液压系统油缸协调动作相关问题探讨

液压系统油缸协调动作相关问题探讨

自2018年4月进入夏天以来，随着环境温度的升高液压站油温逐渐升高。油温高成为一个关注的问题，经过清理滤网等措施可以将油温得到一个控制，但同时发现除渣机的延时时间对液压站油温影响较大，下面是#1炉液压站油温与油缸动作延时之间的关系。

从中可以看出，油缸延时越长，整个液压站温升越低，并且两台泵平均电流之和越小。归纳如下表：

可以看出降低除渣机动作延时对油温与节能方面效果显著。

对液压系统进一步分析，对比液压站两台柱塞泵1h电流曲线可以发现，三种工况下最大电流与最小电流都相差不大，但在两台除渣机延时时间都是100s时曲线明显波动次数较少，故平均电流较低。在两台除渣机延时时间都是10s时曲线波动较大，平均电流较高。曲线如下：

2018年4月26日14:00-15:00，100s时1h电流曲线

2018年5月3日0:00-1:00，50s时1h电流曲线。

2018年4月11日20:00-21:00，10s时1h电流曲线

根据这种情况来看，降低液压站柱塞泵电流波动，可以很好的降低柱塞泵出力。将柱塞泵平均电流将下来后可以起到明显的节能，油箱降温等作用。

目前即使除渣机延时时间改到100s，1h内液压站柱塞泵的电流波动次数仍然在50次以上，若能将波动次数降低，可以进一步降低平均电流。若能将柱塞泵电流调整到运行成一条直线，则可以大大降低柱塞泵平均电流。甚至可以降低到一直使用一台柱塞泵运行，这样可以起到很好的节能效果。

我们的柱塞泵为形式可调节式柱塞泵，柱塞泵出口压力是一定的，根据整个液压系统的流量情况，柱塞泵自动调节配流盘角度形成不同的出力。当系统压力出现变化时，首先由活塞储能器进行调节，当调节量不足时，柱塞泵会通过泵出口的压力进行自行调节。当柱塞泵出口压力低时配流盘角度变大出力增加，出口压力高时配流盘角度变小，出力下降。柱塞泵出力不同则电流不同，电流波动较大说明整个液压系统的负载波动较大。当系统负载波动更为剧烈时，系统内各种溢流阀会工作，将高压油直接泄压。

下面就整个液压系统的工作原件即油缸进行分析，找出波动原因，提出改进措施。给料挡板一般不动作，不再考虑范围内。

除渣机油缸型号：φ180/125-650单台炉4个

翻动炉排油缸型号：φ80/45-130单台炉18个

滑动炉排油缸型号：φ80/45-260单台炉12个

给料炉排油缸型号：φ160/110-1700单台炉4个（正常实际使用行程650mm）

根据油缸型号分析前进与后退的耗油量，来衡量单根油缸动作对整个液压系统的影响。为方便比较，以翻动炉排油缸容积为单位值1，得出一个容积比如下表。

可以看到除渣机油缸与给料炉排油缸对整个液压系统的用油量影响最大，给料炉排次之。

但是由于每种油缸前进后退的动作时间不一样，且油缸与油缸之间的动作时间也不一样。考虑到运动时间的影响，根据每根油缸的容积与前进后退所用时间得出一个平均每秒的耗油量即耗油速度。炉排前进与后退时间都按照同类型的油缸取一个平均值。为方便比较以单个翻动油缸前进平均耗油速度为单位值1，做出一个比值。

前进平均耗油速度比：

后退平均耗油速度比：

可以看到除渣机油缸前进时与翻动炉排回退时，对整个液压系统影响较大。

考虑到每种类型的油缸个数不一样与且动作时接收信号不一致，

根据炉排动作信号再得出每段炉排动作信号时的耗油量。取一段翻动炉排前进总耗油速度为单位1，得出如下表格。

从表中可以看出翻动炉排后退影响最大，除渣机前进次之，翻动炉排前进，给料炉排后退。参考各油缸运行时间与间隔时间之间的关系，大概得出四种运行模式。

①所有油缸全部按照最大耗油速度运动（所有炉排全部同时回退，除渣机前进），最大耗油比例为12.35，即16132064mm³/S。

②所有油缸全部按照最小耗油速度运行（所有炉排全部同时前进，除渣机后退），耗油比例为7.04，即9195959.6 mm³/S。

③考虑所有油缸还有运行时间间隔，基本所有油缸的间隔时间大于运行时间的2倍，所以近似取每秒钟1/4的油缸处于前进状态，1/4的油缸处于后退状态，1/2的油缸处于停止状态，这样得出，耗油速度比为4.85，即6335264 mm³/S。

④所有油缸瞬间全部处于停止状态，系统耗油量突然到零。

从以上三种情况可以看出，实际运行时应该与第三种运行工况最接近，总平均耗油速度应该在6335264 mm³/S。若根据所有油缸动作型号所占比例，在DCS内设置一个模块，可以统计当前实时平均耗油速度，当当前的耗油速比大于4.85（即耗油速度6335264 mm³/S）时，动作信号延时发出。这样可以大幅减少液压系统用油量的波动，从而降低液压站柱塞泵平均电流与液压站温度。

模型简介：

按照油缸不同的运动状态实时统计当前总耗油速度比B,每个油缸动作信号发出前需要参考当前的总耗油速度B，将B与4.85进行比较（可以根据后期运行情况继续调整，增大或者减小），当B≥4.85

时则油缸动作信号延时不发出，1s后继续该循环继续。当B＜4.85时，该油缸动作信号发出到就地电磁阀，油缸动作。后期可根据实际B值情况再进行比较值的修改。比值表参考如下：

模型图如下：

若按照此方案在DCS内加入该模块，预期效果：

1、降低柱塞泵平均运行电流至少10A，每天节约用电150kw，若

能降低到一台柱塞泵运行，则总电流会进一步降低，每天节约

用电预估可以达到400kw。

2、至少降低液压站油箱温度3℃左右。

3、减少液压压力变化系统冲击，延长液压系统各元件的使用寿命，

特别是柱塞泵出力平稳，可大大延长寿命，并且氮气储能装置

的寿命也可延长。