸油，比例泵1-1和1-2(或1-3)出口的油液经高压单筒过滤器3-1和3-2(或3-3)过滤后向系统提供清洁的动力油源。高压单筒过滤器3-1和3-2(或3-3)后设有单向阀，防止油液倒流；比例泵1-1和1-2(或1-3)出口油液的压力由外负载决定，在比例泵1-1和1-2(或1-3)的出口设有常开状态的电磁溢流阀2-1和2-2(或2-3)以及单向阀，其作用是限制比例泵1-1和1-2(或1-3)出口油液的最高压力以及防止油液倒流，防止系统过载，从而保护比例泵1-1和1-2(或1-3)。比例泵1-1和1-2(或1-3)设有内部冲洗回路，冲洗其转子轴承处，带走因工作而产生的多余热量，保证比例泵1-1和1-2(或1-3)的工作温度维持在适宜的范围。

在本实施方案中，本发明所述的每一组柱塞液压缸上升控制油路，其原理和控制方式为：依次开启循环泵组7-1(或7-2)、先导控制泵组4-1(或4-2)、高压比例泵组1-1和1-2(或1-3)，电磁换向阀11-1(或11-2)得电、先导控制油打开液控单向阀12-1(或12-2)，电磁换向阀11-3不得电、液控单向阀12-3关闭，电磁球阀13-1(或13-2)不得电，比例泵组1-1和1-2(或1-3)的高压油经过液控单向阀12-1(或12-2)、高压胶管、防爆安全阀组、液控单向阀16-1(或16-2)进入柱塞液压缸15-1(或15-2)，推动柱塞与顶升框架一起顶升钢包及钢包运输车向上运动。钢包的运动速度从0m/s开始，加速至工艺要求的运动速度，在接近行程四分之三的时候开始减速直至停止，其状态依次为静止状态、匀加速状态、匀速状态、匀减速状态、静止状态；由于钢包运动速度变化，对应比例换向阀的输入电流也要相应的改变，在匀加速状态时需要输入斜坡信号，在匀速运动状态时需要输入恒定电流信号，在匀减速运动状态时需要设定斜坡信号，保证钢包上升运动的平稳，减小冲击。钢包上升至真空处理高度时，电磁换向阀11-1(或11-2)断电、液控单向阀12-1(或12-2)关闭，高压比例泵组1-1和1-2(或1-3)调至待机状态，仅以最小流量输出，满足其内部冲洗即可，此时高压比例泵组1-1和1-2(或1-3)不再输出高压油，柱塞液压缸15-1(或15-2)的防爆安全阀组和高压胶管中的压力油经液控单向阀12-1(或12-2)的泄油口、电磁换向阀11-1(或11-2)回到油箱，柱塞液压缸15-1(或15-2)的液控单向阀16-1(或16-2)关闭，柱塞液压缸15-1(或15-2)处于保压的稳定状态，从而保证钢包在稳定的高度进行真空处理。

在本实施方案中，本发明所述的每一组柱塞液压缸下降控制油路，其原理和控制方式为：钢包顶升至工作位真空处理结束以后，可以依靠自身重量下降，即循环泵组7-1(或7-2)、先导控制泵组4-1(或4-2)处于正常工作状态，高压比例泵组1-1和1-2(或1-3)处于待机状态，仅以最小流量输出，满足其内部冲洗即可。电磁球阀13-1(或13-2)得电，先导控制油经过电磁球阀13-1(或13-2)、单向节流阀14-1(或14-2)打开柱塞液压缸15-1(或15-2)保压的液控单向阀16-1(或16-2)；电磁换向阀11-3得电、先导控制油打开液控单向阀12-3；比例换向阀10输入电流信号，将换向阀芯打开一定开口度；电磁换向阀11-1(或11-2)断电，从而柱塞液压缸15-1(或15-2)中的油液经过液控单向阀16-1(或16-2)、防爆安全阀组、高压胶管、液控单向阀12-1(或12-2)、液控单向阀12-3、比例换向阀10、回油过滤器9回到油箱。钢包的运动速度从0m/s开始，加速至工艺要求的运动速度，在接近行程四分之三的时候开始减速直至停止，其状态依次为静止状态、匀加速状态、匀速状态、匀减速状态、静止状态；由于钢包运动速度变化，对应比例换向阀10的输入电流也要相应的改变，在匀加速状态时需要输入斜坡信号，在匀速运动状态时需要输入恒定电流信号，在匀减速运动状态时需要设定斜坡信号，保证钢包下降运动的平稳，减小冲击。

在本实施方案中，本发明所述的每一组柱塞液压缸事故手动释放油路，其原理和控制方式为：在事故状态下，如果钢包处于顶升工作位状态，可以人工操作手动球阀18-1(或18-2)，柱塞液压缸15-1(或15-2)中的油液经过节流孔、高压胶管、手动球阀18-1(或18-2)回到油箱，液压缸15-1(或15-2)的柱塞与钢包一起缓慢下降至地面，以保证安全。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (5)

1.一种比例泵和比例阀控制的RH钢包顶升液压系统，其特征在于，包括比例泵组、先导控制泵组、两组柱塞液压缸、油箱、回油过滤器和循环冷却装置；

所述比例泵组包括三组高压比例泵，每一组高压比例泵连接三位四通比例阀、电磁溢流阀和高压单筒过滤器；所述先导控制泵组包括两组恒压变量泵，每一组恒压变量泵连接二位二通换向阀、溢流阀和高压单筒过滤器；

所述两组柱塞液压缸对应双工位顶升，每一组柱塞液压缸包括带节流孔的柱塞液压缸、四个防爆阀组成的安全阀组、用于柱塞液压缸保压的液控单向阀，用于限制柱塞液压缸最大顶升压力的溢流阀、用于测量柱塞液压缸实际顶升压力的测压接头；

所述上升控制油路包括二位四通的电磁换向阀和液控单向阀，所述下降控制油路包括用于开启柱塞液压缸保压液控单向阀的二位二通的电子球阀和单向节流阀、用于开启柱塞液压缸下降回路的二位四通的电磁换向阀和液控单向阀、二位二通的电液比例换向阀。

2.根据权利要求1所述比例泵和比例阀控制的RH钢包顶升液压系统，其特征在于，所述柱塞液压缸还与事故手动释放回路连接，所述手动释放回路包括用于事故状态下手动释放柱塞液压缸的手动球阀。

3.根据权利要求1所述比例泵和比例阀控制的RH钢包顶升液压系统，其特征在于，所述回油过滤器包括用于清洁系统回油的低压双筒压力发讯的过滤器。

4.根据权利要求1所述比例泵和比例阀控制的RH钢包顶升液压系统，其特征在于，所述油箱内部设有液位计、温度计和油加热器。

5.根据权利要求1所述比例泵和比例阀控制的RH钢包顶升液压系统，其特征在于，所述循环冷却装置包括依次连接的两组低压循环三螺杆泵、油过滤器、热交换器、电磁水阀、水过滤器以及若干手动球阀。