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液壓系統(tǒng)安全回路在有色金屬加工設(shè)備中的應(yīng)用

文檔作者：孔德英文檔來源：中色科技股份有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月20日
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第43卷第3期
2014年6月
有色金屬Jm-r
NONFERROUS METALS PROCESSING
Vo1．43 NO．3
June 2014
液壓系統(tǒng)安全回路在有色金屬加工設(shè)備中的應(yīng)用
孔德英
(中色科技股份有限公司，河南洛陽471039)
摘要：文章結(jié)合有色金屬加工設(shè)備中液壓系統(tǒng)的設(shè)計和生產(chǎn)實踐，對液壓系統(tǒng)安全回路在有色金屬加工設(shè)備中的應(yīng)
用進(jìn)行_r全面總結(jié)，為液壓系統(tǒng)運行中的一些不安全因素提供了相應(yīng)的安全回路和防止措施，以確保液壓系統(tǒng)安全
運行。
關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)；安全回路；應(yīng)急回路
中圖分類號：TH137．7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671—6795(2014)03—0045—04
液壓系統(tǒng)運行中的不安全因素多種多樣，如異常
負(fù)載、停電、外部環(huán)境條件急劇變化、操作人員的誤動
作等，必須有相應(yīng)的安全回路或措施，確保人身和設(shè)
備安全。為了防止工作部件漂移、下滑、超速等，應(yīng)有
鎖緊、平衡、限速等回路；為了防止操作者誤動作或液
壓元件失靈而產(chǎn)生誤動作，應(yīng)有防止誤動作回路等措
施以確保液壓系統(tǒng)的安全可靠。
1 應(yīng)急回路
1．1 應(yīng)急油源回路
(1)用備用泵的應(yīng)急油源回路。通常設(shè)計時每套
液壓系統(tǒng)設(shè)置兩臺主泵，一工一備。系統(tǒng)正常工作
時，由液壓泵1供油，液壓泵2不工作。液壓泵1損
壞，可用液壓泵2供油，使液壓系統(tǒng)不致發(fā)生停車
事故。
圖1所示回路是一輔助液壓系統(tǒng)的泵源安全回
路。正常工作時，球閥1、2和3打開，球閥4和5關(guān)
閉，液壓泵1供油低壓液壓系統(tǒng)，液壓泵3供油高壓
液壓系統(tǒng)；液壓泵1部分有故障時關(guān)閉球閥1打開球
閥4，液壓泵2供油低壓液壓系統(tǒng)；液壓泵3部分有故
障時關(guān)閉球閥3打開球閥5，液壓泵2供油高壓液壓
系統(tǒng)；即液壓泵2部分給液壓泵1和液壓泵3部分做
備用。
圖1
Fig．1
收稿日期：2013—11—07
作者簡介：孔德英(1981一)，女，工程師，主要從事有色金屬設(shè)備液壓方面的工作。
有色金屬／jn-r 第43卷
(2)用雙聯(lián)泵的應(yīng)急補充油源回路。如圖2所
示，熱軋機和大型冷軋機的壓上系統(tǒng)背壓(桿腔壓力)
及循環(huán)冷卻泵源回路中加入一個單向閥1。正常工作
時泵1為壓上缸的背壓腔提供動力油源，泵2為循環(huán)
冷卻回路提供動力油源。當(dāng)壓上缸卸荷時(包括輥縫
快速打開狀態(tài))，因輥系重力作用，壓上缸快速返回，
背壓腔依靠泵1可能供油不足，此時泵2的部分流量
可通過單向閥1進(jìn)入壓上缸的背壓腔，來滿足壓上缸
的快速動作。
圖2
Fig．2
(3)用手動泵的應(yīng)急油源回路。該回路是用手動
泵和電動泵等組成的備用回路。系統(tǒng)正常工作時，由
電動泵單獨供油，手動泵不工作。在停電等緊急情況
時，電動泵無法供油，由手動泵繼續(xù)供油。由于手動
泵動作一次流量很小，不能連續(xù)供油，不能使執(zhí)行機
構(gòu)得到所需的運動速度，動作到位耗時較長，只能暫
時使執(zhí)行機構(gòu)繼續(xù)運動避免發(fā)生事故。銅帶水平連
鑄熔鑄爐和保溫爐的液壓泵站系統(tǒng)采用此形式。
(4)用蓄能器的應(yīng)急油源回路。某些系統(tǒng)要求當(dāng)
油泵發(fā)生故障或突然停電(對執(zhí)行元件的供油突然
中斷)時，執(zhí)行元件應(yīng)繼續(xù)完成必要的動作，為了安全
起見，液壓缸的活塞桿必須內(nèi)縮到缸體內(nèi)。此時適當(dāng)
容量的蓄能器能提供一定的油量作為應(yīng)急動力源，使
執(zhí)行元件能繼續(xù)完成必要的動作，達(dá)到安全目的。
1．2 應(yīng)急控制回路
圖3所示回路是軋機液壓壓上系統(tǒng)不停機更換
伺服閥的回路，以電磁換向閥C、伺服閥A、液控單向
閥E和液控單向閥F這一回路進(jìn)行說明。正常工作
時，電磁換向閥c帶電，液控單向閥E和F打開，伺服
閥A工作。軋制過程中，當(dāng)伺服閥A出現(xiàn)故障時，可
通過電磁換向閥C斷電，電磁換向閥D帶電，切換至
伺服閥B一回路工作，軋制可繼續(xù)進(jìn)行。更換伺服閥
A時可使電磁換向閥C斷電，液控單向閥E與F關(guān)
閉，將油路切斷，即可將伺服閥A拆下更換。這種回
路還有另外一種功能，壓上缸慢速動作時僅伺服閥A
工作，壓上缸快速動作時伺服閥A與B并聯(lián)同時工
作；為提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，可應(yīng)用此回路選擇兩個
較小規(guī)格的伺服閥代替一個大規(guī)格的伺服閥使用。
壓上缸
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圖3
Fig．3
1．3 管路損壞應(yīng)急回路
生產(chǎn)過程中，傾動式保溫爐中保溫爐傾動缸的動
作對安全的要求特別高。由于保溫爐的外部環(huán)境溫
度很高，會加速液壓軟管和密封件的老化。因此，一
旦出現(xiàn)爆管或密封損壞，將會出現(xiàn)大量漏油，油缸失
壓，傾斜的爐體會因重力作用而快速落下，影響生產(chǎn)
或損壞設(shè)備，甚至?xí)＜吧a(chǎn)人員的生命安全?；芈?
中防爆閥應(yīng)盡可能直接安裝在油缸的承載油口，保證
其進(jìn)、出口的正確安裝。正常使用時，防爆閥可看作
一個通道，允許油液雙向自動通過；一旦發(fā)生爆管，負(fù)
載重力迫使液壓缸活塞快速下降，使下腔油液的流速
增大，超過防爆閥的流速設(shè)定值，快速關(guān)閉油口，從而
使設(shè)備停留在原來位置，避免發(fā)生事故。此回路為這
種升降裝置的急?；芈贰?
2 保護(hù)機器安全回路
(1)防止系統(tǒng)過載的安全回路。彎輥閥臺油路或
壓上閥臺油路中，為了防止由于伺服閥失靈而引起油
第3期 有色金屬加工 47
路壓力升高，可在油路伺服閥后設(shè)置一安全閥。使油
路中的最高工作壓力不超過安全閥的調(diào)節(jié)壓力，以防
止系統(tǒng)過載。
(2)保護(hù)液壓泵的安全回路。在變量泵或定量泵
的出油口處裝一個單向閥，起到保護(hù)液壓泵的作用。
工作結(jié)束停泵時，系統(tǒng)中的壓力油迫使液壓泵突然反
轉(zhuǎn)，使液壓泵受到?jīng)_擊容易損壞；停止?fàn)顟B(tài)時，單向閥
可隔斷系統(tǒng)與液壓泵之間的聯(lián)系，防止系統(tǒng)中的油液
通過液壓泵流回油箱，避免空氣進(jìn)入系統(tǒng)，使液壓泵
下一次平穩(wěn)起動，防止噪聲和爬行。
(3)防止液壓缸過載的安全回路。部分機械設(shè)備
(如導(dǎo)尺的液壓缸)工作時活塞受到板帶沖撞，使液壓
缸活塞腔的油壓急劇升高，這種回路采用一安全閥來
限制液壓缸活塞腔的最高壓力，達(dá)到液壓缸安全使用
的要求。
(4)保護(hù)機械部件的安全回路。上、卸卷車是軋
機、拉彎矯和重卷機等有色加工設(shè)備的重要組成部
分。上卷車將卷材輸送到開卷機下方并上卷，用來將
開卷機上的卷材、殘卷或套筒卸下，也能用來壓料尾。
上卷車升降油缸活塞向上運動使上卷車托座接觸料
卷、殘卷或套筒后，如果上卷車升降油缸工作壓力較
大，會對卷軸產(chǎn)生一個較大的向上沖擊力，容易造成
卷軸變形甚至斷裂，影響設(shè)備的正常使用。因此上卷
車升降油缸液壓控制回路需要采用能提供兩級工作
壓力的控制回路，即具備高、低壓切換功能，低壓控制
卸下開卷機上的卷材、殘卷或套筒和壓料尾；高壓控
制遠(yuǎn)離卷軸的正常升降。
(5)平衡回路。外控式平衡閥組成的平衡回路，
平衡閥的開啟壓力稍大于立式液壓缸活塞和設(shè)備自
重形成的液壓缸下腔的背壓，即可防止設(shè)備的自行下
落。為控制活塞因設(shè)備自重而快速下降，在回油路上
串入單向節(jié)流閥，避免活塞由于設(shè)備自重而加速下
降，液壓缸上腔供油不足，進(jìn)油路上壓力消失，外控平
衡閥因控制油路失壓而關(guān)閉，閥關(guān)閉后控制油路又建
立壓力，閥再次打開。閥的時開時閉，致使活塞向下
運動過程中產(chǎn)生振動和液壓沖擊，運動不平穩(wěn)。
(6)制動緩沖的回路。液壓執(zhí)行元件如液壓馬達(dá)
驅(qū)動質(zhì)量和速度較大的工作部件時，當(dāng)其在運動狀態(tài)
下突然停止或換向，由于運動部件具有較大的動能，
液壓回路中會產(chǎn)生很大的沖擊和振動，影響運動部件
的定位精度，嚴(yán)重時會損壞工作部件，妨礙機器正常
工作。為了減小液壓沖擊，可在系統(tǒng)設(shè)計中采用交叉
型溢流閥的緩沖制動回路。它是利用雙溢流閥在液
壓馬達(dá)回路上產(chǎn)生背壓，使液壓馬達(dá)受到阻力矩而被
制動。帶有緩沖裝置的液壓缸能在行程兩終端平穩(wěn)
無沖擊地停止，當(dāng)活塞在行程任意位置停止或反向運
動時，液壓缸回油側(cè)的油路上會產(chǎn)生液壓沖擊，質(zhì)量
大定位精度高的運動部件液壓沖擊尤為嚴(yán)重。為此
在液壓馬達(dá)兩側(cè)油路上設(shè)置反應(yīng)靈敏的小型直動式
溢流閥，以緩和液壓沖擊。此種交叉型溢流閥制動緩
沖回路可實現(xiàn)雙向緩沖。當(dāng)執(zhí)行元件向一個方向運
動時，換向閥突然切換或中位時，回油側(cè)油路的壓力
由于運動部件的動能而突然升高，壓力超過溢流閥調(diào)
定壓力時，溢流閥打開溢流，以緩沖管路中異常升高
的液壓沖擊，由于溢流閥只需溢出小部分油液即可緩
和液壓沖擊，故只需采用小型溢流閥。為了使系統(tǒng)正
常工作，溢流閥調(diào)節(jié)壓力比正常工作時的最高壓力
高10％ 。
(7)用蓄能器的保壓回路。設(shè)備工作時突然停電
或發(fā)生故障，或正常停機時油泵中斷供油，為保證軋
輥的平衡位置，在油缸的活塞腔設(shè)置一蓄能器(圖
4)，可保持執(zhí)行器所需的壓力，以補償液壓泵卸載后
系統(tǒng)減壓閥、溢流閥和液壓鎖產(chǎn)生的泄漏，防止軋輥
下降和軋輥磕碰，并有助于保證軋機的換輥操作。蓄
能器的具體使用方法是非換輥狀態(tài)時，球閥1打開，
球閥2關(guān)閉；換輥狀態(tài)時，球閥1關(guān)閉，球閥2關(guān)閉；充
氣及泄油時，球閥1關(guān)閉，球閥2打開。
軋輥平衡缸
T P T T
圖4
Fig．4
球閥2
48 有色金屬加工 第43卷
3 結(jié)束語
本文重點闡述了液壓系統(tǒng)安全回路在有色金屬
加工設(shè)備中的應(yīng)用，實踐表明，這些安全回路能很好
滿足設(shè)備的使用要求，取得了良好效果，相信越來越
多的安全回路在工業(yè)生產(chǎn)中將會得到更廣泛應(yīng)用。
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Application of Safety Circuit of Hydraulic System in
Nonferrous Metals Processing Equipments
KoNG De-ying
(China Nonferrous Metals Processing Technology Co．，Ltd．，Luoyang 471039，China)
Abstract：Combining with the design and actual production，the paper comprehensively analyzed the application of safety
circuit of the hydraulic system in nonferrous metals processing equipments；regarding some unsafe factors，the paper put
forward corresponding safety circuits and prevention measures to ensure safe and reliable operation of the hydraulic system．
Keywords：hydraulic system；safety circuit；emergency circuit
(上接第25頁)
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Study on Slab Quality of 3 104 Aluminum Alloy by Low Metal Head Casting
LIU Jin·yan，Nagaumi Hiromi，GUo Shi-jie，XUE Guan-xia，ZHENG Wen-sheng
(Suzhou Nonferrous Metals Research Institute Co Ltd．，Suzhou 215026，China)
Abstract：Using 3104 aluminum alloy slab in the size of 440mm ×1320mm，the paper studied the influences of liquid level，
graphite liner temperature and cooling water flow on slab quality in LHC；It concluded that slab with high surface quality can be
available by：keeping the distance for die independent cooling from 20mm t0 25 mm via level control，keeping graphite liner
temperature below 200℃ via jointing graphite liner with mould wall closely，decreasing the first principal stress from 165 Mpa
tol02Mpa via optimizing cooling water flow at the start of casting．
Keywords：semicontinuous casting；low metal head casting(LHC)；3 104 aluminum alloy；crack；graphite liner

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