轧机液压压下系统蓄能器的选型计算

（6） （7）
2 蓄能器在液压压下系统中的应用
某 1450 mm 热连轧机的粗轧液压压下系统组 成有：油源部分液压站 1 台，控制单元液压 HGC 阀组 2 台，执行机构压下油缸 2 台 （见图 2）。液 压压下系统工作原理：由恒压变量泵和设置在泵站 附近的泵出口蓄能器组成的恒压油源，经中间管路 为粗轧 HGC 系统供油。轧制开始后，压下油缸工 作，油液从有杆腔回油，通过溢流阀可以稳定轧制
液压压下系统作为轧机设备的核心组成部分， 其控制性能的好坏直接影响轧机性能。而蓄能器 作为压下系统的重要辅助元件，不仅可以为系统 提供辅助动力源，而且具有吸收脉动、补偿流量 等特点。将其应用于液压压下系统，能够提高系 统响应，改善稳态性能。
本文通过对液压压下系统中各蓄能器的选型 计算，分析影响该系统中蓄能器参数的因素。使 用 AMESim 软件对压下系统建模仿真，通过液压 元件设计库 （HCD） 中仿实物化的物理图形搭建 系统模型，以匹配元件子模型的方式设置仿真参 数。仿真结果以液压元件的内部变量形式显示。
工作时，壳体内的油液与管路中的油液相连 通。当油液压力大于皮囊内气体的压力时，皮囊内 气体的体积被压缩，管路中的油液被压入蓄能器， 同时皮囊内的压力升高，直到与周围油液压力相同 时，蓄能器停止充液。放液过程与之相反。使用前 用充气工具连接蓄能器，将充气阀缓缓打开，慢慢 冲入氮气直至菌形阀关闭，然后快速充气到充氮压 力；阀防护罩要在充气后旋紧，防止误动；止动螺
一重技术
10.3969/j.issn.1673-3355.2019.01.011
轧机液压压下系统蓄能器的选型计算
张宇彤 1
摘要： 以 某 1450 mm 热 连轧 机 粗轧液压压 下系统为例，通过对 各位置蓄能器的 选型计算 及仿真， 分析液压压 下系 统中蓄能器的作用，介绍相关参数的选取方法。 关键词： 液压压下 系 统； HGC；蓄 能 器；选 型 计算；仿真 中图分类号： TH137.8 文献标识码：A 文章编号： 1673-3355 （2019） 01-0011-06
1. 一重集团大连 工程技术有 限公司助 理工程 师， 辽宁 大连 116600
44
CFHI
2019 年 第 1 期（总 187 期）
yz.js@cfhi.com
CFHI TECHNOLOGY
1— 阀 防 护 罩 ； 2— 充 气 阀 ； 3— 止 动 螺 母 ； 4—壳 体 ； 5—皮 囊 ； 6— 菌 形 阀 ； 7—橡 胶 托 环 ； 8— 支 撑 环 ； 9—O 型 圈 ； 10—衬 套环； 11— 螺塞 。
在轧机设备中，为提高板 带的厚度精度， 通 常采用工作辊辊缝闭环控制方法。在粗轧机上， 辊缝自动控制系统可简称为 HGC （Hydraulic Gauge Control） 控制，由压下装置、弯辊系统及平衡缸系 统三部分组成，具有控制精度高、系统响应速度 快等优点。其中压下装置使用闭环液压伺服控制 系统，可以有效控制高速轧制状态下带钢的厚度 偏差。
Selection Calculation of Accumulators of Hydraulic Screw-Down System of Rolling Mills Zhang Yutong
Abstract: Functions of accumulators in hydraulic screw -down system are analyzed and selection methods of relevant parameters are introduced after selection calculation and simulation of accumulators in each position with the hydraulic screw-down system of certain 1450mm hot strip mill as an example. Key words: Hydraulic screw-down system； HGC；Accumulator；Selection calculation；Simulation
1 皮囊式蓄能器的结构及参数
轧机液压压下系统在压下量动态调整过程中需 要较快的响应速度，一般采用体积小、重量轻、响 应快的皮囊式蓄能器 [1]以提高系统动态响应，保证 控制精度。
1.1 蓄能器的结构
油液在一般压力和温度下的压缩性很小，蓄积 压力能十分困难，为实现油液的快速存储和释放， 充气式蓄能器借助气体的可压缩性完成了油液容积 的动态变化。皮囊式蓄能器一般由充气阀、壳体、 皮囊和菌形阀组成 （见图 1）。
（2）
式中：pm—系统平均工作压力 （MPa）。
用于吸收脉动时：
p1= （0.6~0.75） pm （单个压力）
（3）
p1=0.8p2 （多个压力） 用于液路缓冲时：
（4）
p1= （0.6~0.9） pm 充氮压力的极限值：
（5）
p1臆0.9p2
嗓 立式安装 p1颐p3臆1颐4
卧式安装 p1颐p3臆1颐3 式中：p3—系统最高工作压力 （MPa）。
图 1 皮囊式蓄能器结构简图
母用于把皮囊和与之相连的充气阀座固定在壳体 上；菌形阀自带弹簧，正常状态下阀门开启，允许 油液进出，当充氮压力过大或油液全部排出时，皮 囊压缩弹簧使菌形阀关闭，避免皮囊被挤出。
1.2 蓄能器的充氮压力
充氮压力和有效容积是蓄能器选型计算中的两 个重要参数。其中充氮压力与系统工作压力有关， 它决定了蓄能器的容积，并且根据蓄能器用途的不 同，充氮压力值也随之变化。增加蓄能器充氮压 力，响应快，吸收瞬时脉动效果好，但充氮压力的 增大会导致蓄能器储液容积的减少，油液补偿效果 变差。另一方面，充氮压力也不宜过小，否则皮囊
压缩比大幅降低，会缩短皮囊的寿命。因此，在计
算时，充氮压力一般按用途选取不同的推荐值，推
荐值的计算方法见式 （1） ~式 （5）。极限值计算
方法见式 （6） 和式 （7）。
用于能量储备时：
p1=0.9p2
（1）
式中：p1—充氮压力 （MPa）；p2—系统最低工作压
力 （MPa）。
用于消振时：
p1= （0.6~0.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ） pm