CN2928293Y - 一种适用于不锈钢拉矫重卷生产线的节能液压站 - Google Patents

Abstract

一种适用于不锈钢拉矫重卷生产线的节能液压站，其包括有系统油箱、工作泵单元、电控单元，系统油箱经过输出管路和工作泵单元去连接液压系统，电控单元的信号输出去连接工作泵单元的信号输入，其特征在于所述的工作泵单元分为主工作泵单元和辅助工作泵单元，输出管路上连接有压力检测单元，压力检测单元的信号输出去连接电控单元的信号输入，电控单元的信号输出分别去连接主工作泵单元和辅助工作泵单元的信号输入，其结构简单合理，容易实施改造，节能效果好。

Description

一种适用于不锈钢拉矫重卷生产线的节能液压站

技术领域

本实用新型涉及一种适用于不锈钢拉矫重卷生产线的节能液压站。

背景技术

近年，不锈钢行业在我国得到飞速发展，因其特定生产工艺因数，造成现有液压节能技术在不锈钢拉矫重卷生产线中的应用效果并不十分理想，液压系统能量实际利用率仅10％左右，发展新型液压节能技术具有实际社会意义。

国内大型厂家所应用的不锈钢拉矫重卷生产线均为从国外进口成套设备，该生产线核心设备为一组高张力矫直机，机组最大矫直张力可达35吨，最高运行速度可达200m/min以上，是专为不锈钢工艺设计的设备，钢卷生产周期20～90分钟/卷，平均生产周期约50分钟/卷。其液压站一般共用一套，工作泵一般由4台或4台以上的变量柱塞工作泵组成，其单泵额定工作流量常选用198～200L/min；系统工作压力一般为130～140kg/cm²；液压执行元件约50～95件；液压执行元件集中在入口段、焊机及出口段等辅助设施上。不锈钢拉矫重卷线液压站平均有效工作时间仅占其生产线总运行时间约25％，在现行节能技术：由三相异步电机、变量柱塞泵及其控制系统所组成的节能泵站中，在系统流量需求为零的情况下，驱动电机---泵组成的系统空载能耗仍高达电机额定功率的25～40％，平均空载能耗约为额定功率的35％，因此由此现行技术实际能量利用率仅8～12％，浪费能源巨大，需要进一步进行改造。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适用于不锈钢拉矫重卷生产线的节能液压站，其结构简单合理，容易实施改造，节能效果好。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种适用于不锈钢拉矫重卷生产线的节能液压站，其包括有系统油箱、工作泵单元、电控单元，系统油箱经过系统输出管路和工作泵单元去连接液压系统，电控单元的信号输出去连接工作泵单元的信号输入，其特征在于所述的工作泵单元分为主工作泵单元和辅助工作泵单元，输出管路上连接有压力检测单元，压力检测单元的信号输出去连接电控单元的信号输入，电控单元的信号输出分别去连接主工作泵单元和辅助工作泵单元的信号输入。

有益的是，上述的工作泵单元还带有备用泵单元，备用泵单元的信号输入去连接电控单元的信号输出。

有益的是，所述的输出管路上接有液压储能罐组成的液压储能站。

有益的是，所述的液压系统与系统油箱之间接有冷却过滤单元。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：新型液压站通过在液压站中增设大容量蓄能器，同时变革工作泵组成及运行制度，降低主工作泵的装机容量且最大限度地减少辅助工作泵的运行时间，从而充分达到节能降耗目的，其结构简单合理，容易实施改造，节能效果好。

附图说明

图1是适用于不锈钢拉矫重卷生产线的节能液压站的原理图；

图2管路改造图；

图3管路改造图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图所示意，一种适用于不锈钢拉矫重卷生产线的节能液压站，其包括有系统油箱、工作泵单元、电控单元，系统油箱经过系统输出管路和工作泵单元去连接液压系统，液压系统与系统油箱之间接有冷却过滤单元7，输出管路上接有液压储能罐组成的液压储能站5，工作泵单元分为主工作泵单元1和辅助工作泵单元2，同时可以带有备用泵单元3，输出管路上连接有压力检测单元4，压力检测单元4的信号输出去连接电控单元6的信号输入，电控单元6的信号输出分别去连接主工作泵单元1和辅助工作泵单元2的信号输入以及备用泵单元3的信号输入。

泵站工作制度的确定。与现有液压节能技术相比，本节能液压站的一个显著特征是泵站工作制度的变化：液压站工作泵单元由主工作泵I和辅助工作泵II组成。主工作泵采用常运行方式；而辅助工作泵置于受控启动状态，其启、停受控于压力检测单元4检测到的系统压力信号，仅当系统在特定大流量需求下才参与工作，其运行时间短，节能效果明显。除主、辅工作泵外，系统还可设置在机备用泵III，但不是必需设备，可根据实际需求选用。而现行技术是将液压站工作泵化分为运行工作泵和备用泵，备用泵常处于自然停机状态。

泵站主工作泵所需最低流量确定。根据国内所应用的拉矫重卷生产线，经计算，其液压站主工作泵所需配备的最低额定工作流量为150L/min，加上一定容量的液压蓄能站5可满足生产实际需求。而目前国内拉矫重卷生产线，其液压站工作泵总装额定流量为600～800L/min，配套原动机多由3～5台功率约55KW的电机组成。

主、辅工作泵工作形式的确定。为充分节能，(见表1)主工作泵I选用(恒压)变量柱塞泵，数量可选1～2台；辅助工作泵II形式不限，建议优先选用较大流量变量柱塞泵，数量1～2台，备用工作泵III选型同主工作泵，数量1台，作为主工作泵I的备机泵。

工作泵流量的确定。为方便节能改造设计及实施，液压站主工作泵I额定容量的选择给出二种节能技术方案，见表1。

表1

方案	主工作泵	主泵流量范围	优先等级	备注
					I	单泵制	150～200L/min	上策	节能效果最好
II	双泵制	120～200L/min	中策	节能效果较好
					辅助泵II单机额定工作流量选择150～200L/min，备用工作泵选型同主工作泵

单泵制，指主工作泵I选用1台，每台泵合适的额定工作流量范围为150～200L/min；

双泵制，指主工作泵I选用2台，每台泵合适的额定工作流量范围为120～200L/min。驱动电机功率的确定。与工作泵配套的驱动电机功率按照公式： $P=\frac{p\×q}{600}\×k$ (KW)确定，P为需配备的电机功率，p和q分别为所配备工作泵最大正常工作压力和额定工作流量，P单位为kg/cm²，q单位为L/min，计算出的匹配电机功率单位为KW；k为匹配系数，k取1.05～1.50较合理，优先取值1.05～1.25，其节能效果更好。

液压蓄能站5装机容量的确定。本新型节能技术另外一个显著特征是：在液压站或主供油压力管道上配装大容量的液压蓄能器，以满足系统高峰流量需求，根据计算装配有效容积240-600L的液压蓄能站能够满足实际需求。

液压系统主要压力参数的确定。系统工作压力宜选用130～140kg/cm²；根据计算，系统最低工作压力在75kg/cm²以上可满足除开卷机或卷取机旋转油缸以外的液压回路需求。，蓄能站充氮压力的确定：为使蓄能站获得高效利用，选择合适的蓄能站充氮压力是必要的，一般地，对于130～140kg/cm²液压系统，液压蓄能站充氮压力选用70～100kg/cm²可获得较高的体积排放比，蓄能站利用效率高，故优先选用70～80kg/cm²为最佳方案；系统低压报警压力设定为70～75kg/cm²。

泵站工作制度的确定。有了上述主工作泵I和蓄能站相关参数后，还必须在辅助工作泵II的合理配合下，才能达到工作既可靠又高效节能的目的。因此对工作泵控制程序的改进使之符合：

主工作泵I采用常运行方式；辅助工作泵II采用间隙工作方式，其启停受控于压力检测单元检测到的系统压力信号和电控单元；

当检测单元4检测到统压力小于等于85～100kg/cm²时，电控单元6控制辅助工作泵自动启动，延时4～6秒后自动加载，运行1～5分钟后自动停泵，或者当检测单元4检测到统压力达到或略低于工作常压0～5kg/cm²时，电控单元6控制辅助工作泵II停止运行；建议优先选用90kg/cm²设定压力控制辅助工作泵II的启动条件，以获取蓄能器的高效率利用。

系统压力检测单元4的构成可以是压力开关PS01和PS02，也可以是压力线性传感器PT。

校核液压回路。在校核系统所有液压回路是否满足最低压力75kg/cm²的时发现无法开卷机和卷取机卷筒旋转油缸油压需求为120kg/cm²的需求，故该回路需要局部单独改进，改进的方法是：在该支线回路上串联一件稳压蓄能器组件(详见附图2、3)。如图2所示，在需要稳压支线油路的地方并联一件液压蓄能器，蓄能器的用法有A、B两种方案。方案A是在支线回路压力管线上J1处窜联一件单向阀，在油缸需要稳压一侧，如图中的J2处并联一件带安全阀的蓄能器组件；方案B是在油缸需要稳压一侧如图3中的J处并联一件带安全阀的蓄能器组件，图中的二位二通电磁换向阀用于配合回路正常工作用，当主电磁阀a端带电时，电磁阀带电，蓄能器卸荷，否则，电磁阀不带电。带安全阀的稳压回路中，安全阀的设定压力为系统最大正常工作压力上调10kg/cm²，蓄能器的充氮压力为70～90kg/cm²。

校核油箱容积和工作液位确定：维持系统正常工作所要求的油箱容积应在2000L以上。由于液压站配备了较大容量的蓄能站(器)，油箱正常工作液位在工作泵运转和停止时有较大变化，其油箱油液体积的变化量最大约为0.5V蓄L，注意液位开关设定值应符合油箱动态液位和正常补油的需要。

效果检查

某公司引进德国SUNDWING公司不锈钢拉矫重卷生产线，该生产线由开卷段、米巴焊机段、碱液脱脂烘干段、组合矫直机段、活套段、卷取机及出口卸卷装置等基本部分组成；与之配套的液压站一套。该机组最大生产速度为200m/min，平均生产周期约55分钟/卷。

其液压站由4台变量柱塞泵组成，与之配套电机额定功率为55KW，其中3台常用，1台备用，单泵额定流量为198L/min；系统设定正常工作压力为14MPa；该液压系统所带负载油缸74件，油马达4件；该液压站平均电耗为58.3KWh/小时，根据计算实际能量利用率不足6％。

根据本文提供的方法，液压站主工作泵满足正常工作所需最低额定流量为120L/min，与之配套电机额定功率可选用30KW，考虑是针对现有设备的改造，为尽量降低一次性投入成本，决定选用原工作泵1#机作为主工作泵，原2#工作泵为辅助工作泵，由新增压力开关PS01和PS02和电控部分来控制辅助工作泵的启动和停止，经过这样改动后实际2#工作泵的工作时间不足原工作时间的1.5％；原3#、4#工作泵改作为主工作泵或辅助工作的备用泵，仅当1#主工泵或2#辅助工作泵出现故障时才投入运行。

根据本文提供的设计方法，蓄能站合适的装机容量范围为350～600L，优先选取400L，取4件120L的液压蓄能器组成可满足实际需求，蓄能器充氮压力设定为75kg/cm²。

经过上述及其它辅助措施实施改造后的液压站运行稳定可靠，主工作实际平均能耗为21.5KWh/小时，平均节能约36.8KWh/小时，节能率为63.1％，节能效果良好。

Claims (9)

1.一种适用于不锈钢拉矫重卷生产线的节能液压站，其包括有系统油箱、工作泵单元、电控单元，系统油箱经过系统输出管路和工作泵单元去连接液压系统，电控单元的信号输出去连接工作泵单元的信号输入，其特征在于所述的工作泵单元分为主工作泵单元(1)和辅助工作泵单元(2)，输出管路上连接有压力检测单元(4)，压力检测单元(4)的信号输出去连接电控单元(6)的信号输入，电控单元(6)的信号输出分别去连接主工作泵单元(1)和辅助工作泵单元(2)的信号输入。

2.根据权利要求1所述的节能液压站，其特征在于所述的工作泵单元还带有备用泵单元(3)，备用泵单元(3)的信号输入去连接电控单元(6)的信号输出。

3.根据权利要求2所述的节能液压站，其特征在于所述的输出管路上接有液压储能罐组成的液压储能站(5)。

4.根据权利要求3所述的节能液压站，其特征在于所述的液压系统与系统油箱之间接有冷却过滤单元(7)。

5.根据权利要求4所述的节能液压站，其特征在于所述的主工作泵单元(1)中的主工作泵I采用变量柱塞工作泵，辅助工作泵单元(2)中的辅助工作泵II形式不限，备用泵单元(3)中的备用工作泵III根据实际情况选用。

6.根据权利要求5所述的节能液压站，其特征在于所述的主工作泵I采用单泵，泵的额定工作流量为150～200L/min，或者采用双泵，泵的额定工作流量为120～200L/min。

7.根据权利要求5所述的节能液压站，其特征在于所述的辅助工作泵单元(2)中的辅助工作泵额定工作流量选择150～200L/min。

8.根据权利要求5所述的节能液压站，其特征在于所述的液压蓄能站(5)的装机容量范围为240-600L。

9.根据权利要求5所述的节能液压站，其特征在于所述的压力检测单元(4)的构成可以是压力开关PS01和PS02，也可以是压力线性传感器PT。

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