液压泵站机旁控制柜的设计.pdf

第 4 期 总 第 1 7 3期 2 0 1 2年 8月 机 械 工 程 与自 动 化 MECHANI CAL ENGI NEERI NG AUT MAT1 0N NO ．4 Au g． 文章编号 1 6 7 2 - 6 4 1 3 2 0 1 2 0 4 0 2 0 7 0 3 液压泵站机旁控制柜的设计 闰 玫 ，高 源 太 重集 团 榆 次液压工业有 限公司， 山西 晋 中0 3 0 6 0 0 摘要 介绍 了液压 系统 的工作原理及工 艺要求 ，阐述 了如何 实现 油泵电动机的启动以及 液压 系统 中电机 启停 的连锁条件 ，分别用两种方 式设计 了液压 系统 泵站的电气控制原理。 关键词 液压泵站 ；电气控制 ；电控柜 中图分类号 TH1 3 7 ． 5 1 文献 标识码 B 1 液 压泵 站 的控制 原理 通 常 液 压 系统 由动力 元 件 、 执 行元 件 、 控 制 元 件 、 辅助元件 附件 和液压油 5部分组成 。本文主要介绍 液 压泵 站 的机旁 控制 ， 即实 现机 旁控 制油 泵 电机 ， 并使 系 统 压力达 到要 求 。 1 ． 1 泵站 通过 电磁 溢流 阀建 压 液 压泵 站 的油箱 中是 液 压 油 ， 油 泵通 过 电机 带 动 油液经压力管道送往控制元件换向阀， 在 油缸动 作的同时要 使系统保持在工作压力主要靠 电磁溢流 阀。溢流阀的原理是油液克服弹簧力的作用使压力油 管道的油液积蓄压力 ， 并利用 电磁作为先导来控制加 载 和卸 荷 ， 根据结 构 的不 同分 为 得 电 卸荷 和 得 电加 载 两 种 。 由于泵 电机带 载 启 动 会损 坏 电机 ， 因此 在 电机 启 动期 间需 要先 卸荷 ， 过 5 S 后 再 加载 。 1 ． 2 泵 电机 运行 时的连锁 条件 1 为维修方便， 在每个泵 的吸油 口处会设 置蝶 阀， 当电机泵出现故障时只需关闭相应的蝶 阀， 而不必 放油 也不会影 响其 他 泵 的运 行 。有 的蝶 阀安 装 了行 程 开关 ， 当打开蝶阀时行程开关发出信号， 电机方能启动。 2 油泵运行时不允许 吸空， 因此油位的高低成 为油泵运行的一个必要条件 。油箱上设置的液位控制 器分别为液位高 、 液位低、 液位极低 3个开关量 。当液 位高或低时 ， 机旁控制柜发出声光报警 ， 提醒工作人员 停 止加 油或及 时加 油 ； 当 液位 极 低 时 ， 系 统 声 光 报 警 、 停 泵 ， 避 免油 泵吸 空 。 3 液压系统在运行过程中会不断产生热量， 致使 油温升高。油温过高会使液压油的黏度下降， 易产生泄 漏， 液压系统的零件也会 因受热膨胀不平衡而导致零件 的配合间隙遭到破坏 ， 油温过高还会使油液氧化形成胶 状沉积物而产生杂质。当温度极低时， 油的运动黏度变 大， 影响泵的正常运转 ， 造成流动过程中的能耗增加， 严 重影响阀的正常工作， 阀芯容易卡住。因此当油温高于 最高温度或低于最低温度时都应停止泵的运行。 4 系统压力也 是泵电机运行 的连锁条件 之一 ， 压 力过高说明回路可能有堵塞 ， 持续高压会产生不安全因 素； 如果压力在 系统加载一段 时间后仍达不到工作要 求 ， 说明系统中有泄漏， 导致油液损失 。因此， 在压力极 高时停泵， 在加载持续 2 0 S 后压力仍极低时也停泵。 1 ． 3 油 温的 自动控 制 液压系统泵站中包含温度控制器和电接点温度表 两种温度控制器。温度控制器中两个点设置成最低和 最高温度 ， 剩下两个一个设定为开加热器 ， 另一个设定 为开 电磁水 阀 。该控 制器 的开关 量都 包含对 应 的恢复 点 ， 例 如把打 开电磁水 阀的点设 为 4 5 。 ， 恢 复点设为 3 5 。 ， 则可以实现油温在高于 4 5 。 打开电磁 水阀， 低 于 3 5 。 时 关 闭电磁 水 阀 。加 热 器 同理 。电 接 点 温度 表 属 于无源式的， 一个表包含 2个点 ， 低点为常闭， 高点为 常开。用它控制加热器和电磁水阀至少需要采用 2个 表 。在 打开 加热 器和 打开 电磁水 阀 的同时应 打开 循环 泵 ， 以避免局部加热或冷却 。 2 继 电器 一接触 器 电气控 制液 压 系统 的原 理 采 用继 电器 一接 触器控 制 的电控 柜主要 包括 断路 器 、 接触 器 、 热继 电器 、 中 间继 电器 、 时间继 电器等 低压 电器。在机旁控制柜 中， 电机和加 热器的启停是 由按 钮控制 ， 在控制回路中加入连锁条件 ， 当触点不够时可 用 中间 继 电器 来 增 加触 点 ， 并 最 终 由接触 器控 制 。如 果用户还需远程控制启停， 则需要在机旁控制柜上增 加“ 就地／ 远程” 旋钮。当指向“ 就地” 时， 机旁控制柜起 收稿 日期 ；2 0 1 2 0 3 0 5 ；修 回 日期 2 0 1 2 0 3 2 2 作 者简介 闫玫 1 9 8 3 一 ，女 ，山西晋中人，助 理工程 师，本科 ，主要从事液压系统的电控柜设计。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 8 机 械 工 程 与 自 动 化 2 0 1 2年 第 4期 作用 ； 当指向“ 远程” 时， 由远程控制电机启停， 因此需要 在回路中加入由远程送来的干接点信号 。继电器 一接 触器控制原理 图见图 1 。其 中， S A1为“ 远程／ 就地” 转 换旋钮， S B 1 为就地启动按钮 ， S B 2为就地停止按钮 ， K1 为远程启停信号， 它是 由中控室提供的一对干接点信号 持续信号 。图 l中包含 了行程开关和液位极低两个 连锁条件， 其余的如温度极低、 温度极高、 压力极高 、 压 力极低等对应的连锁条件直接插入回路中即可。 图 1 继 电器 一接 触 器 控 制 原 理 图 图 l 为得电加载的电磁溢 流阀的控制 ， 当泵机启 触器电气控制 只能采用硬线与远程方式进行数据 交 动 5 s 后时间继 电器 的常开触点闭合， 使电磁溢 流阀 换 ， 因此我们必须把远程信号及所有的报警信号通过 得 电加 载 。此外 ， 一般 的 液压泵 站还具 有 以下功 能 ① 干接点 的形式 传输 给远 程 。 在泵站加载 2 0 s 后压力仍然达不到工作压力 ， 则报警 3 P L C控制液压系统的原理 停泵 ； ②液位低 、 液位高、 回油滤油器堵塞、 循环滤油器 采用 P L C也可以实现对液压系统的机旁控制。相 堵塞等在机旁控制柜上通过指示灯和蜂鸣器进行声光 对于继电器一接触器控制， P L C接线简单， 控制由程序完 报警 ， 同时把报警信号传给中控室 ； ③ 由于继电器一接 成。图 2 为 P L C控制接线图。图3为 P L C梯形图。 图 2 PLC控 制接 线 图 带有 P L C的机旁控制柜与主控室的通讯 可以由 示和报警灯 。我们通常依次把电源指示 、 油泵、 工作指 硬线完成 ， 也可 以通过加对应的通讯模块来进行通讯。 示、 水阀工作指示 、 压力高低、 液位高低 、 温度高低 、 滤 4 机旁控制柜的整体设计及调试 油器堵塞和蜂鸣器等放置在 电压表、 电流表下边 。为 4 ． 1 机旁控制柜的整体设计 方便工作人员操作 ， 将操作盘位于柜门下部 ， 包含油泵 液压泵站的机旁控制柜一般采用标准 G GD柜 ， 启停按钮、 远程就地旋钮、 循环泵手／ 自动旋钮、 电磁水 根据泵电机的数量采用 2 2 0 0 X 8 0 0 6 0 0和 2 2 0 0X 阀手／t l 动旋钮、 加热器手／ 自动旋钮、 解除报警和急停 1 0 0 0 6 0 0两种规格 ， 对于小型液压系统或用户要求 按钮。 和液压站固定在一起的， 则定做体积较小的柜体。 控制柜 内部元件根据元件 的大小安排位置 ， 断路 柜 门上部为仪表盘 ， 放置电压表、 电流表和工作指 器应尽可能安装在便于工作人员操作的地 方， 从上到 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2年 第 4期 机 械 工 程 与自 动 化 2 O 9 下基本按照断路器 、 电源、 P L C、 中间继 电器、 时间继电 器 、 端子 、 接触器的顺序摆放 。 图 3 P L C梯形图 4 ． 2 机 旁控 制柜 的调 试 机旁控制柜的调试很重要， 调试时应注意以下几点 1 如果没有条件联调， 则必须根据液压站 内电 气元件的常开常闭信号来对控制柜进行功能测试 。例 如把泵电机启动的连锁条件在端子上短接， 继电器一 接触器控制可以通过每个节点的电压来判断接线是否 正 确 。而 P L C控制 则必 须通 过连 接 电脑 、 在线 监 测来 进 行调试 。 2 电磁溢 流 阀 、 循 环 泵 、 加 热 器 、 电 磁水 阀 均应 进行各 自的手动和自动测试。 3 检测报警是否正常， 特别是对于液压泵站上的 电气元 件 ， 最好在 出厂 前就根据 电气原理设 置好参数 。 参考文献 [ 1 ] 魏伟． P L C控制技术 与应 用[ M] ． 北 京 中 国轻 工业 出版 社 ， 2 0 1 0 ． [ 2 ] 王 占林 ． 近 代 液 压 控 制 [ M] ． 北 京 机械 工 业 出 版 社， 19 97 ． [ 3 3 许 亚南． 液 压 与启 动技 术 [ M] ． 北 京 机械 工 业 出版社 ， 2 Ol O． De s i g n o f El e c t r i c a l Ca b i n e t o f Hy d r a u l i c Pu mp S t a t i o n YAN M e i ．GA0 Yu a n Ta i z h o n g Gr o u p Yu c i Hy d r a u l i c I n d us t r y Co ．，Lt d．，J i n z h o n g 0 3 06 0 0，Ch i n a Ab s t r a c t Th e a r t i c l e i n t r o d u c e s t h e p r i n c i p l e a n d t e c h n i c a l r e q u i r e me n t s o f h y d r a u l i c s y s t e m ，e l a b o r a t e s t h e c h a i n c o n d i t i o n o f h y d r a u l i c s y s t e m a nd h o w t O c o n t r o l o i l p u mp mo t o r ，a n d i n t r o d u c e s t WO d e s i g n me t h o d s o f t h e e l e c t r i c a l c a r b i n e s o f h y d r a u l i c p u mp s t a t i o n ． Ke y wo r d s h y d r a u l i c p u mp s t a t i o n ；e l e c t r i c a l c o n t r o l ；e l e c t r i c a l c a b i n e t 上接 第 2 0 6页 参考 文献 [ 1 ] 祁仁俊． 液 压 系统 压 力脉 动的 机理 [ J ] ． 同济 大 学学 报 ， 2 0 0 1． 2 9 9 1 0 1 8 1 0 2 2 ． [ 2 3 徐世君． 轴向柱塞泵流量脉动的研究[ J ] ． 机械制造与研 究 ． 2 0 0 7 ， 3 6 3 3 9 4 3 ． [ 3 ] S o u z a J r 0 H ，B a r b i e r i N ．S t u d y o f h y d r a u l i c t r a n s i e n t s i n h y d r o p o we r p l a n t s t h r o u g h s i mu l a t i o n o f n o n l i n e a r [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] mo d e l o f p e n s t o c k a n d h y d r a u l i c t u r b i n e mo d e l[ J ] ． I EEE Tr a n s a c t i o n s o n P o we r S y s t e ms ， 1 9 9 9 ， 1 4 4 1 26 9 - 1 2 72 ． 周 建旭． 有压 输水 系统减 振措施 分析 [ J ] ． 水 利水 电科技 进展 ， 2 0 0 4 ． 2 4 6 1 0 1 4 ． 杜大华． 液压 系统管路 内流体声速研究 [ J ] ． 液压 与气动 ， 2 0 0 6 1 0 8 - 1 2 ． 金朝铭． 液压[ M] ． 北京 国防工业出版社 。 1 9 9 4 ． Vi b r a t i o n a n d No i s e Re d u c t i o n b y Bl a nd Pi pe i n Hy d r a u l i c S y s t e m LI U Ti a n - xu n ，HUO Di a n- hu i 。LI N Ze - we i 1 ．S a n y He a v y Ma c h i n e r y Co ．，Lt d ．，Ku n s h a n 2 1 5 3 0 0，Ch i n al 2 ．S c h o o l o f Me c h a n i c a l En g i ne e r i n g，Ta i y u a n Uni v e r s i t y o f S c i e n c e Te c h n o l o g y， Ta i y u a n 0 3 0 0 2 4，Ch i n a Ab s t r a c t I n t h i s p a p e r 。t h e mech a nis m o f t h e f l o w a n d p r ess u r e p u l s a t i o n i n h y d r a u l i c s y s t e m i s s t u d i e d ．t h e d a mp i n g v i b r a t i o n a n d n o i s e r e d u c t i o n f u n c t i o n o f a b l a n d p i pe i n h y d r a u l i c s y s t e m i s a n a l y z e d，a n d a t h e o r e t i c a l c a l c u l a t i o n me t h od o f t h e b l a n d p i pe i s p r o p o s e d ． Th e r esult c a n p r o v i d e s o me t h e o r e t i c a l r e f e r e n c e f o r t h e r e s e a r c h o n t h e v i b r a t i o n a n d n o i s e r edu c t i o n i n h v d r a u l i c s y s t e ms ． Ke y wo r d s b l a n d p i p e ；h y d r a u l i c s y s t e m；v i b r a t i o n a n d n o i s e r e d u c t i o n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m