江阴兴澄特种钢铁有限公司 江苏江阴 214400
摘要：近几年，随着材料工程和智能技术的不断进步，轧钢设备也在不断的发展，轧钢厂向着自动化、专业化和智能化方向发展，越来越多的自动化设备在轧线投入使用，为轧线成品钢坯的质量把关。液压系统作为这些设备的执行者起着非常重要的作用，而作为动力源的液压站是液压系统的核心部分，本文主要讲述了轧钢厂的中小型液压站的相关设计，同时也分享了作为液压工程师在设计师的思路和理念，请同行多多指导。
关键词：液压站、设计、轧钢厂
1前言
随着国家对钢铁市场的供给侧的调整，淘汰了一批产能低、污染大、竞争力低的钢铁产能，钢铁市场开始进入了快速的发展期，本轧钢厂对产品结构进行优化后开始了全负荷生产，为了更好的完成产量任务，对一号加热炉进行了技改工作，在原有的基础上对加热炉进行了加长，形成了2号加热炉和3号加热炉对轴承系列钢种进行生产，1号加热炉快速生产化的格局，增加了加热效率，使得生产线的等温时间大幅度下降，为了高效率的进钢，增加了一条与新建一号加热炉相配套的进钢线，为此需要对上料区域新增一个液压站，满足上料区域的设备液压动力，为此作为液压责任工程师参与了此液压站的设计。
2液压站设计总方案
先对液压内进行整体设计，明确需要满足的要求，制定好设计的目标。确定了此次液压站设计的控制目标，满足上料台的液压动力，使用的设备和动作情况主要为移钢小车前进后退、冷装上料台架推钢、移钢小车上升下降。根据设备的推动力选择合适的液压缸，移钢小车使用的前进后退液压缸为Φ160/Φ100～130，最大运行速度为80mm/s，数量为1个，根据公式计算最大流量28L/min。冷装上料台架推钢液压缸为Φ190/Φ100～130，最大运行速度为50mm/s，数量为2个。根据公式计算液压缸同时工作所需最大流量为206L/min。移钢机上升下降液压缸为Φ40/Φ20～60，最大运行速度为150mm/s，数量为2个，根据公式计算液压缸同时工作所需最大流量为38L/min。根据计算一共的流量是：206+38+28=272L/min，所以设计的油箱容量为6000L，为了考虑到油箱的散热，使用3：2：1的设计方法，工作泵组设计了3台，两用一备，压力12 MPa，能够满足冷装上料台架推钢使用。阀组根据液压设备运行，设置了双向阀，并且配置了减压阀，使得油路中压力稳定，不易造成对油路大的冲击，让现场设备的动作能够平稳，遇到停止位检测信号可以及时停止压力的输送。由于加热炉区域灰尘和杂质较大，液压缸在伸缩时带入的杂质较多，为了防止杂质对阀的影响，使用循环泵对油箱内液压油进行循环过滤，有效的防止了液压油路中杂质对换向阀的影响。其次考虑到液压站只使用了无动力的排风系统，所以需要设计冷却系统，防止环境温度和泵组动力系统对液压油温度的影响，润滑泵管路外置后通过散热片与冷却水相互接触进行热交换。由于通过减压阀后，压力输出较为稳定，同时三组液压缸在电气程序中是步序式运行，不存在需要同时运行，液压泵对油量供应及时，所以在此套系统中，不再设置蓄能器。
3液压站设计注意要点
首先对液压站的整体布局，不能太过于紧凑，之前老液压站设计人员为了看上去美观，把油路板、阀块组、冷却器、连接管路、检测仪表、端子箱等直接放置在油箱上，只留了几个油管出口用于外接管路使用，油箱设计的很简洁，可是在实际维护中，油箱上的管路交叉，空间过于紧凑，造成了维护很不方便，特别是内层油路的检修，往往需要拆除上层油路才能够进行检修，不然无法使用扳手，所以在设计时一定要注意。
其次对液压站的管路进行设计时，尽可能减少弯头的使用，尽量不要使用变径，用三通块、四通块替代弯头、变径等，这样会对液压系统带来很多的压力损失，增加了功耗，而且由于油路的垂直换向时，相当于对液压油进行了压缩，油温很容易升高，加速了液压油的老化。对油路进行颜色的统一标注，对出口管路、回油管路、取样管路等进行着色，这样可以一目了然查看管道的功能，方便维护人员进行问题的查找，同时在管路上合理配备相应的机械式压力检测表，查看该管路中是否有压力的供给，为维护人员判断故障提供依据。管路与管路之间的连接尽量使用焊接方式完成，不要用法兰盘形式进行固定，由于液压站在运行过程中，震动较大，法兰盘固定螺丝有一定概率会发生松动，再加上法兰盘密封圈的腐蚀，很容易造成泄漏，而且在高压情况下泄漏，会造成大量液压油喷出。
设计时一定要注意油箱底部坡度设计和防锈设计，在老液压站维护过程中，这点设计并不好，在年修期间对液压站的油箱进行清理时，发现排污口只能排出少量污垢，油箱底部设计的较为平坦，无法形成坡度，导致污垢都沉淀在底部，无法从排污口排出。安全防护措施后，人员进入内部发现，油箱顶部油漆脱落，已经生锈擦拭下，铁锈掉落下来。
查阅资料后发现由于液压油中肯定有水分存在，当油温过高时，水分会蒸发成水蒸气，对油箱壁和油箱顶部进行腐蚀，所以在设计时一定要强调油箱的防锈处理，防止铁锈进入到油路内，造成阀芯卡死等问题，若防锈处理厂家无法进行更好的处理，可以尝试使用不锈钢油箱。
液压油对温度的要求较高，一般需要保持在45摄氏度至55摄氏度，主要由于液压油的粘度对温度很敏感，温度升高后，液压油粘度明显下降。若长时间的油温过高，密封材料老化严重，油液泄漏会严重，油液氧化程度增加，严重影响了液压系统工作，由于液压油过温，导致液压系统中橡胶制品老化，脱落到液压油路内，很容易导致阀芯的卡顿，导致液压设备无法正常工作。一定要做好冷却系统的散热面的计算，防止油温过高，水管进水口需要增加过滤系统，防止由于水中杂质堵塞过滤器，造成水流量小，无法与液压油充分接触带走热量。根据散热面积=（液压系统发热量-液压系统散热量）/（散热系数*平均温差）公式计算。计算后进行系统的模拟仿真，引入散热效率值，防止由于水管的杂质造成的冷却效率的降低，这样冷却系统有余量，可以进行冷却能力的提升，通过此次设计，我调整的散热效率值为87%。根据此数据进行了冷水水管直径配置。
4液压站相关改进
过滤器增加相关检测，防止滤芯堵塞改进：由于液压站实行的是巡检制度，不能实时关注到是否存在滤芯堵塞的情况，同时在生产时，液压站的滤芯无法进行拆卸检查，这给日常的点检带来了困难，只能等设备停下后，停止液压系统后，关闭阀门才能进行滤芯的检查。现在根据滤芯的原理，在滤芯前端和后端都增加压力开关，取它们两个数据的差值，当差值达到一定的数据，提供报警，及时提醒液压人员对滤芯的检查，防止滤芯的堵塞造成液压设备无法正常动作。
油箱电子液位检测更换成目视化磁翻板：油箱在设计时，使用了电子液位计进行检测，安装在油箱顶部，由于油箱较高，无法看到电子液位计的数据，巡检人员抄表时较困难，只能让电气人员查看电气程序，读取模拟量数据后才能知道，这样点检时比较麻烦，现在把电子液位计更换为磁翻板，能够醒目的查看到液位的位置。同时当为了应急急需调整液位时，电子液压计调整较繁琐，还需要电气人员去调整，磁翻板调整较方便，可以立刻完成调整。
5结束语
通过对上料台架液压站的设计，知道了如何对液压站的进行设计和计算，在初次设计时，有很多规范、计算、余量没有把握，通过不断的专研，从原理出发，把整个设计目标不断的分解，完成每一个单独部分的设计后，对整体进行合并，合并的同时寻找结合处的问题，这样才能确保系统的衔接完美。
参考文献：
（1）雷天觉.新编液压工程手册［M］.北京：北京理工大学出版社，1998.
（2）薛祖德.液压传动［M］.北京：中央广播电视大学出版社，1995.