绿色液压在磨煤机上的应用发展.pdf

Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e Ms ／ No ． 0 3 ． 2 0 1 4 d o i l 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 4 ． 0 3 ． 0 0 1 绿色液压在磨煤机上的应用发展 杨 丰超 北京电力设备总厂， 北京 1 0 2 4 0 1 摘要 该 文主要对绿色液压 技术的概念进行 阐述 ， 通过对其在 磨煤机上 的应用分 析 ， 揭示 了绿色液压在总厂 “ 十二五” 规划中磨煤机 技术革新 中的推广意义及必要性 。 关键词 绿 色液压技 术 ； 磨煤机 ； 应 用推广 中图分类号 T H1 3 7 ． 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 4 0 3 0 0 0 1 0 4 Ap p l i c a t i o n De v e l o p me nt o f Hy d r a u l i c Loa d i ng S y s t e m o n Ro l l e r M i l l Y ANG F e n g - c h a o B e i j i n g P o w e r E q u i p e n t G r o u p ， B e i j i n g 1 0 2 4 0 1 ， C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r d e s c r i b e d t h e c o n c e p t o f g r e e n h y d r a u l i c t e c h n o l o g y ， t h r o u g h t o i t s i n t h e c o a l g r i n d i n g mi l l a p p l i c a t i o n a n a l y s i s ， r e v e a ] s t h e g r e e n h y d r a u l i c i n p l a n t ” T we l f t h F i v e Ye a r P l a n ” o f c o a l mi l l s i n t h e t e c h n i c a l i n n o v a t i o n o f p o p u l a r i z a t i o n s i g n i fi c a n c e a n d ne c e s s i t y． Ke y wo r d s gre e n h y d r a u l i c t e c h n o l o gy ； r o l l e r mi l l ； a p p l i c a t i o n p r o mo t i o n U 日 IJ吾 2 0 1 2年我国再次面临电荒危机 ． 一方面给人 民生 活带来不便 ． 另一方面也 给我 国的经济造成 了巨大 的 损失 。电力 、 冶金 、 建材 、 煤 炭 、 化工 等都是 高耗能企 业 ． 在 电荒危机 中最易受 到影 响 ． 节 能减排是 国家对 上述行业 的重要要求 幸运的是上述行业又是磨煤机 应用 的重要领 域 ． 面对 日益严峻 的 内外形 势 ． 如何运 用各种科技手段 ， 加快调整产业结构 ， 转变生产方 式 ， 提 高产 品的科技含量 ． 降低其能源消耗强度 已成 为产 品在下个十二五 中的重要课题 液压系统是磨煤机整 个 产 品结 构 中的重要 组成部 分 ．局部 的不 断优化改 进 ， 才能推进整体的发展 ， 提高整体竞争力。如何提高 液压 系统在 同类产 品中的竞争力 ． 也是在未来所需要 面 临的重要任务 绿色液压是液压技术最近几年发展的新方 向． 借助 绿色液压提高磨机液压系统竞争力是一个很好的手段 1 绿色液压 的定 义 从上世纪 8 0年代人们开始对于现代化所 引起 的 环境及生态破坏进行反思 ．并在设计界提出了绿色设 计 理念 G r e e n D e s i g n 。绿 色设计 也 称 为生 态设计 收稿 日期 2 0 1 3 0 8 1 4 作者简介 杨丰超 1 9 8 0 一 ， 男 ， 河南渑 池人 ， 工程师 ， 学士 ， 研究方 向为磨 煤机用液 压系统。 E c o l o g i c a l D e s i g n 、 可持 续 设计 S u s t a i n a b l e D e s i g n 等 ． 其基本思想是 将环境 因素和预 防污染 的措施纳入 产品及其寿命周期全过程 的设 计中 ．将环境性能作为 产品的设计 目标和出发点 ．力求减小产品对环境的影 响 要求不仅减少物质和能源的消耗 ． 减少有害物质的 排放 ．而且要使产品及零部件能够方便地分类 回收并 再生循环或重新利用 绿色 液压基于绿色设计理念 ．随着 2 0 0 8年我 国 节约能源法的颁布。绿色液压的概念在我 国正式出 现。所谓绿色液压是在原来 的技术原则 、 成本原则和人 机工程学原则等基础上纳入环境原则 ．并将环境原则 置于优先考虑的地位 ． 在此基础上设计、 生产出来 的液 压系统的液压技术 。也就是说绿色液压应该是科学的、 文 明的。它是在综合考量资源利用效率最高和环境污 染最小 的条件下 。 设计规划 、 生产制造 、 安装调试、 维护 保养液压系统的全部活动及其过程 。它是由相关知识 、 能力和物质手段构成 的动态系统 绿色液压是环境和 资源的要求 。 也是工业生产与 自然和谐的体现。 绿色液压应有 4个基本特征 ①低能耗设计， 液压 系统对 于系统本身的能量消耗一定要做到合理、 经济 、 有效 ； ②低节能设计， 液压系统通过功能的优化 ， 在满 足客户需求的前提下， 降低系统对于能量的消耗； ③系 统污染 的有效控制。 既有对环境 的污染也有对 系统本身 的污染； ④设计、 加工手段的持续改进。 1 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 4年 第 0 3期 2 液压技术在磨机上 的应用 液压 技术在磨煤 机上 的应 用 以液 压加载 系统 为 主 液压加载系统 的功能主要是为磨煤机的运行提供 碾磨力 。 每台磨煤机配有三个加载油缸． 通过加载油缸中活 塞与磨煤机中拉杆 的衔接 ．液压系统将液压力转换 为 拉力并传递给磨煤机成为磨制煤粉所需的碾磨力 整 个力的传递转换过程如图 l 所示 1 一 加 载 油 缸2 一 蘑辊3 一 磨 盘 图 1 磨煤机液压系统力传递 的简化示意 图中p 液压系统的加载压力 ， 单位 MP a ； 卜液压系统的回油压力 背压 ， 单位 MP a 。 每台磨煤机配备一套液压加载系统 ．其加载方式 先后经历 了弹簧加载 液压辅助 、 液压定加载、 液压变 加载三个阶段 。液压技术在磨煤机上的应用 日渐成熟。 3 绿色液压 的应用 液压加载系统作为磨煤机的重要组成部分 ．随着 磨煤机市场竞争 的 日趋激烈和客户新 的需求 的增 加 ． 绿色液压技术的应用也显得越加重要 1 低能耗设计 Z G M 型磨煤机从 5 0 ～ 1 4 5 ， 横跨 十多种磨 型 ． 每种 磨 型的磨辊 、 压架 、 拉杆等重量均不相 同， 且 随着客 户 环境 的提升 ．现在每种磨型的出力要求也较以前有了 相当多的变化。反过来 ， 对液压加载系统的要求也呈现 出多样化 ， 多大的流量匹配 、 多高 的压力等级都需要去 一一 计算 核实 ， 优化现有的电机 、 液压泵等原件 ， 进 一 步提升各液压件的匹配程度 既要避免小马拉大车满 足不了使用要求的情况也不要 出现大马拉小车存在不 必要能量消耗 的问题 一定要做到液压系统的液压元 件选择合理 、 适度 ， 在满足主机需求 的情况下 ， 尽最大 可能的降低能耗 液压元件应在多个 品牌中比较选择 ．结合样本选 型参数 。 有条件的话可 以考虑多家调研 、 亲 自检验元件 的重要参数来选择高效节能的液压元件 系统中液压 元件的机械损失 、 内泄漏损失直接转化为热能 ， 并反过 来降低 了系统的效率 ． 在很多使用现场 ． 我们发现当油 温升高时 ， 系统 内泄漏增加且液压泵 、 液压 阀的效率也 2 会随之降低不少 ．所 以我们强调一定要在成本的允许 下尽量选择高效节能的液压元件 ．来提高系统的整体 效率 ， 降低 自身能耗 。 2 低节能设计 我们针对不同的客户群体提 出了不 同的液压加载 系统 ， 电厂 、 化 工厂 、 煤化工等行业采用 的是液压变加 载系统， 水泥 、 钢铁等行业采用的是液压定加载系统 。 绿色液压或者说低节能设计 已经在我们的液压 系 统中已广泛应用 ， 如液压变加载技术。该技术针对客户 对磨煤机 出力具有可调性 的要求而设计 ．客户可在控 制室通过对液压加载力进行在线调节 ．改变磨辊 的碾 磨力从而达到改变磨煤机的出力的 目的 该系统中由 于磨辊加载力随时跟踪给煤量的变化 ．对设计煤种来 讲磨辊加载力与磨煤机出力相匹配 ．而且这种匹配状 况不 因磨辊和磨盘衬瓦磨损而改变 ．所以能延长磨煤 机研磨件及齿轮箱推力瓦的运行 寿命 ．降低 了单位磨 煤金属磨耗及制粉系统单位 电耗 ． 保证煤粉细度合格 ． 减轻锅炉尾部受热面冲刷磨损 ． 提高机组效率。该系统 的节能优势已被所有客户认可接受 现有 的液压 系统大部分为连续运行 ．从能量消耗 上分析 一套液压系统动力源消耗电量约为 1 O度／ h 。 考 虑到设备大修 ． 设备维护等时间 。 一台磨运行时间大概 为 7 2 0 0 h ． 则液压系统一年消耗的电量至少 7 2 0 0 0度 ． 特别是对于电厂 ， 至少两 台炉 。 1 O台油站 ， 每年就是磨 机液压系统消耗的电量至少 7 2 0 0 0 0度 ． 从数据上看能 量的消耗很大 另外大量消耗的能量有相 当一部分转 化为了热能 ． 导致系统油温升高又引起了一系列问题 ， 如液压油粘度降低使 内泄漏增加 、液压件发热 降低 了 使用寿命 、 油温的变化加速 了密封件老化 、 油温的变化 导致液压油变质 在 2 0 1 0年 的个别液压加载 系统项 目上尝试过采 用保压系统 ． 过程是 当系统压力达到某个值时 ， 液压泵 停止运行 。 通过蓄能器保压运行 ； 低于某个值时 。 液压 泵运行供给压力。据现场运行数据来看 ， 结果还是很理 想的。大概每 3 0 mi n液压泵启动一次 ， 运行 l mi n 。按能 耗计算 ． 则能耗的总量一年可 以缩小 3 0倍 。且保压系 统运行过程中 ． 整个 系统油温不会太高 ． 又可避免了油 温过高引起 的一系列 问题 ， 减少系统故障率 。 通过上述分析我们可 以看出．液压加载系统采用 保压系统 ．在实现节能的同时又可 以降低 系统的故 障 率 。针对我们现有的液压系统类型 ． 保压 回路的设计必 然各有特色 、需要针对不同的客户群体进行广泛的调 研探讨 ． 找出适合我们的设计理念。在今后这应该是液 压 系统的一个发展方向 Hv d r a ul i c s Pn e uma t i c s S e a l s ／ No ． O 3． 2 01 4 低节能设计是液压系统 的一个重要发 展方 向． 不 仅仅是保压 回路的采用 ． 还有背压回路等等。我们需要 从别人 的技术中汲取好 的思路 ．从 国外 的一直 到国内 的 ．我 国磨煤机广 阔的应用市场给我们提供了广泛 的 研究土壤 我们需要从与客户的深入沟通中得到启发 ， 从水泥厂 、 钢厂到化工厂 、 电厂 ． 我们客户行业 的多样 化给我们提供了便利的研究环境 3 系统污染的有效控制 污染 物 是 液 压 系统 中一个 长 谈 的话 题 ．一 是液 压 油对环境的污染 ． 二是液压 自身的污染 。 液压油现在基本上采用的是石油基液压油和水基 液压油。液压油有 自己的使用寿命 ，当达到使用年限 时 ． 会被 当废 弃物处理掉而暴露于环境之 中． 另外泄漏 也是液压油进入到环境 中的另外一个重要途径 液压 油不 断地渗透 到水 、 土壤 中， 三年之 内仍难 以分解 ， 极 易造成环境的污染。因此对于液压介质 ． 应该采用符合 环保 E A 的液压油 ， E A液压油首先必须是可生物 降解 的无毒液压油。当暴露于空气 中。 少量液压油会因 自然 土壤 中的生物而极易分解 。无毒 ． 指外泄 的液压油不会 毒死鱼或生物 ， 即使泄漏量较大也是如此。泄漏量小 。 不会污染地下水源或环境 好的 E A液压油当暴露于空 气中和遇到土壤 中的某些生物体时 ．可在 1 8 ～ 2 8天内 发生裂解 ． 效果相当不错 。现在 E A液压油生产商有美 孚 、 壳牌 、 T e x a c o 。 液压油是 液压系统传递能量的关键物质 ．液压元 件是对污染很敏感 的元件 ． 现在随着技术的进步 ． 数字 阀的广泛应用对液压系统的清洁度又提出了更高的要 求 ， 我们要求清 洁度最低达到 N A S A 8级 。从 电厂 、 水 泥厂等反馈 回来 的消息看 ． 9 0 ％的设备故障问题都是液 压油污染所致。造成液压污染物 的原因很多。 主要是残 留物污染 、 侵入物污染 、 生成物污染 。针对残留物污染 ， 作为制造商的我们要强加加工、组装过程 中污染物的 控制 。一方面对工人进行专业培训提高其清洁意识 和 专业技能 ， 另一方面改进加工手段 、 优化组装环境以消 除潜在 的污染 因素 ； 针对侵入物污染 ． 我们要考虑到客 户的使用环境 ， 将液压设备做成密闭式结构 ， 减少污染 物对 于油站内部 的侵入 ， 对于暴露在外部环境 的油缸 ， 我们可 以增加 防尘罩等手段 ； 针对生成物污染 ． 我们在 系统关键点增 加滤 网．尽 可能的减少生产物对系统的 影响。液压系统的正确维护也是减少液压油污染的一 个 重要手段 。 对此 我们本着 “ 想客户之所想 ． 急客户 之 所 急” 的宗 旨， 建立一套完善 、 合理 、 高效 、 科学 的液 压 系统培养体系 ， 为客户提供优质的后期服务 。 4 设计 、 加工工艺的持续改进 有好 的设计理念 、 设计蓝图如何把他变成绿色的、 环保的、 人性化 的液压产品这就需要设计手段 、 加工手 段的不断提高和改进 “ 未雨绸缪 ” ． 设计为整个环节的始端 ， 他 的好坏直 接关系到后续 的生产 、 组装 、 调试 、 运行等一系列 问题 。 设计拥有好的工具 ． 则可以做到事半功倍的效果。绘图 软件 A u t o c a d把设计人员从早期 的人手一把丁字尺 的 困苦时代解脱出来 ． 进入 了计算机辅助作图的时代 。现 在随着科技的进步 。 三维软件 P r o ／ e 、 S o l i d w o r k 、 U G的涌 现 ． 为产品的三维成图提供 了便利 ， 通过三维软件的运 用 ． 可 以模拟从零件的产 出、 到产 品的组装各个环节及 早的发现 问题 ．在液压系统中多功能阀块在二维 图中 表现就会过于抽象 ． 理解难度 大 ， 如通过三维成像 ， 则 可 以大大缓解设计难度 ． 提高设计速度 。 并且现在 的三 维软件都可 以进行力学分析 ． 省去了一部分计算时间。 专业液压软件 F l u i l d s i m、 A ME S i m则为液压系统 的仿真 和优化提供了可能 ．通过仿真软件平 台建立磨机液压 系统的仿 真模型 ． 模拟运行环境 。 通过对系统 的冲液特 性 、 流量分配等过程 的仿真分析 ， 优化液 压系统 ， 消 除 液压系统 的潜在缺陷 液压系统各个环节的加工工艺在近几年不断地得 到改善和提高 ．如液压阀块早期的加工为外协锻打阀 块 、 回来划线加工 。 质量很难得到保证 ， 后来 改为外协 数控加工成活 ． 并增加 了组装前 冲洗 阀块等工艺 ， 基本 上解决 了加工后铁屑残 留问题 ．提高了液压系统的运 行效果 随着管材技术 的日趋规范标准， 焊接式接头可 考虑采用卡套式管接头 ， 减少 焊接工艺 ， 杜绝渗漏点 。 加工工艺 的改进是一个持续过程 ．它的发展伴 随着加 工手段 、 行 业水准 的发展而推进 ， 我们需要不断的关注 行业发展 ． 才能推进工艺水平的持续 向前。 4 绿 色液 压 的必要性 随着液压技术 的不断完善 ．绿色液压系统越来越 引起人们 的重视 ．实现液压技术绿色化是 当今液压传 动发展的主要趋势之一 随着 日益严峻的能源形势和 环保形势 。 环保 、 节能的液压系统是绿色液压系统发展 的趋势。我们作为一线 的液压设计者 、 推广者 、 使用者 应积极宣传 、 规范操作 、 加强理论研究 、 实现学术经验 交流 ， 不 断实现技术 、 管理 、 工艺 、 思维等各方 面的创 新 ．努力使绿色概念贯穿于液压系统从设计到报废 的 全过程 。 形成动态的、 循环的演变体系。 磨煤机 的应用行业多是能量 的高消耗行业 ，且站 在 国际视野看磨煤机市场 的竞争会更加激烈 ，提高产 品的整体优势 ． 打造符合现代人文要求 的新产 品， 增强 3 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 4年 第 0 3期 d o i l 0 ． 3 9 6 9 ． is s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ．2 0 1 4 ．0 3 ． 0 0 2 经济型卧式加工中心回转工作台的设计研究 孙 岗存 ． 袁 1 ． 沈阳机床股份有限公司， 辽宁 沈 阳 1 1 0 1 4 2 ； 丽 ． 王 闯 2 ． 沈阳合金材料有限公司 ， 辽宁 沈阳 1 1 0 1 7 9 摘要 牙盘式 回转工作台是经济型卧式加 工中心的重要功能部件 ， 以其定 位精 度高、 加工过程性能稳定 的优势得 到广泛应用 。 该文 以 HMC 6 3 e经济型卧式加 工中心牙盘式 回转工作 台的设计为例 ， 讲述牙盘式 回转工作 台的设计过程 。 详 细阐述 了牙盘式 回转工作 台的结 构设计 以及相关 的理论校核计算 。通过机床样机试验结果 ， 证 明该 回转工作 台的结构设计是合理的 、 设计方法是切实可行的。 关键词 牙盘式 ； 回转工作 台； 结构设计 ； 校核计算 中图分类号 T H1 3 7 ； T H1 2 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 4 0 3 0 0 0 4 0 3 Re s e a r c h o n De s i g n o f Ro t a r y W o r k t a b l e f o r Ec o no mi c a l Ho r i z o nt al M a c h i ni n g Ce n t e r S U N G a n g - c u n ， YU AN L i ， WANG C h u a n g 1 ． S h e n y a n g Ma c h i n e T o o l C o ． ， L t d ． ， S h e n y a n g 1 1 0 1 4 2 ， C h i n a ； 2 ． S h e n y a n g Al l o y Ma t e r i a l s C o ． ， L t d ． ， S h e n y a n g 1 1 0 1 7 9 ， C h i n a Ab s t r a c t T o o t h d i s c r o t a r y wo r k t a b l e i s a n i mp o r t a n t f u n c t i o n a s s e mb l y o f e c o n o mi c a l h o riz o n t a l ma c h i n i n g e e n t e r ． I t i s wi d e l y u s e d o n e c o n o mi c a l h o ri z o n t a l ma c h i n i n g c e n t e r b e c a u s e o f h i g h l o c a t i o n a c c u r a c y a n d s t e a d y p e r f o r ma n c e i n ma c h i n i n g p r o c e s s ． T h e a rti c l e i n t r o d u c e s d e s i g n p r o c e s s o f t o o t h d i s c rot a r y w o r k t a b l e ， f o r d e s i g n o f t o o t h d i s c rot a r y wo r k t a b l e of e c o n o mi c a l h o riz o n t a l ma c h i n e c e n t e r HMC 6 3 e a s a n e x a mp l e ．I t e l u c i d a t e s d e t a i l e d l y c o n f i g u r a t i o n d e s i g n o f t o o t h d i s c r o t a r y wo r k t a b l e a n d t h e o r y e me n d a t i o n c a l c u l a t i n g o f i t ． Co n f i g u r a t i o n d e s i g n o f t o o t h d i s c r o t a r y wo r k t a b l e i s t e s t i fi e d r e a s o n a b l e a n d d e s i g n me o d o f i t i s t e s t i fi e d f e a s i b l e b y t e s t r e s u l t o f t h e ma c h i n e． Ke y wo r d s t o o t h d i s c； r o t a r y wo rkt a b l e ； c o n fig u r a t i o n d e s i g n； e me n d a t i o n c a l c u l a t i n g 0 引言 随着机床行业的快速发展 ．国外的中小型卧式加 工中心逐渐 向高速度高精度方 向发展． 但是国内市场 上需要量最大的仍然是具有大扭矩 、 较高快速 、 较高精 度的经济型卧式加工中心 牙盘式 回转工作 台是经济 型卧式加工中心 的重要功能部件 ， 以其定位精度高 、 加 工过程性能稳定的优势得 到广泛应用 以前我公司生 产的经济型卧式加工 中心大多选用 台湾公司生产的牙 收稿 日期 2 0 1 3 0 7 2 6 作者简介 孙 岗存 1 9 7 8 一 ， 男 ， 辽宁 朝阳人 ， 高级 工程 师 ， 硕 士 ， 研 究方 向 机床结构设计 ． 功能部件设计 。 盘式 回转工作台 ．为 了提高我公司经济型卧式加工 中 心的科技含量 ．增强我公 司经济型卧式加工中心在 国 内市场上的竞争力 ．我们设计 出了一种完全具有 自主 知识产权的高性能牙盘式回转工作台 本文以 H MC 6 3 e经济型卧式加工中心牙盘式 回转 工作台的设计为例 ， 讲述牙盘式回转工作台的设计过程 。 根据 HMC 6 3 e 经济型卧式加工中心的总体设计方案 ． 制 定牙盘式回转工作台的主要技术参数如表 1 所示 。 1 结构设计 牙盘式回转工作 台主要由工作台板 、 回转座 、 伺服 电机 、 滑座、 定位板和防护板等组成 见图 1 。 产 品的竞争力 ．绿色液压在磨煤机产 品上的推广和应 用也势在必行 参 考 文 献 [ 1 ] 杨 丰超 ， 何美艳 ．Z G M 型磨 煤机用液 压变加 载系统研 究及推 广[ J ] ． 液压气动与密封， 2 0 1 l ， 2 ． [ 2 】 杨殿宝． 打造绿色液压系统开创持续发展道路[ J ] ． 液压气动与 密封， 2 0 1 1 ， 3 ． 4 【 3 】 刘显成． 从绿 色设计走 向低碳设计[ J ] ． 艺术教育， 2 0 1 1 ， 3 ． 【 4 】 谢莫华． 工业设计 潮流之绿 色设计[ J ] ． 科技资讯， 2 0 0 7 ， 6 ． [ 5 】 许 国超． 绿色液压 技术 发展 与推广f J ] ． 机床与液压， 2 0 1 0 ， 2 0 ． [ 6 】 胡德森， 李敏． “ 绿色 ” 液压油[ J ] ． 世界产 品与技术， 1 9 9 6 ， 2 ． 『 7 1 胡增荣 沈爱军， 汪彬． 绿色液压系统的研究与应用概述『 J ] ． 液 压与气动， 2 0 1 0 ， f 4 1 ． 『 8 1 张利平． 液压传动系统及设计『 M 1 ． 北京 化学工业出版社， 2 0 0 5 ．