步进梁式加热炉液压系统优化设计

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1、步进梁式加热炉液压系统优化设计张安龙，揭乐标，王飞朋，杨雯燕，李胜洲（武钢（集团）国际经济贸易总公司，湖北武汉，430081）摘要：结合步进梁的运动工况，分析了步进梁式加热炉液压系统的工作原理及其缺陷，并对原液压系统进行了优化设计，优化后的液压系统不但能满足系统的工况要求，还大幅提高了系统的可靠性和稳定性。关键字：步进梁；加热炉；液压系统；优化设计中图分类号：TH137.3TheOptimizationDesignofHydraulicSystemaboutWalkingBeamHeatingFurnaceZ

2、HANGAn-long，JIELe-biao，WANGFei-peng,YANGWen-yan,LISheng-zhou(InternationalEconomicandTradingCorporation,WISCO，Wuhan,430081,China)Abstract:Combinedwiththeworkingconditionofwalkingbeam,theprincipleofworkandthedefectsofhydraulicsystemaboutwalkingbeamheatingfur

3、nacewereanalyzed,andthenthehydraulicsystemwasoptimized,whichcouldmeetthechallengethesystemaskednotonly,butalsoimprovethereliabilityandthestabilityofthesystem.Keywords:walkingbeam;heatingfurnace;hydraulicsystem;optimizationdesign1概述现代化的钢坯加热炉不断向大型化、高度自动化的方向发展

4、，在低耗能、环保等方面也提出了更高的要求。某钢厂热轧线步进式加热炉建于上世纪70年代，驱动方式为液压传动，至今该液压系统已经运行30多年，部分液压元件已淘汰，控制技术落后，控制精度低，已不能适应国家节能减排及当前该厂产能需求，急需对原液压系统进行改造和优化。2步进梁式加热炉原液压系统原理及其缺陷2.1步进梁加热炉工况分析为了钢坯的轻托轻放，步进梁周期动作为：步进梁上升（给定信号加速→定速→中间减速→中间定速→中间加速→定速→减速→停止）→步进梁前进（给定信号→一次加速→二次加速→定速→一次减速→二次减速→停止

5、）→步进梁下降（给定信号→加速→定速→中间减速→中间定速→中间加速→定速→减速→停止）→步进梁后退（给定信号→一次加速→二次加速→定速→一次减速→二次减速→停止）[1]。步进梁运动轨迹与速度图如图1所示，运动周期为45秒。图1步进梁周期运动轨迹与速度图2.2步进梁加热炉原液压系统原理步进梁式加热炉液压原理简图如图2，该液压系统泵站采用了三台油压平衡型双联定量叶片泵泵供油，主泵最高工作压力17.5MPa，在压力为15MPa，转速为960r/min时，H泵流量为157L/min，S泵流量为94L/min，总流量为

6、251L/min。三台主泵不停机工作，通过AD阀（加、减速阀）进行调节流量，即通过逐渐地使部分供油泵卸荷或加载来实现调速。图2改造前液压原理简图在正常工作时，AD阀只用两个工作位（阀2.1用的是中位和右位），切换AD阀的工作位，则可实现步进梁的加速或减速。单向节流阀3.1用于调定中位和右位切换的速度或者时间，即步进梁加速或减速的时间。通过调节进入或流出液压缸的流量来调节步进梁的速度，步进梁定速阶段的流量有753L/min、408L/min、502L/min、251L/min四种，流量通过H泵和S泵组合实现。步

7、进梁周期轨迹的变速是通过液压元件无触点位置极限开关，时间继电器和γ射线配合AD阀的动作来实现的。即通由无触点位置极限开关及时间继电器给指令，逐渐切断部分供油回路来实现。提升液压缸和移动液压缸的工作原理如图3。提升液压缸下降采用差动系统，当步进梁下降时，提升液压缸活塞杆侧的压力油经液控单向阀51直接补入液压缸的另一侧，从而减少泵的供油量。步进梁的自重用油压平衡阀52来平衡，调定压力值为15MPa。定比控制溢流阀53预调压力为15MPa，其有3个作用：步进梁下降时，当压力过高时溢流；如果平衡阀52损坏，53可起安

8、全作用；当步进梁上升时，溢流阀53打开，使提升液压缸工作腔充分卸荷。如果遇到停电情况，当步进梁尚处于升起状态，可以手动打开截止阀76.1，使步进梁靠自重回到下限位置。在移动液压缸液压系统部分设有制动阀62，其调定压力为15MPa，作为安全阀使用。顺序阀65和66起背压的作用，以便减少移动液压缸在启动、制动时的冲击[2]。图3提升液压缸和移动液压缸工作回路2.3原液压系统缺陷从原理设计上来看，该设计虽