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  • 安全阀大流量溢流试验系统的改进
    发布日期:2016-6-23


    安全阀大流量溢流试验系统的改进

    摘 要:根据国家标准中对液压支架安全阀的试验要求及目前系统存在的问题,改进了试验系统。介绍了改进后试验系统的构成及原理,并详细介绍了远程调压装置及大流量开发阀的工作原理,实现了压力的远程调节,提高了试验系统的响应速度及通流能力,降低了阻力损失,进一步提高了检验效率及精度。

    关键字:安全阀 大流量 调压装置 开关阀


    0 概述

    在国家标准GB25974.3-2010《煤矿用液压支架第3部分:液压控制系统及阀》,其中规定:“公称流量≤160L/min的阀,以公称流量对被试阀加载至溢流;公称流量>160L/min的阀,以160L/min的流量对被试阀加载至溢流。A类阀进行500次,非A类进行200次”,而行标MT419-1995中规定所有阀的试验次数均为100次。国标对试验流程提出更严格的规定,也就要求试验系统更加稳定、可靠,本文根据标准要求重新设计了试验系统,能够远程调节系统压力,提高系统的响应速度及通流能力,降低阻力损失,为被试安全阀提供稳定的高压、大流量压力源。

    1 原液压系统存在的问题

    在安全阀大流量溢流试验过程中发现,系统需要提供长时间稳定的高压、大流量油源,要求系统压力能实时、平稳调节;在高压、大流量时,液压系统阻力损失要尽量降低。改造前系统的缺点:(1)调压依靠人工手动方式在泵站调节,调节精度低、影响工作效率,同时存在安全隐患;(2)系统最大流量可达500L/min,常规的三位四通换向阀阻力损失较大。

    2 改进后液压系统构成及原理

    液压系统主要包括泵站、远程调压装置、大流量换向阀组、增压器及储能罐等。系统构成如图1所示。系统由4台乳化液泵并联提供动力,大流量开关阀控制系统各动作,开关阀3.1、3.3同时带电动作,为系统及增压器充液,充液完成后,开关阀3.1、3.3断电,开关阀3.2带电动作,为被试阀增压。泵站压力通过远程调压装置远程调节,试验流量由位移传感器根据位移、时间计算得出,被试件试验压力由压力传感器采集。

    图1 安全阀大流量溢流试验系统原理图

    1.泵站2.远程调压装置3.大流量开关阀4.位移传感器

    5.被试阀6.增压器7.压力传感器

    (1)远程调压装置

    我国乳化液系统用调压装置最大流量为160L/min,不易实现远程调压,本系统对其进行了重新设计。远程调压装置主要由调压主阀、先导阀、步进电动机、减速器、电磁球阀及行程开关等组成,如图2所示,通过远程控制步进电动机正、反转实现压力的无级调节,利用电磁换向阀实现远程控制卸荷。装置中设置微型限位开关作为硬件保护,在调压过程中,步进电动机运行至极限位置,若继续调节会导致电动机出现脱轴或卡死现象,此时限位开关将使电动机无法继续步进,防止电动机损坏。其参数如下:额定流量1000L/min,额定压力40.0MPa,调压范围0~40.0MPa,电动机驱动电压DC24V,电磁换向阀控制电压24V。

    图2 远程调压装置

    1.主阀体2.步进电动机3.调压螺母4.先导阀锥阀芯5.先导阀弹簧

    6.先导阀套7.弹簧座8.先导阀体9.主阀弹簧10.过滤器

    11.主阀锥阀芯

    (2)大流量开关阀

    在进行安全阀大流量溢流寿命试验时,系统对流量、压力要求较高,系统中的控制元件要具备过液能力大、压力损失小以及响应时间短的特点。本系统将原系统三位四通阀改为3个大流量开关阀组控制系统各动作。如图3所示,开关阀主要由主阀部分、端盖和电磁球阀组成,通过控制电磁铁来控制换向阀的通断。阀采用插装式结构,具有通流能力大、响应快、控制自动化等特点,能够实现高压大流量的试验环境。其参数为:额定流量1000L/min,额定压力40.0MPa,电机驱动电压24V,电磁换向阀控制电压24V。

    图3 大流量开关阀

    1.主阀体2.端盖3.电磁球阀4.弹簧5.阀芯

    3 应用情况

    目前,改进后的安全阀大流量溢流试验系统已经投入使用,试验阶段远程调压装置应用情况良好,系统压力从0~40.0MPa进行无级调节,压力上升比较平稳,试验完成后,远程卸荷及时,动作正常,卸荷时间在80ms以内;系统各动作阶段,大流量开发阀响应迅速,动作平稳,系统振动较小,且开关阀压力损失小于0.5MPa,试验流量提高至200L/min。改造完成后,在试运行期间,该系统运行平稳、可靠,且远程调压的实现能够提高检验的精确度,提高了工作效率,保证安全生产。

    应用情况如图4,系统压力上升平稳,压力、流量均能够达到标准。

    图4 安全阀大流量溢流试验曲线

    4 结语

    该系统的投入使用,改变了原有安全阀试验系统的运行模式,使乳化液系统调压更加方便,步进电动机技术及限位开关技术的应用实现了乳化液系统压力远程自动调节的功能;将插装式结构应用于大流量换向阀装置的设计,提高了系统各动作的响应速度,增加了系统的通流能力,降低了系统阻力损失。改进后的试验系统能够满足国家标准中的相关要求,进一步提高了试验精度及系统的性能,对液压支架安全阀的发展有积极意义

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