CN108468672B - 一种步进式加热炉节能型液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种步进式加热炉节能型液压系统，包括液压油油箱、比例压力调节阀、动力液压泵、手动球阀、控制油蓄能器、液压换向阀组、控制油压力信号检测传感器、势能回收蓄能器组、势能回收蓄能器组压力信号检测传感器、主动液压缸、从动液压缸、主动缸用控制比例阀、从动缸用控制比例阀；本系统采用液压泵控调压+比例阀节流调速、与蓄能器能量回收再利用相结合的方式实施控制。具有节约能源、控制可靠等特点，适合应用于步进式加热炉升降机构控制。

Description

一种步进式加热炉节能型液压系统

技术领域

本发明属于冶金液压技术领域，涉及一种步进式加热炉节能型液压系统，该节能型液压控制系统可以用于对包括步进式加热炉升降机构设备的控制。

背景技术

步进式加热炉是钢铁企业中最常用的加热装备，其步进动作及动力能源消耗主要用于提升与运送钢坯等重物。已有的步进式加热炉在工作过程中，在周而复始的提升与放下几百吨甚至上千吨的重量时，系统随时都提供了满足最大负载的提升能量，而且在被提升后的物体在下降过程中具有很大的重力势能浪费。此外，根据最大重物的提升要求，液压系统能力设计很大，正常工作过程中提升重物的时间相对较短，而其它设备动作时，液压系统泵站有较大的空载运行工况，这也造成了较大的能源浪费。还有，现有的步进式加热炉升降机构液压系统采用的都是恒压变量的动力源，不管提升重物的多少其压力都是为最大重物而准备的，在空载及钢坯较少时，会有较大的阀控节流损失。

现有技术中有少量用蓄能器回收下降势能再利用的，其方式主要就是采用特殊结构的液压缸或者是另外增加一个平衡缸来实现，这种方法弊病在于需要增加步进式机构的设备，且其结构相对复杂；此外采用的主要是恒压变量泵的动力源，存在较大空载、低负荷工况，必然存在能源浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种步进式加热炉节能型液压系统，目的在于解决上述技术背景中存在的问题。该发明具有节约能源、控制可靠等特点，适合应用于步进式加热炉升降机构控制。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种步进式加热炉节能型液压系统，包括液压油油箱、比例压力调节阀、动力液压泵、手动球阀、控制油蓄能器、液压换向阀组、控制油压力信号检测传感器、势能回收蓄能器组、势能回收蓄能器组压力信号检测传感器、主动液压缸、从动液压缸、主动缸用控制比例阀、从动缸用控制比例阀；

所述液压油油箱的出油口连接至动力液压泵，动力液压泵通过第一液压锁与控制油蓄能器连接，通过第五液压锁与势能回收蓄能器组连接，通过第二液压锁及从动缸用控制比例阀与从动液压缸的无杆腔连接，通过从动缸用控制比例阀分别与主动液压缸和从动液压缸的杆腔连接；势能回收蓄能器组的输出端通过第四液压锁及主动缸用控制比例阀与主动液压缸的无杆腔连接，主动液压缸的无杆腔通过第三液压锁及主动缸用控制比例阀与势能回收蓄能器组的输入端连接；

动力液压泵通过比例压力调节阀调节压力，控制油蓄能器为换向阀组控制提供压力油，第一至第五液压锁通过液压换向阀组控制，控制油蓄能器与控制油压力信号检测传感器连接，势能回收蓄能器组与势能回收蓄能器组压力信号检测传感器连接。

进一步，所述液压换向阀组包括用于控制第一液压锁的手动球阀和第二液压换向阀、用于控制第二液压锁的第一液压换向阀、用于控制第三液压锁和第四液压锁的第四换向阀、用于控制第五液压锁的第三液压换向阀。

进一步，动力液压泵与从动缸用控制比例阀之间设有从动缸用比例阀压力补偿器。

进一步，从动缸用控制比例阀与第二液压锁之间设有梭阀。

进一步，势能回收蓄能器组与主动缸用控制比例阀之间设有主动缸用比例阀压力补偿器。

步进式加热炉节能型液压系统采用液压泵控调压+比例阀节流调速、与蓄能器能量回收再利用相结合的方式实施控制。主动液压缸上升时，储存在势能回收蓄能器组中的液压油经过主动液压缸控制比例阀的节流调速实现主动液压缸的上升动作，下降时也通过这一环节反向回收主动升降液压缸中的压力油至势能回收蓄能器组中同时完成下降动作，供下一周期循环使用。液压油油箱中的液压油经过从动液压缸控制比例阀的节流调速实现从动液压缸的升降动作跟随主动液压缸。液压油油箱、比例压力调节阀和动力液压泵组成液压泵源，液压泵源的压力可以根据实际需要由控制器控制调整。

在投入工作时，首先，假设主动液压缸与从动液压缸都处于重物提升的最低位置，最先启动液压泵源控制系统，液压压力油会通过控制进入控制油蓄能器中，当控制油蓄能器中的压力油达到设定值后，切断泵组与控制油蓄能器油路，控制油准备就绪；控制油通过控制系统打开液压泵源系统与势能回收蓄能器组的油路，开始向势能回收蓄能器组补油，当达到设定值之后，切断势能回收蓄能器组与液压泵源系统之间的油路。以上过程只需要在第一次动作时完成，正常工作时势能回收蓄能器组最小压力如果没有降低至设定值，就可以一直循环工作，当低于设定值后，控制系统根据压力检测自动向势能回收蓄能器组中补油，直到满足压力设定要求。当控制油蓄能器最小压力降低至设定值后，控制系统根据压力检测自动向控制油蓄能器中补油，直到满足压力设定要求。

然后升降液压缸开始上升动作，首先液压缸只有步进梁设备自身的重量，属于轻载工况，先打通势能回收蓄能器组与主动液压缸无杆腔之间的油路，由势能回收蓄能器组提供动力油；蓄能器组中的液压油进入主动液压缸无杆腔，在主动缸用控制比例阀控制下，直接驱动升降缸开始上升动作，由于势能回收蓄能器组中的液压油压力与轻负载匹配，所以从动液压缸不须出力，液压泵源单元压力可以将至很低，保证从动液压缸跟随主动液压缸即可；升降缸提升到一定高度，步进梁就会接到需要提升的钢坯，此时，通过控制系统自动提高液压泵源系统压力，液压泵源系统中的压力油通过从动缸比例阀的节流调速控制从动液压缸跟随主动液压缸位移与压力；当液压缸提升到位之后，需要等待完成其他动作，此时切断所有与上升下降相关的液压回路。完成其他动作后，升降液压缸开始下降动作，这一过程与上升过程正好相反，首先打开势能回收蓄能器组与主动液压缸无杆腔之间的控制油路，在重负载作用下主动升降液压缸无杆腔的液压油进入势能回收蓄能器组中回收，此时，液压泵源系统压力降到很低的值，从动缸跟随主动缸下降；液压缸下降到某一位置，会卸掉重物负载，控制系统自动升高液压泵源系统压力，以满足液压缸下降速度要求，这个过程中势能回收蓄能器组正常进行压力油回收工作，直至液压缸下降到工艺设定的最底部，此时切断升降控制的所有液压油路，升降缸处于等待状态，直到下一个升降动作指令开始重复以上升降动作。

本发明的有益效果在于：此步进式加热炉节能型液压系统采用液压泵控调压+比例阀节流调速、与蓄能器能量回收再利用相结合的方式，在升降缸轻负载时可以将液压泵源系统压力调至很低，并在油缸下降过程中将重力势能回收至蓄能器组中作为动力源在油缸上升时重复使用，可以最大限度的减少步进梁升降过程的能量消耗，适合用于步进式加热炉升降设备中。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明的结构原理图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图1所示，在确保液压泵源控制系统、液压缸、液压换向阀、步进梁17都安装无误并处于受控状态的前提下，才可以进行升降动作。首先，在升降缸动作前，启动动力液压泵3.1、3.2，通过比例压力调节阀2调节系统压力至设计值，打开手动球阀6，液压油油箱1中的压力油通过液压锁5.1进入控制油蓄能器10中，通过控制油压力信号检测传感器11检测到控制油蓄能器10压力至设定压力后关闭手动球阀6，此时，控制油蓄能器10准备就绪，可以满足为第四液压换向阀8、第一液压换向阀9.1、第二液压换向阀9.2、第三液压换向阀9.3提供控制油。控制油蓄能器10中的压力油通过管路流向第三液压换向阀9.3，在第三液压换向阀9.3的作用下打开第五液压锁5.5，动力液压泵3.1、3.2中的压力油液通过第五液压锁5.5开始给势能回收蓄能器组15充油，通过势能回收蓄能器组压力信号检测传感器14检测到势能回收蓄能器组15压力至设定压力后关闭第五液压锁5.5，此时势能回收蓄能器组15准备就绪，可以开始升降缸升降动作。

首先液压缸只需提升步进梁17自身重量，属于轻载工况，通过第四液压换向阀8打开第四液压锁5.4，通过第一液压换向阀9.1打开第二液压锁5.2，比例压力调节阀2将系统压力调至很低，势能回收蓄能器组15中的高压油通过第四液压锁5.4、主动缸用比例阀压力补偿器4.2，主动缸用控制比例阀7.2、液压单向阀13.1进入主动液压缸16.2无杆腔，通过主动缸用控制比例阀7.2调节主动液压缸16.2的位移及速度；液压油油箱1中的油液通过从动缸用比例阀压力补偿器4.1、从动缸用控制比例阀7.1、第二液压锁5.2进入从动液压缸16.1无杆腔，通过从动缸用控制比例阀7.1控制从动液压缸16.1位移与速度跟随主动液压缸16.2，从动液压缸16.1出力很小；当步进梁17接触到钢坯18后，通过比例压力调节阀2将系统压力调高，从动液压缸16.1与主动液压缸16.2共同出力上升，直至工艺要求的上限位置；在整个上升过程中，主动液压缸16.2与从动液压缸16.1杆腔的液压油通过从动缸用控制比例阀7.1流回液压油油箱1；当液压缸提升到位之后，需要等待完成其他动作，此时通过第一液压换向阀9.1、第四液压换向阀8切断第二液压锁5.2、第三液压锁5.3、第四液压锁5.4，升降缸静止等待。

完成其他动作后，升降液压缸开始下降动作，首先通过第四液压换向阀8打开第三液压锁5.3，通过第一液压换向阀9.1打开第二液压锁5.2，比例压力调节阀2将液压泵源系统压力调至很低，在钢坯18重负载作用下主动液压缸16.2无杆腔的液压油通过第三液压锁5.3、主动缸用比例阀压力补偿器4.2、主动缸用控制比例阀7.2、液压单向阀13.2进入势能回收蓄能器组15中，主动液压缸用控制比例阀7.2调节主动液压缸16.2的位移及速度，从动液压缸16.1无杆腔液压油通过第二液压锁5.2、从动缸用控制比例阀7.1流回液压油油箱1；当液压缸下降到脱离钢坯后，控制比例压力调节阀2调高液压泵源系统压力，液压油油箱1中的压力油通过从动缸用比例阀压力补偿器4.1、从动缸用控制比例阀7.1流入主动液压缸16.2、从动液压缸16.1杆腔，主动液压缸16.2无杆腔中的压力油被压回势能回收蓄能器组15中，直至液压缸下降到工艺设定的最底部，此时通过第一液压换向阀9.1、第四液压换向阀8关闭第二液压锁5.2、第三液压锁5.3、第四液压锁5.4，升降缸油路被切断，处于等待状态，直到下一个升降动作指令开始重复以上升降动作。

在工作过程中，通过控制油压力信号检测传感器11检测到控制油蓄能器10压力降至最低设定值后，控制油蓄能器10中的压力油通过管路流向第二液压换向阀9.2，在第二液压换向阀9.2的作用下打开第一液压锁5.1，动力液压泵3.1、3.2中的压力油液通过第一液压锁5.1开始给控制油蓄能器10补油，通过控制油压力信号检测传感器11检测到控制油蓄能器10压力至设定压力后通过第二液压换向阀9.2关闭第一液压锁5.1，控制油蓄能器10压力满足工作要求。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种步进式加热炉节能型液压系统，其特征在于：包括液压油油箱、比例压力调节阀、动力液压泵、手动球阀、控制油蓄能器、液压换向阀组、控制油压力信号检测传感器、势能回收蓄能器组、势能回收蓄能器组压力信号检测传感器、主动液压缸、从动液压缸、主动缸用控制比例阀、从动缸用控制比例阀；

所述液压油油箱的出油口连接至动力液压泵，动力液压泵通过第一液压锁与控制油蓄能器连接，通过第五液压锁与势能回收蓄能器组连接，通过第二液压锁及从动缸用控制比例阀与从动液压缸的无杆腔连接，通过从动缸用控制比例阀分别与主动液压缸和从动液压缸的杆腔连接；势能回收蓄能器组的输出端通过第四液压锁及主动缸用控制比例阀与主动液压缸的无杆腔连接，主动液压缸的无杆腔通过第三液压锁及主动缸用控制比例阀与势能回收蓄能器组的输入端连接；

动力液压泵通过比例压力调节阀调节压力，控制油蓄能器为换向阀组控制提供压力油，第一至第五液压锁通过液压换向阀组控制，控制油蓄能器与控制油压力信号检测传感器连接，势能回收蓄能器组与势能回收蓄能器组压力信号检测传感器连接；动力液压泵与从动缸用控制比例阀之间设有从动缸用比例阀压力补偿器。

2.根据权利要求1所述的步进式加热炉节能型液压系统，其特征在于：所述液压换向阀组包括用于控制第一液压锁的手动球阀和第二液压换向阀、用于控制第二液压锁的第一液压换向阀、用于控制第三液压锁和第四液压锁的第四换向阀、用于控制第五液压锁的第三液压换向阀。

3.根据权利要求1所述的步进式加热炉节能型液压系统，其特征在于：从动缸用控制比例阀与第二液压锁之间设有梭阀。

4.根据权利要求1所述的步进式加热炉节能型液压系统，其特征在于：势能回收蓄能器组与主动缸用控制比例阀之间设有主动缸用比例阀压力补偿器。