閥控充液式液力偶合器電液閥阻塞問(wèn)題分析

1、閥控充液式液力偶合器電液閥阻塞問(wèn)題分析    摘 要：水介質(zhì)閥控充液式液力偶合器作為刮板輸送機(jī)上的動(dòng)力傳輸及保護(hù)設(shè)備，保障了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，而電液閥作為偶合器的控制元件，其性能的優(yōu)劣對(duì)偶合器乃至整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定都起到很重要的作用。本文簡(jiǎn)要介紹了該類(lèi)偶合器系統(tǒng)的工作原理，重點(diǎn)分析了電液閥應(yīng)用中的阻塞問(wèn)題，并提出了一些應(yīng)對(duì)措施。關(guān)鍵詞：液力偶合器；純水電液閥；阻塞中圖分類(lèi)號(hào)：TH137.52；TD5241引言隨著煤礦開(kāi)采能力的不斷增加，大功率采煤機(jī)、刮板機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和皮帶機(jī)等也都慢慢發(fā)展起來(lái)。其中，為了適應(yīng)大功率刮板輸送機(jī)的軟啟動(dòng)及過(guò)載保護(hù)等要求，福伊特公司的閥

2、控充液式液力偶合器開(kāi)始被應(yīng)用在刮板機(jī)的前后驅(qū)動(dòng)部。因?yàn)檫@種偶合器有效地保護(hù)了電機(jī)，即使刮板機(jī)過(guò)載時(shí)，也能平穩(wěn)傳遞力矩，很大程度地確保了刮板機(jī)的工作可靠性。例如張家口煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司生產(chǎn)的SGZ1000/3×1000 型刮板輸送機(jī)，開(kāi)始被各大中型煤礦采用，因?yàn)槠涞某晒?yīng)用，單個(gè)工作面最高日產(chǎn)量可達(dá)4.5 萬(wàn)噸，經(jīng)濟(jì)效益提高明顯。但是在應(yīng)用過(guò)程中依然存在著一些問(wèn)題，其中最主要的就是阻塞問(wèn)題。因?yàn)樽枞麊?wèn)題的發(fā)生，使得電液閥組無(wú)法正常工作，刮板機(jī)不得不停機(jī)，對(duì)閥組進(jìn)行檢查清洗等，嚴(yán)重影響了工作面的開(kāi)采效率。2閥控偶合器工作原理以福伊特公司的562DTPKW2 偶合器為例，其工作葉輪材料選

3、用青銅，以純水作為工作介質(zhì)，是專(zhuān)門(mén)為采礦業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)形式，用于對(duì)輸出要求較高的場(chǎng)合，輸出功率最高可達(dá)1000kW1。1.流量控制器 2.充液閥 3.二位二通電磁先導(dǎo)閥 4.截止閥 5.二位三通電磁先導(dǎo)閥 6.排液閥 7.偶合器 8.冷卻器 9.安全閥 10.電機(jī) 11.刮板輸送機(jī)圖1 閥控充液式液力偶合器液壓系統(tǒng)原理圖Fig.1 Hydraulic system diagram of the fill-controlled turbo coupling圖1 為偶合器應(yīng)用的液壓系統(tǒng)原理圖，整個(gè)系統(tǒng)的供液壓力為0.41.6MPa，流量控制12 4 63 57981011-2-器1 的作用主要是穩(wěn)定

4、整個(gè)系統(tǒng)的流量在240L/min。 由此可見(jiàn)，系統(tǒng)中采用的液壓閥屬于采用純水的低壓大流量閥。圖中所示3、5 為先導(dǎo)閥，2、4、6 為主閥，先導(dǎo)閥、主閥加上流量控制器1 都被集成在閥塊中。采用閥塊形式，結(jié)構(gòu)緊湊，且安裝方便，響應(yīng)性較高。圖2 閥控充液式液力偶合器應(yīng)用原理圖Fig.2 Application principle diagram of the fill-controlled turbo coupling如圖2 所示，閥控充液式液力偶合器安裝于電動(dòng)機(jī)與減速器之間，減速器之后安裝了刮板輸送機(jī)。電控柜內(nèi)的PLC 控制模塊通過(guò)分析處理來(lái)自偶合器內(nèi)的液位、溫度、轉(zhuǎn)速等信號(hào)，然后給閥塊一個(gè)開(kāi)關(guān)控

5、制信號(hào)，控制閥塊內(nèi)的充液閥、排液閥和截止閥的開(kāi)關(guān)，以此來(lái)控制偶合器內(nèi)的充液量，進(jìn)一步控制偶合器的工作狀態(tài)。閥塊在這里起到控制偶合器的充放液的作用，作為閥控充液式液力偶合器的一個(gè)關(guān)鍵元件，對(duì)偶合器的性能、穩(wěn)定性和壽命等起到非常重要的作用。通過(guò)電液閥組的控制，可以實(shí)現(xiàn)六個(gè)工作模式：主電機(jī)無(wú)負(fù)載啟動(dòng)、動(dòng)刮板機(jī)平穩(wěn)軟啟動(dòng)、刮板機(jī)運(yùn)行、高溫?fù)Q水、慢速空載運(yùn)行、停機(jī)。3電液閥阻塞問(wèn)題的成因電液閥阻塞問(wèn)題一般是由于主閥芯上阻尼孔阻塞引起，而阻尼孔的直徑一般只有0.81.2mm2，加上閥控充液式偶合器的機(jī)理和特殊的應(yīng)用環(huán)境，造成其電液閥組極易阻塞。電液閥的阻塞主要是因?yàn)槠溟L(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，一些污物在阻尼孔處進(jìn)行淤積

6、，導(dǎo)致流道不通暢，電液閥無(wú)法進(jìn)行正常工作。阻塞問(wèn)題主要是水介質(zhì)中污物所致，其來(lái)源有以下兩種：第一，水介質(zhì)中所含煤粒。由于偶合器工作在煤礦井下，水質(zhì)的清潔度更難保證，其工作介質(zhì)中常含有大量煤粒。電液閥長(zhǎng)期運(yùn)行，煤粒在阻尼孔處淤積，造成流道不通暢或被堵住，電液閥無(wú)法進(jìn)行正常工作。第二，偶合器發(fā)熱產(chǎn)生的水垢。偶合器主要是通過(guò)液體動(dòng)能傳遞功率，在其運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中不可避免產(chǎn)生熱量，尤其是在大滑差的情況下，偶合器內(nèi)局部溫度能達(dá)到80，甚至沸騰狀態(tài)。在這種高溫狀態(tài)下，水垢不斷析出，并且晶粒有變大的趨勢(shì)。大量水垢淤積會(huì)造成截止閥和排液閥阻尼孔阻塞，閥組運(yùn)行不正常。煤礦井下偶合器運(yùn)行時(shí)，電液閥經(jīng)常遇到問(wèn)題，尤其是在

7、一些水質(zhì)條件較差的地區(qū)，在對(duì)閥組拆開(kāi)進(jìn)行清洗時(shí)常見(jiàn)到有大量的白色顆粒存電動(dòng)機(jī)偶合器刮板輸送機(jī)閥塊初始設(shè)定PLC顯示器 鍵盤(pán)輸出速度液位溫度故障泵站顯示速度電控柜減速器外部環(huán)境開(kāi)關(guān)控制信號(hào)-3-在。水介質(zhì)中顆粒的存在除了會(huì)造成阻塞，還會(huì)引起沖蝕的存在，尤其是在閥口處，流速很高，沖蝕加劇，對(duì)閥芯造成破壞，降低了閥的壽命。4電液閥阻塞問(wèn)題應(yīng)對(duì)措施在煤礦工作面上要經(jīng)常會(huì)遇到電液閥工作不正常的情況，很大一部分原因就是阻塞所致，這時(shí)候不得不對(duì)電液閥進(jìn)行拆檢清洗等工作，嚴(yán)重影響了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。為了減少阻塞可以從以下幾個(gè)方面去解決。a)嚴(yán)格控制水源的清潔度。由于礦井下用水雜質(zhì)很多，加上偶合器本身過(guò)濾系統(tǒng)

8、較差，使得進(jìn)入閥內(nèi)雜質(zhì)較多，電液閥很容易堵塞。因此可采用多級(jí)過(guò)濾的方式，如圖3 所示的減壓過(guò)濾系統(tǒng)，其包括一個(gè)減壓閥、反沖過(guò)濾器和Plentysn-2 過(guò)濾器。減壓閥的功能是保證供水壓力不大于偶合器的最高供水壓力；反沖過(guò)濾器的過(guò)濾精度是100m，負(fù)責(zé)過(guò)濾供水中的大顆粒雜質(zhì)；Plentysn-2 過(guò)濾器的過(guò)濾精度是50m，其功能是進(jìn)一步提高水的過(guò)濾質(zhì)量。圖3 減壓過(guò)濾系統(tǒng)Fig.3 Pressure reducing filter systemb)控制偶合器內(nèi)溫度。電液閥阻塞很大一部分是由水垢所引起的，尤其是刮板輸送機(jī)遇到超載或者卡鏈的情況，水溫急劇升高，生成大量水垢。因此通過(guò)一定措施使偶合器內(nèi)

9、的溫度不要過(guò)高能夠大大降低阻塞的幾率?？刂婆己掀鲀?nèi)溫度可通過(guò)以下兩個(gè)措施：一是偶合器快速換水，當(dāng)偶合器內(nèi)溫度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，電液閥要有足夠的響應(yīng)速度，大量冷水快速?gòu)某湟洪y進(jìn)入偶合器，熱水排出，直至偶合器內(nèi)溫度降至允許值；二是通過(guò)增加水冷系統(tǒng)能保證水溫長(zhǎng)時(shí)間工作在50以下，溫度的降低，減少了水垢的形成，減少阻塞的幾率，同時(shí)極大的減少了電磁閥開(kāi)啟的頻率，降低電液閥所受傷害，延長(zhǎng)了電磁閥的使用壽命。c）阻尼孔及先導(dǎo)閥參數(shù)的合理匹配。阻尼孔及先導(dǎo)閥的合理設(shè)計(jì)，也是減少阻塞的一個(gè)重要措施。根據(jù)液體流動(dòng)的連續(xù)性，在不計(jì)主閥閥芯徑向泄露的情況下，流經(jīng)阻尼小孔的流量等于流經(jīng)先導(dǎo)閥的流量。由于流經(jīng)小孔的液流的流動(dòng)

10、狀態(tài)比較復(fù)雜（介于層流和紊流之間），因此阻尼小孔的壓力流量方程一般采用經(jīng)驗(yàn)公式4( )2 / 311/ 30230201 196p pvla q =（1）式中0阻尼孔直徑，l0阻尼孔長(zhǎng)度，a0阻尼孔斷面面積， 2 / 40 0 a = ；液體密度；v油液運(yùn)動(dòng)粘度；p主閥進(jìn)口壓力；p1主閥上腔壓力。通過(guò)公式（1）可知，為保證電液閥的正常開(kāi)啟，孔口前后要求保證有足夠的壓差，這時(shí)增大孔口直徑0 的值，必須增加孔口長(zhǎng)度l0 或者孔口流量q1。增加孔口流量q1，即增加先導(dǎo)閥流量，主要是增大先導(dǎo)閥直徑或者先導(dǎo)閥閥芯開(kāi)啟度。增大阻尼孔直徑、先導(dǎo)閥孔徑大小及閥芯開(kāi)啟度都可以減少阻塞的發(fā)生。在保證阻尼作用的同時(shí)

11、通過(guò)串聯(lián)阻尼孔的方式也可降低阻塞。球形截止閥減壓閥反沖洗過(guò)濾器PLENTYSN-2 過(guò)濾器壓力流量計(jì)-4-d）更改控制方式。偶合器電液閥采用的是內(nèi)部控制油路的方式，采用這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是當(dāng)內(nèi)部循環(huán)液體夾雜著水垢時(shí)極易造成電液閥阻塞。因此可通過(guò)具有純凈液體介質(zhì)的外部控制油路來(lái)控制主閥的開(kāi)啟，這樣可杜絕因水垢造成的阻塞，但是增加了電液閥的制造難度，且需另外設(shè)置獨(dú)立的供水端。5結(jié)束語(yǔ)大流量電液閥作為充液式液力偶合器的關(guān)鍵元件，其性能對(duì)偶合器整個(gè)系統(tǒng)的性能起到很重要的作用。阻塞問(wèn)題的發(fā)生嚴(yán)重影響了煤礦開(kāi)采的連續(xù)性，并對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益造成一定的損失。本文分析了偶合器用純水電液閥阻塞的成因，提出了相應(yīng)

12、的應(yīng)對(duì)措施，對(duì)偶合器用電液閥的研究應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。參考文獻(xiàn)1 劉應(yīng)誠(chéng).液力偶合器實(shí)用手冊(cè)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.2 王徑.中高壓水壓電磁開(kāi)關(guān)閥的研制D.武漢：華中科技大學(xué)，2007.3 張宏.高壓高水基液壓閥的理論及設(shè)計(jì)方法研究D.太原：太原理工大學(xué)，2008.4 李壯云.液壓元件與系統(tǒng)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.Blocking Problem Analysis on the Electro-hydraulic Valveof the Fill-controlled Turbo CouplingLiu Libao, Zhao Jiyun, Zhang Deshen

13、g, Lu WenchengCollege of Mechanical and Electrical Engineering,China University of Mining andTechnology,Xuzhou,Jiangsu, China (221008)AbstractThe Water Fill-controlled Turbo Coupling as the power transmission and protection equipment of thescraper conveyor ensure the stable operation of the system,and as the control element of the turbocoupling,the electro-hydraulic valves performance play a very important part for the coupling and thesystem.This paper introduces the working principle of the coupling system, em