一种液压同步回路的优化
魏东
青蛙跳水（河北钢铁集团邯郸分公司能源中心，河北邯郸056015）
蜈蚣山【摘要】简要介绍了不同控制方法的液压同步回路，并以邯钢能源中心4#TRT发电机组透平机静叶调节机构的液压系统同步回路常见故障为依据，通过对该机组液压同步回路系统设计缺陷的分析，提出一种优化改进方案，实施后使机组稳定运行。
【关键词】液压；同步回路；伺服系统；优化
【中图分类号】TM30【文献标识码】B【文章编号】1006-6764(2019)04-0043-04 Optimization of a Hydraulic Synchronizing Circuit
WEI Dong
(Energy Center of Handan Iron and Steel Group,Handan,Hebei056015,China)【Abstract】The paper briefly introduces the hydraulic synchronizing circuits of different control methods.Bad on the common faults in the hydraulic system synchronizing circuits of the turbine static blade regulator of Ha
ndan Steel’s No.4TRT and through analysis of the design shortcomings in the hydraulic system synchronizing circuits of the unit,an opti-mizing improvement program was put forward,which has ensured the stable operation of the unit.
【Keywords】hydraulic;synchronizing circuit;rvo system;optimization
开胃小菜1概述
在日常的生产实践中，能够实现传动与控制的主要采用机械、电气、液压和气压四种传动方式。传动与控制是实现有目的的能量传递时不可分割的两个部分。在液压系统中，工作介质既是能量的载体也是控制信号的载体，并且这个载体所传递的能量或信号都是在密闭容器中完成的，面具有独特的容积式传动特点。随着液压传动和控制技术的迅速发展，其在机械制造、冶金、工程机械、工业机器人、航空航天、地震模拟再现、高层建筑防震系统等领域已经广泛应用。
液压传动及其控制系统是通过不同的控制元件和控制回路来实现的。在液压系统中要求两个或多个液压执行元件以相同的位移或相同的速度（或固定速度比）同步运行时，就需用同步回路。常见的同步回路有容积控制式、流量控制式和伺服阀控制式三种控制方式。容积式同步控制回路常见的有以下几种：同步泵控制、同步马达控制、同步缸控制、带补偿装置的串（并）联液压缸控制和机械联接控制等。流量控制式同步回路常见的有以下几种：利用调速阀控制、利用分流集流阀控制、用比例调速阀学习英雄
（电液比例调速阀）控制等。伺服控制式主要是指利用电液伺服阀控制的同步回路。由于上述同步控制回路均存在不同的优缺点，在实际应用中多综合采用几种同步回路，扬长避短，来实现同步控制。
本文以邯钢能源中心4#TRT机组静叶调节液压控制系统不同步的缺陷进行分析和优化，项目实施后TRT机组运行稳定。
2TRT机组静叶调节同步回路的缺陷及优化
2.1TRT机组简介
在钢铁冶金企业，高炉煤气余压透平发电装置——Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit（简称TRT发电），是利用高炉炉顶煤气的余压余热，把高炉煤气导入透平膨胀机，使压力能和热能转化为机械能，驱动发电机发电的一种能量回收装置。TRT发电机组静叶调节机构不仅能够调节高炉顶
压，也能调节透平膨胀机的进气流量和压力，进而调节机组发电量负荷，节能减排效果显著。随着TRT 机组广泛应用，高炉生产的顶压控制要求和能量回收要求日益提高，TRT 发电机组静叶调节机构不同步的缺陷逐渐凸显，影响高炉的顶压调节和吨铁发电量指标，因此解决TRT 发电机组的静叶调节机构不同步的缺陷刻不容缓。
2.2TRT 机组静叶调节机构的工作原理
邯钢能源中心4#TRT 发电机组的透平机静叶调节机构是由透平机机壳外部两侧的同步油缸沿轴向往复运动，通过连接板带动静叶调节缸沿轴向往复运动，静叶承缸上的静叶利用曲柄滑块机构在静叶调节缸内侧的滑道的带动下作旋转运动，通过静叶的旋转来调节透平机的进气量来间接控制调整高炉的顶压。
2.3TRT 机组静叶调节机构存在问题及原因分析
该机组自投产后就存在着静叶调节机构不同步的缺陷，先后出现过几次连接板紧固螺栓松动、定位销钉和连接板断裂的故障，见图1，导致机组被迫停机，更换连接板。静叶调节机构不同步的原因：并联液压缸不同步（主要是两侧液压缸的负载、泄漏量不一样），连接板定位销和联接螺栓松动，连接板断裂，滑块和静叶调节缸滑道间隙大（或部分滑块脱落），可调静叶叶片积垢较厚，
静叶调节缸支
撑滑块卡塞（因静叶承缸与机壳间的密封不严，使DU 套内积垢），静叶调节缸轻微变形等。本文仅从静叶调节机构的液压同步回路的缺陷来分析其不同步的原因。
图1断裂的连接板
2.4TRT 机组静叶调节机构的液压控制工作原理及其缺陷
图2是该TRT 机组静叶调节机构的液压控制原理图，从图2可以看出，该回路是由并联液压缸A、B 通过电磁SV1和调速阀V4、V5的控制同步液压缸的动作，液压缸A
口算题卡三年级上册利用位置传感器进行位置反馈，并通过电磁换向阀DV1和电磁伺服阀SV2来精确控制同步液压缸的位置，进而控制透平机的静叶调整角度，以达到调整透平机的进气量和高炉顶压的目的。
图2静叶调节机构液压原理图
这种利用调速阀控制的并联液压缸同步回路结构简单，调试方便，易于实现多缸的同步回路，但是回路效率较低，且因调速阀本身性能受油温影响，使得两液压缸的同步性较差。
该回路对并联液压缸和调速阀的加工精度要求高：两个液压缸的活塞的有效工作面积相等，且活塞泄漏量相等；两个调速阀的节流口通流面积也相等。但在实际中很难保证两个液压缸的泄漏量和调速阀节流口的通流面积相等，导致该回路同步性较差。
该回路在安装时将已调速阀安装在靠近液压缸的阀台上，来降低调速阀的通流面积不相等的影响，以提高并联液压缸的同步精度。但是因该回路不能在行程终点消除两液压缸的位置误差，不宜用于负载调节频繁的的场合。
在日常运行中，TRT 机组需要及时调节透平机的静叶开度来调整机组负荷和高炉顶压，导致在频繁调节中两液压缸的同步误差越来越大，同步精度不断降低，最终造成液压缸与静叶调节缸的连接板连接螺栓、定位销松动被剪断或连接板自身断裂，
造成机组事故停机。
2.5TRT 机组静叶调节机构的液压控制优化
图3是优化改进后的同步回路，通过将两个并联的液压缸分开，并将液压缸A 和B 增加外置位移传感器，并在每个液压缸设计成两套位置反馈（一用一备，常用反馈位置1、3，位置反馈2、4备用），电液控制系统也设计成两套（一用一备，电磁阀SV1和SV4分别控制液压缸A 和液压缸B，电磁阀SV2和SV5为备用电磁阀），并增加手动控制油路（手动换向阀SV3和SV6为两套电动换向阀出现故障时使用，或日常进行手动调节时使用），可以切换成手动调节两个液压缸，保证在机组静叶调节机构时刻保持同步。在调节过程中，该回路彻底消除了两个液压缸的加工精度误差和内泄漏量的误差造成的不同步的缺陷，对调速阀的阀口开度和通流面积的精度要求不高。且该回路可以使两个液压缸在任何时候的位置误差都不超过0.2mm，在静叶调节机构往复调整过程中足以保证其同步性，且重复精度
高，消除了原控制回路的往复运行累积误差，保证机组稳定运行。
图3优化后的液压控制原理图
(下转第50页)
图6实施RCCS之后排汽温度/真空/端差变化趋势图5经济效益
5#汽轮发电机组应用强化换热技术以后，凝汽器端差下降至9.16℃，排汽温度下降9.70℃，真空上升
至6.73kPa，汽耗率均值由3.96kg/kWh下降至3.77kg/kWh，汽耗率下降0.19kg/kWh。该机组年发电量以4.0亿kWh、汽耗率以3.82kg/kWh计，则全年减少蒸汽消耗量76000t，或以同样的蒸汽多发电1989.53万kWh。公司外购电价（不含税）0.342元/kWh，则相当于节约成本680.42万元。
[参考文献]
[1].窦照英.实用化学清洗技术（二版）[M].北京：化学工业出版社, 2006.07.
收稿日期：2018-12-14作者简介：刘廷跃（1967-），男，1991年毕业于重庆大学热能动力工程专业，热能动力工程师，主要从事攀钢钒能动分公司热动作业区热力设备的生产运行、技术管理、安全环保等工作。
花样滑冰吧(上接第45页)该优化后的回路有以下几个优点：①将原始一路油供给两侧调节机构改为两侧独立油路，在原有一路位移传感器的基础上增加三路位移传感器，四路反馈系统，监测油缸同步真实趋势，提高伺服器同步的一致性（其中两个液压缸分别预留1路作为备用，在紧急状时启动确保设备操作的安全性）；②增加手动液压系统，便于日常手动调整液压缸同步精度和安装维修；增加伺服机构前端的截止阀（可替代机械手轮），便于切换，方便故障处理；③增加一套备用控制系统，确保在故障时能对设备控制操作全关或全开。设置两侧独立位置反馈，两侧真实反馈值进行比较，超过设定差值，可进行补充调节，达到实时纠偏的效果。④改造原伺服马达，对其密封进行改造，降低油缸内泄造成
的泄油泻压的情况，消除液压脉动，使压力稳定，控制平稳，操作方便，达到精确调节、节能降耗的目的。
通过电磁伺服阀的快速响应和精密控制来保证液压缸的同步控制精度，及时消除滑块和静叶调节缸滑道间隙不同带来的不同步隐患，时刻保持透平机两侧连接板和静叶调节缸运行的同步性，消除静叶调节机构液压控制系统不同步的缺陷，保证TRT发电机组长周期稳定运行，同时可以更加精确的调整高炉顶压。该同步回路在2015年7月随机组大修时进行优化改造，调试正常，有效的消除了静叶调节机构不同步缺陷，现该机组运行稳定，将设备运行周期由原来的3~6个月延长至24个月。该同步回路优化后，与原系统相比，控制系统更加便于自行调整两侧同步误差，进而可以更加有效的控制与之配套的高炉顶压，为高炉稳产奠定基础。随成本有所增加，但与其有效的降低机组故障停机时间和保证高炉稳产所产生的效益相比，所增加的成本可以忽略不计。
3结论
在液压系统同步回路设计中，要充分考虑到执行元件所受到载荷不均衡，摩擦阻力也不相同，不同的执行元件内泄漏量也有差别，制造上的精度差异也会影响同步精度。要充分利用不同控制回路的优点，扬长避短，综合考量，经济合理的利用不同的控制方式保证系统的同步性。严格保证系统工作每一瞬间的速度同步是很困难的，而速度的微小差异，在运动过程中会造成明显的位置不同步。为了弥
补上述影响，在同步精度要求较高的系统中，常在执行元件的行程位置增设适当的反馈装置，以保证位置同步精度，满足实际需要。该TRT机组静叶调节机构液压控制系统改进后，有效地消除了静叶调节机构不同步的缺陷，设备运行平稳。
[参考文献]
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幼儿园办园特色
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收稿日期:2018-12-24作者简介：魏东（1982-），男，大学本科学历，2006年毕业于内蒙古科技大学机械工程学院，工程师，现从事设备技术管理工作。
