CN110359308B - 碱纤维素压榨辊的夹持压力检测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种碱纤维素压榨辊的夹持压力检测系统和方法，其中系统包括电机、油箱、油泵及三位四通电磁阀，所述电机与油泵的输入端连接以控制油泵工作与否，所述油泵的进油端与油箱相连通，油泵的出油端与三位四通电磁阀的进油口P连通，三位四通电磁阀的第一出油口A依次连接单向阀、压力传感器和油缸的进油端，前述压力传感器和三位四通电磁阀均与控制器电连接，三位四通电磁阀的第二出油口B连接两条管路，其中一路与油缸相连接，另一路与单向阀相连接，三位四通电磁阀的回油口T与油箱相连通。本发明通过装在加压油路上的压力传感器，直接实时测量加压油路的油压信号传送到PLC或DCS，测量值准确。

Description

碱纤维素压榨辊的夹持压力检测系统和方法

技术领域

本发明属于粘胶纤维技术压榨技术领域，具体涉及一种碱纤维素压榨辊的夹持压力检测系统和方法。

背景技术

粘胶双辊压榨机是粘胶纤维制备的关键设备，将浆粥经过压榨，除去多余的碱液，得到碱纤维。如《人造纤维》第43卷第3期公开的《ZHR056型压榨机结构优点及部件的改进》所示，该压榨机在前压辊轴承座(固定轴承座)上联接了两个螺柱，通过螺母压紧压板与后压辊轴承座(可动轴承座)之间的压力传感器。压力传感器可将前后压辊之间的压力信号实时的传送给控制室，并可将压力信号传送给浆粥泵和压辊传动。当压辊间压力升高时，自动降低浆粥泵转速或增加压辊转速，反之则增加浆粥泵转速或降低压辊转速，以保证两辊间压力恒定。

但是该压力测量值由装在轴承座外部压力传感器间接测得，这个测量数据会由于压榨机运行过程中的微小振动从而不准。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能实时准确的测量两压榨辊间压力的碱纤维素压榨辊的夹持压力检测系统。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能实时准确的测量两压榨辊间压力的应用上述检测系统的碱纤维素压榨辊的夹持压力检测方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种碱纤维素压榨辊的夹持压力检测系统，包括电机、油箱、油泵及三位四通电磁阀，所述电机与油泵的输入端连接以控制油泵工作与否，所述油泵的进油端与油箱相连通，油泵的出油端与三位四通电磁阀的进油口P连通，三位四通电磁阀的第一出油口A依次连接单向阀、压力传感器和油缸的进油端，前述压力传感器和三位四通电磁阀均与控制器电连接，三位四通电磁阀的第二出油口B连接两条管路，其中一路与油缸相连接，另一路与单向阀相连接，三位四通电磁阀的回油口T与油箱相连通。

优选地，所述油泵的出油端与三位四通电磁阀的进油口P之间的油路上分出一条设有调压阀的油路，所述油泵的出油端通过前述调压阀回流至油箱，以保证油路的油压稳定。

优选地，所述三位四通电磁阀的回油口T与油箱之间设有背压阀，以保证油路的油压稳定。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种应用上述检测系统的碱纤维素压榨辊的夹持压力的检测方法，其特征在于：所述压力传感器实时监测油压并传递信号至控制器；

该检测方法包括有如下步骤：

S1：压榨辊加载，控制器控制三位四通电磁阀的进油口P与第一出油口A连通，油泵从油箱吸油经过三位四通电磁阀和单向阀为油缸供油，此时油缸处于加压状态且油杆推出，油缸的回油通过三位四通电磁阀和背压阀回到油箱；若压力传感器检测到油缸的油压A未达到设定值B，则继续执行该步骤进行加压；若压力传感器检测到油缸的油压A达到设定值B，则执行下一步骤；

S2：控制器控制三位四通电磁阀的进油口P与回油口T连通，油泵从油箱吸油经过三位四通电磁阀的回油口T直接回油箱，油泵停止工作，由于单向阀的作用，液压油不能回流，油缸处于保压状态；并且将压力传感器实时检测到的油压A与设定值B比较，并根据以下几种情况控制三位四通电磁阀的工作状态；

(2.1)若油压A小于设定值B，则控制器控制三位四通电磁阀的进油口P与第一出油口A连通，则回到S1；

(2.2)若0<(A-B)<a，则三位四通电磁阀的进油口P继续保持与回油口T连通，直至压榨辊压榨工作结束时执行S3；

(2.3)若(A-B)>＝a，则三位四通电磁阀的进油口P继续保持与回油口T连通，且控制器报警并自动降低进浆量或增加压榨辊的转速，以保证压榨辊间的压力恒定；

(2.4)若油压(A-B)>＝b，b>a，则立即执行S3；

S3:控制器控制三位四通电磁阀的进油口P与第二出油口B连通，油泵从油箱吸油经过三位四通电磁阀给油缸供油，同时，进油油路给单向阀的控制口供油以打开单向阀，将油缸的回油导通，这时油杆退回，压榨辊停止工作。

优选地，所述油压A与设定值B之间的差值a的范围为0.3MPa～0.5MPa，使得油泵不长时间工作。

与现有技术相比，本发明的优点：本发明的压榨辊夹持压力实时检测系统，通过装在加压油路上的压力传感器，直接实时测量加压油路的油压信号传送到PLC或DCS，即两压榨辊间压区的压力直接通过加压压力监测来，测量值准确；并且通过对液压压力回路的油压进行监测，实时在线监测两压榨辊间压区的压力，压力传感器将压区压力实时的传送到控制室，通过调节浆粥进浆压力和压辊转速自动保持两压榨辊间压区的压力恒定，提高压榨机的工作质量和产能。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为图1的去掉上罩的结构示意图；

图3为图2的另一方向的结构示意图；

图4为图3的剖视图；

图5为图4的另一方向的剖视图；

图6为图5中的浆槽的结构示意图；

图7为图6的平面示意图；

图8为图3的局部结构示意图；

图9为图8中的压榨辊的局部剖视图；

图10为图8中的压榨辊的分解示意图；

图11为图3中的进浆口和进料通道的结构示意图；

图12为图8中的限位块的结构示意图；

图13为图8中的调整垫片、限位块、轴承座、液压缸的配合示意图；

图14为本实施例的碱纤维素压榨机的油路原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

为便于理解，首先对本实施例的碱纤维素压榨机进行介绍。

如图1～13所示，本优选实施例的碱纤维素压榨机包括机架1和两个压榨辊2，两个压榨辊2并列设置(即轴线平行)且转动方向相反(本实施例中参考图5，位于左侧压榨辊2逆时针转动，位于右侧的压榨辊2顺时针转动，即两个压榨辊2相向转动)，机架1上盖设有能将两个压榨辊2罩设于内的上罩16，两个压榨辊2中其中一个为辊轴能周向转动但不能径向移动的固定辊2a，另一个为辊轴能周向转动且能径向移动的活动辊2b，参见图5，位于右侧的为活动辊2b，位于左侧的为固定辊2a。下文中压榨辊2指(同时包含)固定辊2a和活动辊2b，若特指固定辊2a和活动辊2b则会写明“固定辊2a”或“活动辊2b”。

如图5～7所示，机架1上设有两个并列设置且相连的浆槽11，两个浆槽11的轴线平行，每个压榨辊2对应设于一个浆槽11内，压榨辊2的辊面与对应的浆槽11的底面之间留有供浆料通过的浆料通道21，且各浆槽11的底面的纵截面均呈圆弧面从而在两个浆槽11的连接处形成峰顶111。

各浆槽11的圆弧面偏心设计(如图6所示，Ra与Rb不相等)，从而使得浆料通道21为沿着压榨辊2的转动方向空间逐渐变小的楔形流道，如此沿压榨辊2的转动方向，碱纤维(浆粥)受到空间挤压力逐步线性增大，脱水效果好。

如图5所示，各浆槽11的下方均设有进浆口3，每一浆槽11的相对峰顶111的另一侧通过进料通道31与该浆槽11对应的进浆口3相连，从而使得进料通道31与对应的浆料通道21相连通。本实施例中，与一个浆槽11对应的进浆口3可以有一个或者沿浆槽轴向布置的至少两个，每个进浆口3都通过一个进料通道31与对应的浆槽11相连。

如图11所示，各进料通道31的横截面积自下而上逐渐增大，进料通道31各处的宽度d一致，即进料通道31呈沿着其高度方向(即上下方向)、宽度d不变、长度l逐渐增大的薄腔室，从而使得各进料通道31的空间自下而上逐渐增大。对应同一压榨辊2的相邻的进料通道31的出口端相连通，且对应同一压榨辊2的所有进料通道31的出口端的长度总和与对应的压榨辊2辊面的长度一致，浆料进入扇形的进料通道31后，因为面积变大流速变缓，且因进料通道31的宽度较小，浆的浓度和流速在进料通道31的长度方向逐渐变为一致，从而保证进入整个浆料通道21的浆料流量、浓度一致。

另外，该进浆口3的设计方式使得浆料从底部进浆，很少部分从压榨辊2的辊面滤水，大部分经过两个压榨辊2之间的区域受挤压滤水，且浆料分别从两个压榨辊2外侧进入浆流通道，如此浆的流向、浆层形成方向与压榨辊2转向一致，使浆流方向合理，不产生扰动，不易发生浆槽11堵塞现象

进浆口3的数量可以根据压榨辊2辊面的长度(指轴向上的距离)改变，如压榨辊2辊面长度较长，可适当增加进浆口3的数量。

如图4、5、9、10所示，本实施例中，各压榨辊2包括辊轴22、至少两个水道板23、支撑套24、筛板25，辊轴22沿对应浆槽11的长度方向轴向延伸，且辊轴22邻近两端部的位置上均套设有挡水环，各水道板23沿辊轴22的轴向延伸，且所有水道板23沿辊轴22周向分布并由辊轴22的周面上径向向外辐射，相邻两个水道板23之间形成轴向流道231。支撑套24套设于水道板23上，支撑套24上沿径向设有能与轴向流道231相连通的径向流道241，筛板25套设于支撑套24上，筛板25上设有与径向流道241相连通的筛孔251。

如图9所示，筛孔251为阶梯孔，沿筛板25自辊轴22的方向，阶梯孔的孔径依次增大。如此压榨滤水流经筛孔251时，由于筛孔251截面由小变大，水流产生扰动，滤水中的纤维不易在孔壁上停留，减小了筛孔251的堵塞，保证了筛孔251来的滤水无阻碍地直接进入支撑套24之间间隔形成的径向流道241，而支撑套24上形成的径向流道241与水道板23之间形成的轴向流道231相对滤水中纤维足够大，滤水非常容易通过，在此处不会出现堵塞。图9所示的箭头方向为压榨滤水在水道里的流向。

本实施例中，支撑套24呈环状并有多个，沿水道板23轴向间隔布置，相邻两个支撑套24之间的间隙形成径向流道241。

本实施例中，各压榨辊2的辊轴22均由液压马达驱动转动，辊轴22转动带动整个压榨辊2转动；或者各压榨辊2均由SEW大速比减速箱7驱动，减速箱选用输出轴端为空心轴带扭力臂形式，两根压榨辊2由变频器控制实现转速同步。而现有的压榨机通常采用运行不可靠的行星减速机或传动效率不高的蜗轮蜗杆传动，传动形式复杂，维修时特别在更换压榨辊2时拆装困难。

如图4、5所示，各压榨辊2的两端均连通有成型于机架1上的出水通道17，位于同一侧的出水通道17汇聚至一个出水口171；且机架1上成型有相对设置的出浆口13和接渣槽14，沿压榨辊2的转动方向，接渣槽14位于固定辊2a侧，出浆口13位于活动辊2b侧，经过压榨后的浆料，浆液流入出浆口13，渣滓进入接渣槽14，滤水从轴向流道231流入出水口171，如图5中空心箭头所示。

机架1上设有两个分别对应与两个压榨辊2的辊面始终接触的密封刮刀15以及与固定辊2a的辊面接触的上刮刀16，密封刮刀15起到密封和清洁辊面作用。具体过程如下：浆料从下向上经过两个压榨辊2形成的压区，浆料中的液体进入压榨辊2内部流出，浆料压榨到干度30％脱离压区，再经过上刮刀16从固定辊2a剥离，浆料由活动辊2b带到活动辊2b对应的密封刮刀15，该密封刮刀15将浆料剥离落入出浆口13，固定辊2a对应的密封刮刀15将固定辊2a上经过上刮刀16还留在辊面上的浆料清除，清除的浆渣落入左侧接渣槽14内，浆渣量很小。

如图8、12、13所示，各压榨辊2的两端分别通过轴承转动安装于一轴承座4内，该轴承座4滑动安装在设置于机架1上的滑道12内，该滑道12的延伸方向与两个压榨辊2轴线的连线平行，即轴承座4沿滑道12移动时，两个压榨辊2能随对应的轴承座移动而在径向上相对靠近或远离。各轴承座4的相对的两侧分别设有用于推动轴承座4在径向上靠近或远离另一压榨辊2的液压缸5以及用于限位轴承座4的限位块6，液压缸5的缸体51和限位块6均安装于机架1上。本实施例中，液压缸5为油缸，用于驱动固定辊2a的轴承座4的液压缸5的缸径大于驱动活动辊2b的轴承座4的液压缸5的缸径，如此在同样的油压下固定辊2a受到的加压力大于活动辊2b，压榨机工作时，固定辊2a不会发生移动现象，保证压榨机的正常工作。本实施例中，在实际操作时，在初始需要定位固定辊2a和活动辊2b时，固定辊2a和活动辊2b对应的液压缸均工作，直至固定辊2a的轴承座与对应的限位块相抵，活动辊2b的轴承座与对应的限位块相抵，此时固定辊2a和活动辊2b均被夹持定位不动；当需要调整固定辊2a和活动辊2b之间的间距时，固定辊2a对应的轴承座始终保持固定，通过使活动辊2b对应的轴承座移动来调节固定辊2a和活动辊2b之间的径向距离。

位于各轴承座4的同一侧的液压缸5有两个并上下间隔布置，如此不会产生一个液压缸5推力造成压榨辊2偏心夹死。换言之，每根压榨辊2对应两个轴承座4，每个轴承座4分别配有上下两个液压缸5、两个限位块6以及上下两个滑道12，共八个液压缸5和八个限位块6。

限位块6通过螺钉能脱卸地安装于机架1上，且限位块6和机架1之间设有调整垫片61。限位块6的定位值由两个压榨辊2间距离决定，根据浆料种类和压榨出料干度确定，在机器运行前调整好，如果需要调整两个压榨辊2之间的距离，卸下限位块6，在机架1和限位块6之间放入调整垫片61，再将限位块6安装到位即可，调整垫片61的厚度事先计算好。

如图13所示，在工作时，液压缸5的油杆52推动活动辊2b的轴承座4朝向固定辊2a的轴承座4移动，直到活动辊2b的轴承座4与对应的限位块6相抵，活动辊2b就停下来、不再移动，液压缸5仍保持加压油压，这样活动辊2b被夹持定位；当需要增大固定辊2a和活动辊2b之间的径向距离时，取下原来的调整垫片61，选用一个厚度较大的调整垫片61，反之则选用厚度较小的调整垫片61；固定辊2a被其对应的液压缸和限位块夹持，而不能径向移动。

如图13所示，压榨辊2的夹持压力检测系统包括电机81、油箱82、油泵83及三位四通电磁阀84，电机81与油泵83的输入端连接以控制油泵83工作与否，油泵83的进油端与油箱82相连通，油泵83的出油端与三位四通电磁阀84的进油口P连通，三位四通电磁阀84的第一出油口A依次连接单向阀80、压力传感器88和油缸87的进油端，三位四通电磁阀84的第二出油口B连接两条管路，其中一路与油缸87相连接，另一路与单向阀80相连接，三位四通电磁阀84的回油口T与油箱82相连通。前述压力传感器88和三位四通电磁阀84均与控制器电连接，本实施例中，压力传感器88的输出模拟信号接入DCS控制室或PLC中，实时测量油路的油压，三位四通电磁阀84由DCS控制室或PLC自动控制。

油泵83的出油端与三位四通电磁阀84的进油口P之间的油路上分出一条设有调压阀85的油路，油泵83的出油端通过前述调压阀85回流至油箱82。三位四通电磁阀84的回油口T与油箱82之间设有背压阀86。

加压油路油压设定值为：浆槽的油缸87油压×油缸87内面积(油缸87推力)＝浆槽压榨线压力×辊面工作宽度+浆槽内最大工作压力×浆槽浸入浆槽面积；浆槽压榨线压力为100～120N/mm；浆槽内最大工作压力为0.1Mpa。

压力传感器88实时监测油压并传递信号至控制器，碱纤维素压榨辊的夹持压力的检测方法包括有如下步骤：

S1：压榨辊加载，控制器控制三位四通电磁阀84的进油口P与第一出油口A连通，油泵83从油箱82吸油经过三位四通电磁阀84和单向阀80为所有油缸87供油，此时所有油缸87处于加压状态且油杆推出，所有油缸87的回油通过三位四通电磁阀84和背压阀86回到油箱82；若压力传感器88检测到油缸87的油压A未达到设定值B，则继续执行该步骤进行加压；若压力传感器88检测到油缸87的油压A达到设定值B，则执行下一步骤；

S2：控制器控制三位四通电磁阀84的进油口P与回油口T连通，油泵83从油箱82吸油经过三位四通电磁阀84的回油口T直接回油箱82，油泵83停止工作，由于单向阀80的作用，液压油不能回流，油缸87处于保压状态；并且将压力传感器88实时检测到的油压A与设定值B比较，并根据以下几种情况控制三位四通电磁阀84的工作状态；

(2.1)若油压A小于设定值B，则控制器控制三位四通电磁阀84的进油口P与第一出油口A连通，则回到S1；

(2.2)若0<A-B<a，则三位四通电磁阀(84)的进油口P继续保持与回油口T连通，直至压榨辊压榨工作结束时执行S3；

(2.3)在油缸87处于保压状态时，当浆槽内的压力超过最大工作压力时，压榨辊2受到浆槽11内的力(压榨辊压榨线压力×辊面工作宽度+浆槽内最大工作压力×压榨辊浸入浆槽面积)大于油缸87推力，将活动辊2b的油杆往回推，这时由于在单向阀80的作用下，进油回路关闭，油缸87的压力升高，若A-B>＝a(比如a为0.5MPa)，则三位四通电磁阀(84)的进油口P继续保持与回油口T连通，且控制器报警并自动降低进浆量或增加压榨辊的转速，以保证压榨辊间的压力恒定；

(2.4)若油压A-B>＝b，b>a，则立即执行S3；

S3:控制器控制三位四通电磁阀84的进油口P与第二出油口B连通，油泵83从油箱82吸油经过三位四通电磁阀84给油缸87供油，同时，进油油路(图14中虚线)给单向阀80的控制口供油以打开单向阀80，将油缸87的回油导通，这时油杆退回，压榨辊停止工作。

本实施例中，油压大于设定值a的范围为0.3MPa～0.5MPa，以避免油泵83长时间工作。

上述压力检测系统的工作过程如下：启动油泵83，通过调压阀85、三位四通电磁阀84以及单向阀80给油缸87的油杆伸出提供压力，油缸87在油压力作用下推动两个压榨辊2的轴承座4分别沿对应滑道12移动，直到轴承座4接触限位块5停止下来，这时油缸87仍保持加压状态，压榨辊2被夹持定位。当油压达到设定值时，压榨机才能进料投入运行。压榨机停止运行时，首先停止进浆，然后通过油路给油杆退回提供压力，油缸87退回，压榨辊2处于不受力状态。

Claims (3)

1.一种应用碱纤维素压榨辊的夹持压力检测系统的检测方法，其特征在于：检测系统包括电机(81)、油箱(82)、油泵(83)及三位四通电磁阀(84)，所述电机(81)与油泵(83)的输入端连接以控制油泵(83)工作与否，所述油泵(83)的进油端与油箱(82)相连通，油泵(83)的出油端与三位四通电磁阀(84)的进油口P连通，三位四通电磁阀(84)的第一出油口A依次连接单向阀(80)、压力传感器(88)和油缸(87)的进油端，前述压力传感器(88)和三位四通电磁阀(84)均与控制器电连接，三位四通电磁阀(84)的第二出油口B连接两条管路，其中一路与油缸(87)相连接，另一路与单向阀(80)相连接，三位四通电磁阀(84)的回油口T与油箱(82)相连通；

所述三位四通电磁阀(84)的回油口T与油箱(82)之间设有背压阀(86)；

所述压力传感器(88)实时监测油压并传递信号至控制器；该检测方法包括有如下步骤：

S1：压榨辊加载，控制器控制三位四通电磁阀(84)的进油口P与第一出油口A连通，油泵(83)从油箱(82)吸油经过三位四通电磁阀(84)和单向阀(80)为油缸(87)供油，此时油缸(87)处于加压状态且油杆推出，油缸(87)的回油通过三位四通电磁阀(84)和背压阀(86)回到油箱(82)；若压力传感器(88)检测到油缸(87)的油压A未达到设定值B，则继续执行该步骤进行加压；若压力传感器(88)检测到油缸(87)的油压A达到设定值B，则执行下一步骤S2；

S2：控制器控制三位四通电磁阀(84)的进油口P与回油口T连通，油泵(83)从油箱(82)吸油经过三位四通电磁阀(84)的回油口T直接回油箱(82)，油泵(83)停止工作，由于单向阀(80)的作用，液压油不能回流，油缸(87)处于保压状态；并且将压力传感器(88)实时检测到的油压A与设定值B比较，并根据以下几种情况控制三位四通电磁阀(84)的工作状态；

(2.1)若油压A小于设定值B，则控制器控制三位四通电磁阀(84)的进油口P与第一出油口A连通，则回到S1；

(2.2)若0<(A-B)<a，则三位四通电磁阀(84)的进油口P继续保持与回油口T连通，直至压榨辊压榨工作结束时执行S3；

(2.3)若(A-B)>＝a，则三位四通电磁阀(84)的进油口P继续保持与回油口T连通，且控制器报警并自动降低进浆量或增加压榨辊的转速，以保证压榨辊间的压力恒定；

(2.4)若油压(A-B)>＝b，b>a，则立即执行S3；

S3:控制器控制三位四通电磁阀(84)的进油口P与第二出油口B连通，油泵(83)从油箱(82)吸油经过三位四通电磁阀(84)给油缸(87)供油，同时，进油油路给单向阀(80)的控制口供油以打开单向阀(80)，将油缸(87)的回油导通，这时油杆退回，压榨辊停止工作。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：所述油泵(83)的出油端与三位四通电磁阀(84)的进油口P之间的油路上分出一条设有调压阀(85)的油路，所述油泵(83)的出油端通过前述调压阀(85)回流至油箱(82)。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：所述油压A与设定值B之间的差值a的范围为0.3MPa～0.5MPa。

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