推料离心机液压调节推料次数的研究与实践

推料离心机液压调节推料次数的研究与实践
                     陶渊卿1，沙恩典1，吕丽珍1，乔琳2
    (1．浙江轻机实业有限公司，浙江杭州311401;2．天津大学化工学院，天津300072)
    摘要:文章对P系列双级推料离心机推料次数调节的液压调速系统进行了研究，分析了离心机的液压回路，指出用节流阀旁路节流来调节推料次数会降低系统的***大承载能力，以及调节的推料次数范围较小的缺点。通过对液压调速阀的研究，指出用调速阀旁路节流对推料次数进行调节，系统***大承载压力不会因调速阀的开度增大而减小，同时推料次数的调节范围也加大了，从而使离心机更能适应物料的波动，具有节省能耗的效果。
    关键词:离心机;节流阀;调速阀;旁路节流调速
    中图分类号:TQ051．8文献标识码:B文章编号:1673－6850(2012)03－0050－03
    1·前言
    P系列双级活塞推料离心机是一种连续***的分离设备，主要应用于化工行业的固液分离操作单元。在离心机使用过程中，其运行参数对分离效果起到了决定性的作用，其中离心机的推料次数对分离后产品的产量、固相含湿率影响很大，因此针对推料次数的调节方式进行了研究和改进。
    该离心机推料次数的调节方式主要有:(1)通过变量油泵来改变油泵输出的流量，从而达到改变推料次数的目的;(2)通过改变油泵的排量即更换油泵来达到改变推料次数的目的;(3)通过变频器调节油泵电机的转速来改变油泵输出的流量，从而达到改变推料次数的目的。分析以上三种方案，(1)、(3)会增加较大成本，一般用户较难接受;(2)调节工作量大，只能在工艺状况稳定且处在调试阶段时使用，很难应用于针对工艺状况不稳定时的推料次数调节。鉴于以上情况，通过液压油路的改进来调节推料次数，但调节的范围小，很难满足新用户、新物料上的应用。文章通过选用液压调速阀改进液压系统，增大了推料次数调节范围，满足了用户的需求。
    2·存在问题及原因分析
    2．1液压系统工作原理
    由油泵输出具有压力的液压油，通过安装在机座上的压力油管和压力油旋转输送装置进入高速旋转的压力油缸内，再通过内置机械换向机构实现推料轴的前后往复运动，从而实现推料。同时采用节流阀旁路节流调速回路，对推料次数进行调节。
    离心机液压系统设有滤油器、冷却器、节流阀和先导式溢流阀等液压元件，以确保液压油的清洁，以及在设定的温度范围内工作，并通过节流阀调节推料次数，当遇超载时液压系统会自动卸荷，保护系统安全。图1给出了改进前的液压系统原理图，液压油通过油粗过滤器9粗滤后由油泵1泵入油缸，6为机械式内置换向阀。在主油路上接有两个旁路，一个旁路上安装节流阀2用以调节推料次数，另一旁路上安装先导式溢流阀3，当出现故障使系统压力达到设定的压力时，溢流阀打开进行卸荷，使液压系统得到保护。回油油路通过冷却器7及油过滤器8后回油箱。
            
    2．2存在问题分析
    液压系统的节流调速主要有进油路、回油路、旁路三种调节方式，由于P系列双级活塞推料离心机负载大且活塞运动速度高，因此采用了旁路节流调速的方式对离心机的推料次数进行调节。
    离心机出厂时设计的***大推料次数一般在80次/min，使用时发现在节流阀调节过程中，随着节流阀开度加大，系统的***大工作压力会随之减小，当继续加大进料量时，会出现停止推料的现象。因此推料次数的调节范围被限制在只能降低10次/min左右，在分离过程中对物料波动的适应性不强。
    针对出现的问题，对节流阀的旁路调速回路原理进行了分析。图2给出了节流阀进行旁路调速的原理图，调速回路中，式(1)是活塞的受力平衡方程。
            
    从定量泵输出的流量Q泵一部分流量Q节经过节流阀流回油箱，另一部分流量Q缸进入液压缸使得活塞做直线运动。通过调节节流阀的通流面积AJ，可调节进入液压缸的流量，从而实现对活塞运动的调速。
    按理想状况，忽略油路的泄漏，节流阀旁路节流调速回路的速度负载特性方程为:
            
    按节流阀开启的不同通流面积可以画出节流阀旁路调速的速度负载特性曲线，如图3所示。分析图3曲线可知，其***大承载能力随节流阀通流面积A1的增加而减小，即节流阀旁路节流回路的低速承载能力很差，调速范围很小。
            
    以上理论分析与实际工况是一致的，因此认为在P系列双级推料离心机液压回路中采用节流阀对推料次数进行调节时，随着推料次数调整幅度的加大(推料次数调低)，不但降低了油缸的***大承载能力，还会出现推料停止现象，而且推料次数的调整范围也不大，不能完全满足实际工况的要求。
    3·液压系统的改进
    3．1调速阀的负载—速度特性
    图4是调速阀旁路调速回路图，对比图4与图2可以发现，基本回路是一致的，只是将节流阀改为了调速阀。调速阀由减压阀与节流阀串联而成，从调速阀的结构分析得出:调速阀中的节流阀前后的压力差Δp可视为定值，即F/A1为常数C。因此可得调速阀旁路调速的速度负载特性方程为:
           
    按调速阀的不同通流面积可以画出旁路调速阀调速的速度负载特性曲线，如图5所示。分析图5曲线可知，回路的速度负载特性比图3大大提高了。在调速阀的工作范围内，回路承载压力不会因调速阀的开度增大而减小，调速的范围也加大了。
             
    3．2液压回路的改进
    基于对调速阀的速度负载特性的分析可知，利用调速阀进行旁路节流调速基本可以满足P系列双级推料离心机液压回路中对推料次数的调整要求，改进后的液压原理图见图6。
            
    4·改进后效果分析
    将P系列双级推料离心机液压回路的节流阀改为调速阀后，其推料次数的调整幅度由原来的只能降低10次/min，变为能降低35次/min，同时液压系统压力不会随着推料次数的调低(调速阀开启度加大)而下降。
    将改进后的装置用于实际生产中，效果良好。由于推料次数调整范围加大，使得离心机对物料的波动情况适应性更强。更多离心机查看www.lingyi17.cn