溢流阀的用途

溢流阀的用途

溢流阀

溢流阀

定压溢流作用:在定量泵节流调节系统中,定量泵提供的是恒定流量。当系统压力增大时,会使流量需求减小。此时溢流阀开启,使多余流量溢回油箱,保证溢流阀进口压力,即泵出口压力恒定(阀口常随压力波动开启)。

安全保护作用:系统正常工作时,阀门关闭。只有负载超过规定的极限(系统压力超过调定压力)时开启溢流,进行过载保护,使系统压力不再增加(通常使溢流阀的调定压力比系统最高工作压力高10%~20%)。

作卸荷阀用

作远程调压阀

作高低压多级控制阀

作顺序阀

用于产生背压(串在回油路上)。

1、直动型溢流阀

1)、锥阀式直动型溢流阀

锥阀式直动型溢流阀

锥阀式直动型溢流阀

图示为锥阀式直动型溢流阀。锥阀2的左端设有偏流盘1托住弹压弹簧5,锥阀右端有一阻尼活塞3(阻尼活塞一方面在锥阀开启或闭合时起阻尼作用,用来提高锥阀工作的稳定性;另一方面用来保证锥阀开启后不会倾斜)。进口的压力油(压力为P)可以由此活塞的径向间隙进入活塞底部,形成一个向左的液压力F=P·A(A为活塞底部面积)。当作用在底部的液压力F大于弹簧力时,锥阀阀口打开,油液由锥阀口经回流口溢回油箱。只要阀口打开,有油液流经溢流阀,溢流阀入口的压力就基本保持恒定。通过调节杆4来改变调压弹簧5的预紧力Ft,即可调整溢流压力。

  锥阀开启后,锥阀式直动型溢流阀公式(5-21)

  式中,K、X0分别为弹簧刚度和预压缩量(m);G为阀芯自重(阀芯垂直安放时考虑自重,水平安放时不考虑自重)(N);Ff为阀芯与阀套间的摩擦力(方向与阀芯运动的方向相反)(N);F5为稳态液动力,由于阻尼活塞与锥阀连接处为锥面,且与锥阀对称,因此在锥阀开启时进油流与出油流的稳态液动力相互平衡,所以F5=0;Fj为射流力,在锥阀端部的偏流盘上开有一个环形槽,用以改变锥阀出流口的液流方向,产生一个与弹簧力方向相反的射流力,当通过溢流阀的流量增加时,虽然因为锥阀阀口增大引起弹簧力增加,但由于与弹簧力方向相反的射流力同时增加,结果抵消了弹簧力的增量,即锥阀式直动型溢流阀公式

  考虑到F5=0和Fj=Kx,则式(5-21)变成

锥阀式直动型溢流阀公式 (5-22)

  由式(5-22)可知,这种阀的进口压力P不受流量变化的影响,即P不受阀口开度x大小的影响。被控压力P变化很小,定压精度高。

2)、球阀式直动型溢流阀

球阀式直动型溢流阀

球阀式直动型溢流阀

图示为球阀式直动型溢流阀。它也有一个阻尼活塞3,但与锥阀式结构不同,活塞与球阀1之间不是刚性连接,而是通过阻尼弹簧4使活塞与球阀接触(活塞两端的液压力平衡)。由于活塞的阻尼作用,可使始终与活塞相连接的球阀运动平稳。

球阀式直动型溢流阀公式(Pa) (5-23)

式中,A为球阀座孔面积(m2);K1、K2分别为主弹簧2和阻尼弹簧4的刚度(N/m);x10、x20分别为主弹簧2和阻尼弹簧4的预压缩量(m);x为球阀开口量(m)。由式(5-23)可知,由于增加了阻尼弹簧,相当于主弹簧的刚度增大了K2、预压缩量减小了K2x20/K1,有利于提高阀的静特性。

2、先导型溢流阀

由主阀和先导阀两部分组成。先导阀类似于直动型溢流阀,但一般多为锥阀(或球阀)形阀座式结构。主阀可分为一节同心结构、二节同心结构和三节同心结构。

图一,先导型溢流阀

图一、先导型溢流阀

图1为先导型溢流阀。由于主阀芯6与阀盖3、阀体4与主阀座7等三处有同心配合要求,故属于三节同心结构。压力油自阀体4中部的进油口P进入,并通过主阀芯6上的阻尼孔5进入主阀芯上腔,在油阀盖3上的通道a和锥阀座2上的小孔作用与锥阀1上。当进油口的压力p1小于先导阀调压弹簧9的调定值时,先导阀关闭,而且由于主阀芯上、下两侧有效面积比(A2/A1)为1.03~1.05,上侧稍大,作用与主阀芯上的压力差和主阀弹簧力均使主阀口闭紧,不溢流。当进油压力超过先导阀的调定压力时,先导阀被打开,造成资金油口P井主阀芯阻尼孔5、先导阀口、主阀芯中心孔至阀体4下部出油口(溢流口)O的流动。阻尼孔处的流动损失使主阀芯上、下腔中的油液产生一个随先导阀流量增加而增加的压力差,当它在主阀芯上、下作用面上产生的总压力差足以克服主阀弹簧力、主阀自重G和摩擦力Ff时,主阀芯开启。此时进油口P与出油口(溢流口)O直接相通,造成溢流以保持系统压力。

图2,二节同心先导型溢流阀的结构图

图2、二节同心先导型溢流阀的结构图

图2为二节同心先导型溢流阀的结构图,其主阀芯为带有圆柱面的锥阀。为使主阀关闭时有良好的密封性,要求主阀芯1的圆柱导向面和圆锥面与阀套配合良好,两处的同心度要求较高,故称二节同心。主阀芯上没有阻尼孔,而将三个阻尼孔2、3、4分别设在阀体10和先导阀体6上。其工作原理与三节同心先导型溢流阀相同,只不过油液从主阀下腔到主阀上腔,需经过三个阻尼孔。阻尼孔2和4只主阀下腔与先导阀前腔产生压力差,在通过阻尼孔3作用于主阀上腔,从而控制主阀芯开启。阻尼孔3还用以提高主阀芯的稳定性。溢流阀进出口压力为

二节同心先导型溢流阀(Pa) (5-24)

式中,Ac为先导阀座孔的面积(m2);Ky、Kx分别为主阀和先导阀弹簧的刚度(N/m);y0、x0分别为主阀和先导阀的预压缩量(m);y、x分别为主阀和先导阀阀口的开度(m);Ff为主阀与阀体间的摩擦力(N);G为主阀芯自重(N)。

发表在 技术 | 留下评论

摘要:本文对对中/对边(CPC/EPC)控制系统的基本原理进行了深入的研究,并且详细介绍了在酸洗机组中如何利用CPC/EPC系统调整钢带在机组运行过程中跑偏和对边问题,并根据实际情况,对CPC/EPC系统进行创新性地改造应用,保证带钢始终保持在机组中心线上,较好的满足生产工艺要求。
关键词:CPC/EPC系统;对中;对边

1、前言
        由于近年来冷轧薄板持续升温,冷轧技术越来越受到人们的关注,那么想要对带钢进行高质量的轧制,酸洗这一工序必不可少,由于工艺需要,酸洗机组都设计了较长的生产线,其控制难度极大,主要体现在连续生产中运行在作业线上的带材需要控制在一定的横向范围内,如果跑偏会损坏设备或损坏带材,使生产不能进行,为避免这总现象发生,在生产线适当位置安装CPC(Center Position Control)系统,该系统可对整条生产线的带钢位置进行纠偏控制,以防止带钢在生产线上跑偏;其二,卷取机上卷取带材时应该边缘对齐,否则影响产品质量和外观,但在如此长的生产线上张力不能过大,造成卷取时带卷边部不齐,甚至出现塔型,达不到工艺要求,形成废卷,需要对边辅助设备来解决对边问题,所以国内酸洗工艺段都引进CPC/EPC(对中/对边)系统。

2、系统组成和纠偏原理
2.1系统组成和系统工作原理

        CPC/EPC系统即钢带自动对中(对边)系统(Strip Centre /Edge Position Control Systems)的简称,主要由液压站、探测装置、控制箱及操作盘、液压随动缸、伺服阀、位移传感器和执行机构等组成,可实现手动纠偏、自动边位控制、自动对中(对边)三种工作方式。CPC/EPC控制系统自成一体,为连续闭环式电液调节系统,当带材偏离生产线规定的位置时,测量系统测出板带位置偏差,并将偏差值输入到电控系统,电控系统的输出与液压伺服系统相连,液压系统驱动纠偏执行机构作相应移动,这样,板带就准确地行进在预先调整好的中心(对边)位置上,对中(对边)装置可使板带运行在对中(对边)精度范围内。其示意图如下:

         其中液压缸的运动方向和速度由伺服阀控制,伺服阀前设有控制箱及操作盘面板。探测装置将钢带的边位(中位)信号输入给控制器,通过电液伺服阀控制放大器来控制伺服阀正或负开通,带动纠偏液压缸推动执行机构,实现边(中)位自动控制。
一般酸洗机组都采用两套电磁式 CPC对中控制系统,一套EPC对边系统,其系统工作原理示意图如下

图1 CPC系统工作原理

图2 EPC系统工作原理
2.2 CPC对中检测原理

        酸洗线上CPC采用的是德国EMG公司IBM‖型设备,为电磁框架检测设备,在框架上边,对称由两个发射线圈,框架下边对应也有两个接受线圈,发射线圈发射电磁,接受线圈接受,当没有钢带穿过或带钢从正中穿过时,两个接收端接收的磁力线相等,感应电势相等,但当钢带偏移时,两侧接收到的磁感线不等,产生的电压也不等,这时进入控制器比较器输出一个偏差信号,控制器将偏差值转换成电流值输出到执行器,执行器动作,使带钢的位置回到中间。
(即接收端两端电压相等)。

收1 收 2

图5 CPC对中原理示意图
2.3EPC对边检测原理

        在无钢带的情况下,CCD镜头完全检测到光源,并在CCD镜头上方屏幕中形成一条曲线。当打自动时,CCD第一次检测到钢带的边缘位置为初始相位,并形成如下曲线图象,以后以此图像为基准参考图像 ,板带在其它位置形成的图像与此图像进行对比。


图6初始相位图像

        当钢带发生偏移时,CCD检测到的钢带偏移位置,并通过拍照形式在屏幕上形成新的图像,把它与基准图像进行相位比较,从而确定板带的偏移量,如下图绿色箭头所示。

图7 偏移图像
3、CPC/EPC在酸洗机组中的应用
        在板带的运行中,各种各样的原因都可以使板带运行跑偏,进而对工厂的产品造成伤害。因此,板带位置控制器的作用就是及时检测生产过程中板带的运行位置,以便把它送回到正确的位置。这种板带的偏移动作起源于产品本身(如板带的弯曲、变形、及焊接处理)或在工艺处理线中的处理过程,如:对边不良,或卷辊一边承载或受压,处理过程中受热、受冷不均及其它原因,为解决以上问题,整条机组引进两套电磁式CPC系统,分别是开卷CPC、中间过程CPC,由于机械上的原因,尤其是在开卷机中,有时不能将测量设备安装在距开卷机很近的位置上,只能安装在导向辊之后,因此开卷机和检测位置之间存在一个时间的延迟,尤其是板带低速运行时EMG 的基本控制概念,测量设备安装在距开卷机较远的位置上,可以采用一个包括板带速度和定位器位置的“时间差补偿”技术。实际应用中,我们只要给出最大和最小机组速度以及开卷机到检测装置之间的距离即可。
在卷取机上,按照下图安装CCD镜头,可以CCD发挥最大性能,
图8 CCD安装示意图
其镜头到达带材表面的高度由以下公式进行计算:
H=(D1-D2)/2 +2×△S
其中:H为镜头到达带材表面的高度;
D1为检测最大量程
D2为检测最小量程
△S为液压缸量程
      使用时,有带材时可以选择手动或自动控制;无带材时位移传感器控制液压缸自动回到中心位置,保证系统的最大调节范围。
4、系统优化创新
        由于CPC系统对安装要求较高,如检测中心线与机组中心线必须一致,执行机构与检测机构的距离不能过远,实际应用中难以发挥其应有作用,为此,根据对中原理,在现场增加一个电位器,使用控制线连接到CPC控制箱内的接口上,当带材出现跑偏时,现场人员可以通过调节电位器,增大或减少CPC某一端的电压,来改变两端电压平衡,达到纠偏的目的。对于原料镰刀弯过大且使用电位器无法纠偏时,将可以通过将镜头的固定支架改为滑动底座,人工通过螺杆进行对整个支架系统进行水平移动来达到纠偏的目的。

5、结束语
        使用本套控制系统后,带材在机组运行时跑偏的情况得以彻底解决,卷取的齐整度可控制在±1mm范围内,精度、稳定性均很高,完全达到了酸洗工艺要求;本套系统也可适用于轧机、重卷等工艺段,以及造纸、轻工业等许多领域。

参考文献:
[1] 方胜年.新型带材自动纠偏装置的研制.武钢技术,2001(5).
[2] 刘延俊,骆艳洁,刘景西.光电液伺服带材边缘位置控制及其计算机仿真与优化.机床与液压,2001(4).
[3] 张炳芹,林振波.冷带轧机的带卷自动对中系统.冶金设备,2002(3)

发表于 admin | 留下评论

开通企业博客

开通企业博客

发表在 杂记 | 留下评论