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液壓泵站設計與使用中的注意事項

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泵站是液壓系統的心臟,一個性能優良、設計合理的泵站對設備的性能、壽命、使用成本、檢修強度會帶來至關重要的影響。根據我們對所在單位多個液壓系統運行過程中出現的一些問題的分析和總結,就其中泵站設計和維護中存在的部分問題進行進一步匯總,以探討這些問題的根源。

泵站的設計中,核心部分是泵、油箱、蓄能器等元件的設計計算和選型,三者的關系是相互影響的,同時液壓系統也受到外在因素諸如工作環境、溫度、工作節奏的影響,這些影響對系統產生的作用是非常大的,對這些因素的考慮不全面或不完善往往直接影響液壓系統的工作性能。
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泵的選擇一般的設計準則和習慣是,對于高壓系統選擇軸向柱塞泵,中低壓系統選擇葉片泵或齒輪泵。對于定量泵和變量泵的選擇卻因系統而異,變量泵作為一種可以簡化系統設計和節能的液壓源,目前被廣泛采用,尤其是在中高壓系統的設計中。

油箱的設計:油箱容積以及尺寸的設定同樣會給系統帶來重要的影響,由于油箱往往聯接件又是被聯接體,有時還要承載閥臺等其他部件,改動非常困難,因此在設計時應該引起足夠的重視。油箱容積的計算除了根據泵流量進行確定外,還應充分考慮蓄能器、執行元件、管路等的儲、排油量,并進行合理的液位控制,在保證系統性能的前提下充分考慮設備維護檢修的方便。

往往一個液壓系統的主泵選型確定以后,可以根據主泵的排量基本確定油箱的容積,除此之外還應充分考慮現場空間、主泵、循環泵的排列安裝方式等來進一步確定油箱的尺寸。應該說一個容積充裕的油箱可以有利于系統散熱、油液消泡、雜質沉淀或上浮,對系統的穩定運行創造有利條件。對于大型開式液壓系統來說,務必充分考慮液壓執行元件和蓄能器等的儲油量。一般情況下,這些元件的儲油量不應超過油箱總容積的30%,最好限定在25%以下。否則,根據用戶的使用習慣常常將油位控制在油箱高度的1/2~2/3左右,一旦在系統未卸壓情況下補油較多時,就會出現油液通過油箱外溢的情況,致使出現難以估料的系統污染。

另外在液壓系統進行過大的檢修之后,往往需要對系統管路和更換元件、蓄能器進行充油、排氣等工作;油箱偏小會導致補油比例過高、油箱液位偏低的狀況出現,有時候需要進行二次補油,而這種補油的危險在于一旦系統需要再次檢修時系統油液回流,會出現油箱溢油的危險。在選用磁浮式液位計進行液位控制時尤其應注意油箱尺寸的設計,對存在大尺寸或長行程液壓缸的系統進行工況核算,防止出現因檢修、泄漏導致系統油位報警頻繁出現的現象發生。

循環過濾、冷卻系統的合理選型和布置對于控制液壓系統清潔度和溫升至關重要。隨著大量液壓比例、伺服液壓閥件在系統中的使用,循環冷卻系統在控制介質污染度方面的作用應引起了足夠的重視。

作為循環系統,應盡可能將系統回油及時進行循環過濾,以及時控制油箱的清潔度。對循環系統的吸油、回油管路合理布置,避免在油箱單側或局部集中布置,防止出現油液局部循環,導致油箱內溫度場分部不均勻。

液壓油在油箱內的局部流動會限制循環冷卻系統的功能,并進而產生溫度檢測元件信號的不準確。因此循環系統的吸油口應能夠方便的將系統回油、泵溢流油液吸人。高溫油液的局部滯留可以使油箱內部的局部產生數十度溫差,不利于保持系統長期穩定運行和油液性能恒定。

循環濾芯的性能會直接對系統清潔度產生影響,主要包括了濾芯的過濾精度、材質、納污性能、使用壽命等。濾芯的過濾比決定了過濾精度,而納污容量和壓差特性將影響濾芯的使用壽命。而在系統清潔度相對穩定的情況下,上述因素和濾芯的標稱流量綜合將決定濾芯的使用壽命和更換周期。

因此,在選擇過濾器時要全面考慮流量因素,尤其是系統回油過濾器。一方面回油過濾器本身的實際流量不是恒定的,同時在一些季節溫差較大的地區液壓油本身的黏度會有較大的變化,如果僅僅按照標稱流量選擇會導致在冬季運行設備時出現堵塞信號的發生,實際上并沒有出現堵塞甚至是新濾芯。因此,回油濾芯應在核算流量的基礎上按照1.5倍以上的流量選擇。對于不采用單獨循環冷卻而利用主泵(一般是定量泵)卸載或系統回油冷卻的泵站,其回油濾芯成為控制系統清潔度的最重要的元件,應在流量、納污能力上預留充分的冗余,并采用雙筒過濾器以便于設備維護。

在液壓泵站的設計中,根據系統的具體情況合理設計過濾器,實現系統良好的污染控制可以大大降低設備故障率,延長設備壽命。設計中對2個以上同參數元件的選擇應盡量選擇同一型號,使設備在使用中備件管理和檢修更換時更方便。

在泵站的設計和使用過程中,確定和調整一個合理經濟的系統壓力及加載、卸載壓力區間,對系統溫度的控制、減少故障和液壓泵壽命的延長都有重要影響。在泵站的設計中,很多細節性的問題都會對整個系統的運行或維護甚至設備性能和壽命產生重大影響。

科學合理的設計計算、優化的布置、優質元件的選用加上對現場實際狀況和設備維護的充分考慮才會實現液壓泵站的完美設計,在功能上和使用上實現設計初衷。

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