CN112128173B - 一种板带步进加热炉液压驱动节能*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种板带步进加热炉液压驱动节能***，包括步进机械升降液压缸***、炉门降液压缸***、液压泵站和补油泵站和电控***；所述步进机械升降液压缸***包括步进机械液压缸、高压蓄能器组一、中压蓄能器组、低压蓄能器组、控制阀组一、控制阀组二和阀组一，炉门升降液压缸***包括炉门液压缸、高压蓄能器组二、控制阀组三、控制阀组四和阀组二。本发明采用步进机械液压缸、炉门液压缸和皮囊式蓄能器组及电控***根据设备所需功率，进行自动调节，***峰值流量小，装机功率低，适应流量变化和功率需求，实现***能源需求的最优，从而最大限度的实现板带加热炉步进机械和炉门运行所需能耗，且具有智能化，自适应，功率自动匹配的特点。

Description

一种板带步进加热炉液压驱动节能***

技术领域

本发明涉及板带步进加热炉液压驱动节能***技术领域，具体的涉及一种板带步进加热炉液压驱动节能***。

背景技术

近来国内板带热轧用的加热炉大都为步进式加热炉，随着厂区规划用地的日渐紧张，炉体尺寸日趋增大，载荷不断提高，以实现规模化，集约化的工业生产要求，其主要设备步进机械和炉门都采用液压缸进行驱动，以满足工艺平面平面布置和驱动功率高的要求。

步进式加热炉步进机械运行及炉门开启是间歇式工作方式，步进机械将钢坯从装料端运送到出料端，炉门根据加热炉的装钢和出钢指令启闭，因此步进机械和炉门的动作处于运行和停止不断变化的周期之中，步进机械的基本功能是将炉内钢坯举起和放下，炉门是上升和下降实现启闭，它们通常采用液压缸进行驱动和控制完成，需要克服的负载主要是步进机械自重和钢坯的重量，而炉门的启闭需要克服的负载几乎就是其自重。

从以上描述之中可以发现步进机械和炉门是间歇式工作，工作中主要克服的是负载的重力及自身的重力，而且自带周期性。传统液压站，主泵数量和电机功率需要按照步进机械运动的最大速度和最大载荷需求配置，这样导致液压站装机功率大，开机功率大，电机驱动液压主泵不间断运行，待机运行，这样的配置仅仅能实现步进机械和炉门的简单动作需要，不能适应步进机械和炉门升降工作过程中载荷呈现的周期性变化对输入功率的匹配需求，不能跟踪步进机械的载荷变化调整开机功率，因此设备耗能高，发热量大，维护运行费用高，增加企业生产成本。为解决现有板带加热炉步进机械和炉门运行中的能耗高，不经济的问题，设计一种板带步进加热炉液压驱动节能***就成为一件很有现实意义的工作。

发明内容

1.要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种板带步进加热炉液压驱动节能***，以解决上述背景技术中提出的问题。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采取如下技术方案：

一种板带步进加热炉液压驱动节能***，包括步进机械升降液压缸***、炉门升降液压缸***、液压泵站和补油泵站和电控***。

所述步进机械升降液压缸***包括步进机械液压缸、高压蓄能器组一、中压蓄能器组、低压蓄能器组、控制阀组一、控制阀组二和蓄能器阀组一，所述步进机械液压缸的油口A和油口C通过油路连接有用于控制步进机械液压缸油口A处、油口C处的液压油流量和压力的控制阀组一，所述步进机械液压缸的油口B通过油路连接有用于控制步进机械液压缸油口B处液压油流量和压力的控制阀组二，所述高压蓄能器组一、中压蓄能器组、低压蓄能器组通过油路与控制阀组二连接，且高压蓄能器组一、中压蓄能器组、低压蓄能器组与控制阀组二之间的油路上皆设置有用于控制高压蓄能器组一、中压蓄能器组、低压蓄能器组液压油流量和压力的蓄能器阀组一；

所述炉门升降液压缸***包括炉门液压缸、高压蓄能器组二、控制阀组三、控制阀组四和蓄能器阀组一，所述炉门液压缸的油口A接大气，所述炉门液压缸的油口B通过油路连接有用于控制炉门液压缸油口B处液压油流量和压力的控制阀组三，所述高压蓄能器组二通过油路与控制阀组三连接，且高压蓄能器组二与控制阀组三之间的油路上设置有用于控制高压蓄能器组二液压油流量和压力的阀组二，所述炉门液压缸的油口C通过油路连接有于控制炉门液压缸油口C处液压油流量和压力的控制阀组四；

所述液压泵站通过油路分别于控制阀组一和控制阀组四连接，所述补油泵站通过油路分别于控制阀组二和控制阀组三连接。

所述电控***包括控制器、检测元件及控制阀组，所述电控***用于自动控制蓄能器组工作和液压泵站工作，自动匹配高压蓄能器组一、中压蓄能器组、低压蓄能器组和液压泵站的开启，或者逐一开启低、中、高压蓄能器组，或者开启部分，或者开启全部；并且还自动跟踪识别炉门液压缸负载的运行速度，指示高压蓄能器组二和液压泵站协同工作，液压泵站的开启。

优选的，所述检测元件包括设置在步进机械液压缸输出端的压力传感器、设置在炉门液压缸输出端的位移传感器和设置在炉门液压缸回油管路的压力继电器，所述位移传感器和压力继电器用于识别炉门液压缸负载的运行速度，所述控制阀组的内部分别设置有用于控制高压蓄能器组二和液压泵站协同工作，液压泵站的开启的电磁换向阀A和用于控制高压蓄能器组一、中压蓄能器组、低压蓄能器组和液压泵站的开启，或者逐一开启低、中、高压蓄能器组，或者开启部分，或者开启全部的电磁换向阀B。

优选的，所述控制器阀组一、控制阀组二、控制阀组三、控制阀组四、蓄能器阀组一、蓄能器阀组二、补油泵站和液压油站皆由电控***中的控制器控制打开和关闭。

优选的，步进机械液压缸和炉门液压缸皆包括缸体、导向柱、滑动筒和环形活塞、所述缸体内部设置有液压腔，所述液压腔内部的中心位置处设置有导向柱，且导向柱内部的长度方向上贯穿有进油通道，所述导向柱外侧滑动设置有滑动筒，所述液压腔内部的滑动筒底端外侧设置有环形活塞，所述环形活塞一侧的缸体侧壁设置有油口B，所述环形活塞另一侧的缸体侧壁设置有油口A，所述进油通道一端的缸体一端设置有油口C。

优选的，所述炉门的上方平行设置有两个导向轮，炉门的顶部设置有钢丝绳，且钢丝绳远离炉门的一端经过两个导向轮延伸与炉门液压缸输出端连接。

优选的，所述蓄能器组为皮囊式蓄能器组。

3.有益效果

本发明采用步进机械液压缸、炉门液压缸和皮囊式蓄能器组及电控***自动跟踪过程中设备所需功率，进行自动调节，***峰值流量小，装机功率低，自适应流量变化和功率需求，实现***能源需求的最优，从而最大限度的实现板带加热炉步进机械和炉门运行所需能耗，且本发明功率自动匹配，外界所输送功率最小即电耗大幅降低，甚至只有原装机功率的1/3甚至1/4；具有结构紧凑，制造安装方便，易于维护、检修等特点；备件、滤芯、工作介质液压油等耗材用量少；设备发热量低，甚至不发热；管线振动冲击小，甚至消除了管线振动；日常点检和维护检修工作减少；设备运行平稳、低噪音；制造成本低，经济性好。

附图说明

图1为本发明的整体控制***图；

图2为本发明的步进机械升降液压缸***示意图；

图3为本发明的炉门升降液压缸***示意图；

图4为本发明的炉门液压缸和步进机械液压缸结构示意图。

附图标记：1-控制阀组一，2-步进机械液压缸，3-控制阀组二，4-蓄能器阀组一，5-低压蓄能器组，6-中压蓄能器组，7-高压蓄能器组一，8-炉门，9-控制阀组四，10-导向轮，11-高压蓄能器组二，12-蓄能器阀组二，13-控制阀组三，14-炉门液压缸，15-油口B，16-环形活塞，17-进油通道，18-滑动筒，19-油口A，20-液压腔，21-缸体，22-导向柱，23-油口C。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例

本实例中所使用的压力传感器的型号为；skf-23797、位移传感器的的型号为：MTS：RHM1130MP05S1G310、压力继电器型号为HYDAC：EDS8446-2-0400-000、电磁换向阀A和电磁换向阀B的电磁换向阀型号皆为华德：4WE10J31B/CG24N9Z5L、控制器的型号为；西门子PLC；

如图1所示的一种板带步进加热炉液压驱动节能***，包括步进机械升降液压缸***、炉门升降液压缸***、液压泵站和补油泵站和电控***。

步进机械升降液压缸***包括步进机械液压缸2、高压蓄能器组一7、中压蓄能器组6、低压蓄能器组5、控制阀组一1、控制阀组二3和蓄能器阀组一4，步进机械液压缸2的油口A19和油口C21通过油路连接有用于控制步进机械液压缸2油口A19处、油口C21处的液压油流量和压力的控制阀组一1，步进机械液压缸2的油口B15通过油路连接有用于控制步进机械液压缸2油口B15处液压油流量和压力的控制阀组二3，高压蓄能器组一7、中压蓄能器组6、低压蓄能器组5通过油路与控制阀组二3连接，且高压蓄能器组一7、中压蓄能器组6、低压蓄能器组5与控制阀组二3之间的油路上皆设置有用于控制高压蓄能器组一7、中压蓄能器组6、低压蓄能器组5液压油流量和压力的蓄能器阀组一4，蓄能器组为皮囊式蓄能器组；

炉门升降液压缸***包括炉门液压缸14、高压蓄能器组二11、控制阀组三13、控制阀组四9和蓄能器阀组一12，炉门液压缸14的油口A19接大气，炉门液压缸14的油口B15通过油路连接有用于控制炉门液压缸14油口B15处液压油流量和压力的控制阀组三13，高压蓄能器组二11通过油路与控制阀组三13连接，且高压蓄能器组二11与控制阀组三13之间的油路上设置有用于控制高压蓄能器组二11液压油流量和压力的阀组二12，炉门液压缸14的油口C21通过油路连接有于控制炉门液压缸14油口C21处液压油流量和压力的控制阀组四9，炉门8的上方平行设置有两个导向轮10，炉门8的顶部设置有钢丝绳，且钢丝绳远离炉门8的一端经过两个导向轮10延伸与炉门液压缸输出端连接，步进机械液压缸2和炉门液压缸14皆包括缸体21、导向柱22、滑动筒18和环形活塞16、缸体21内部设置有液压腔20，液压腔20内部的中心位置处设置有导向柱22，且导向柱22内部的长度方向上贯穿有进油通道17，导向柱22外侧滑动设置有滑动筒18，液压腔20内部的滑动筒18底端外侧设置有环形活塞16，环形活塞16一侧的缸体21侧壁设置有油口B15，环形活塞16另一侧的缸体21侧壁设置有油口A19，进油通道17一端的缸体21一端设置有油口C23；

液压泵站通过油路分别于控制阀组一1和控制阀组四9连接，补油泵站通过油路分别于控制阀组二3和控制阀组三13连接，控制器阀组一1、控制阀组二3、控制阀组三13、控制阀组四9、蓄能器阀组一4、蓄能器阀组二12、补油泵站和液压油站与电控***电连接。

电控***包括控制器、检测元件及控制阀组，所述检测元件包括设置在步进机械液压缸2输出端的压力传感器、设置在炉门液压缸14输出端的位移传感器和设置在炉门液压缸14回油管路的压力继电器，压力继电器是液压***中当流体压力达到预定值时，使电接点动作的元件，压力继电器也可定义为将压力转换成电信号的液压元器件，客户根据自身的压力设计需要，通过调节压力继电器，实现在某一设定的压力时，输出一个电信号的功能，所述位移传感器和压力继电器用于识别炉门液压缸14负载的运行速度，所述控制阀组的内部分别设置有用于控制高压蓄能器组二11和液压泵站协同工作，液压泵站的开启的电磁换向阀A和用于控制高压蓄能器组一7、中压蓄能器组6、低压蓄能器组5和液压泵站的开启，或者逐一开启低、中、高压蓄能器组，或者开启部分，或者开启全部的电磁换向阀B。

工作原理；1、步进机械升降液压缸***工作原理：步进机械液压缸2活塞杆顶出，步进机械连同负载提升，克服的是设备连同负载的重力和***的摩擦力，首先载荷是自重然后是自重加炉内钢坯重量，此时是最大载荷；步进机械液压缸2活塞杆后退，步进机械连同负载下落，克服的是***的摩擦阻力，首先载荷是自重加炉内钢坯重量，此时是最大负荷，然后是自重，这一过程中负载是变化的，如附图2中步进机械液压缸2油口B15和油口C21进油，油口A19回油，可以推动活塞杆顶出；

在这一过程中，电控***检测元件的压力传感器传感器用于识别步进机械液压缸2负载的变化并将信号传输至控制器，控制器利用控制阀组的的电磁换向阀B控制高中低压蓄能器组和液压泵站的开启，或者逐一开启高压蓄能器组一7、中压蓄能器组6、低压蓄能器组5，或者开启部分，或者开启全部，当电控***的压力继电器识别到蓄能器组提供的流量或压力不足时，油口C21由补油状态变为工作状态，开始建立压力和流量，协同高压蓄能器组一7、中压蓄能器组6、低压蓄能器组5工作，按照规定好的速度曲线驱动活塞杆顶出，完成上升过程，附图2中步进机械液压缸2油口A19进油，油口B15给蓄能器组充油蓄能，油口C21回油，步进机械升降缸活塞杆后退，设备连同负载下降复位完成一个动作周期，在下降的的过程中设备和负载在重力的作用下下降，重力势能通过油口B15对蓄能器组做功，蓄能器组将设备和负载的重力势能吸收，在这一过程中负载也是变化的，电控***检测元件的压力传感器传感器用于识别步进机械液压缸负载的变化并将信号传输至控制器，控制器利用控制阀组B的电磁换向阀控制蓄能器组工作和液压泵站工作，自动匹配高压蓄能器组一7、中压蓄能器组6、低压蓄能器组5和液压泵站的开启，可逐一开启高压蓄能器组一7、中压蓄能器组6、低压蓄能器组5，或者开启某一蓄能器组，电控***根据***标定的液压缸下降曲线，将设备的重力势能转化为蓄能器组的压力能，在下降的过程中油口C21的作用仅仅是回油，而油口A19在电控***的指挥下，工作状态可以是单纯的补油状态也可以是建立压力和流量要求，在保证步进机械液压缸2下降的速度曲线的情况下，满足各个蓄能器组的蓄能压力要求，这个过程将设备连同负载所具有的重力势能全部转化为蓄能器组的压力势能。

炉门升降液压缸14工作原理从附图3中可以看出炉门液压缸14驱动的负载是炉门8，油口B15连接蓄能器组二11，油口A19通大气，油口C17接液压泵站，当炉门8开启时，炉门液压缸14活塞杆退回提升炉门8，克服的是炉门8重力和***摩擦力；炉门液压缸14活塞杆顶出，炉门8下落关闭，克服的是***的摩擦阻力，附图3中炉门8开启时，炉门液压缸14油口B15和油口C21进油，可以推动活塞杆退回，将炉门8举升，在这一过程中负载几乎是恒定的，位移传感器和压力继电器用于识别炉门液压缸14负载的运行速度并将信号传输至控制器，控制器利用控制阀组的电磁换向阀A指示蓄能器组二11和液压泵站协同工作，液压泵站的开启，油口C21建立压力和流量，高压蓄能器组二11释放压力势能，在电控***的指挥下，实现炉门8按预定的速度提升，当炉门8关闭时，炉门液压缸14活塞杆顶出，油口B15回油，对高压蓄能器组二11蓄能，油口C21建立压力和流量需求，炉门下降关闭，在这一过程中，通过电控***的指挥、协调，炉门8的重力势能转化为高压蓄能器组二11的压力势能，待下一个动作周期使用。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围内。

Claims (3)

1.一种板带步进加热炉液压驱动节能***，其特征在于，包括步进机械升降液压缸***、炉门升降液压缸***、液压泵站和补油泵站和电控***；

所述步进机械升降液压缸***包括步进机械液压缸（2）、高压蓄能器组一（7）、中压蓄能器组（6）、低压蓄能器组（5）、控制阀组一（1）、控制阀组二（3）和蓄能器阀组一（4），所述步进机械液压缸（2）的油口A（19）和油口C（23）通过油路连接有用于控制步进机械液压缸（2）油口A（19）处、油口C（23）处的液压油流量和压力的控制阀组一（1），所述步进机械液压缸（2）的油口B（15）通过油路连接有用于控制步进机械液压缸（2）油口B（15）处液压油流量和压力的控制阀组二（3），所述高压蓄能器组一（7）、中压蓄能器组（6）、低压蓄能器组（5）通过油路与控制阀组二（3）连接，且高压蓄能器组一（7）、中压蓄能器组（6）、低压蓄能器组（5）与控制阀组二（3）之间的油路上皆设置有用于控制高压蓄能器组一（7）、中压蓄能器组（6）、低压蓄能器组（5）液压油流量和压力的蓄能器阀组一（4）；

所述炉门升降液压缸***包括炉门液压缸（14）、高压蓄能器组二（11）、控制阀组三（13）、控制阀组四（9）和蓄能器阀组二（12），所述炉门液压缸（14）的油口A（19）接大气，所述炉门液压缸（14）的油口B（15）通过油路连接有用于控制炉门液压缸（14）油口B（15）处液压油流量和压力的控制阀组三（13），所述高压蓄能器组二（11）通过油路与控制阀组三（13）连接，且高压蓄能器组二（11）与控制阀组三（13）之间的油路上设置有用于控制高压蓄能器组二（11）液压油流量和压力的阀组二（12），所述炉门液压缸（14）的油口C（23）通过油路连接有于控制炉门液压缸（14）油口C（23）处液压油流量和压力的控制阀组四（9）；

所述液压泵站通过油路分别与控制阀组一（1）和控制阀组四（9）连接，所述补油泵站通过油路分别与控制阀组二（3）和控制阀组三（13）连接；

所述电控***包括控制器、检测元件及控制阀组，所述电控***控制高压蓄能器组一（7）、中压蓄能器组（6）、低压蓄能器组（5）和液压泵站的开启，或者逐一开启低、中、高压蓄能器组，或者开启部分，或者开启全部；并且还自动跟踪识别炉门液压缸（14）负载的运行速度，指示高压蓄能器组二（11）和液压泵站协同工作，液压泵站的开启；

所述检测元件包括设置在步进机械液压缸（2）输出端的压力传感器、设置在炉门液压缸（14）输出端的位移传感器和设置在炉门液压缸（14）回油管路的压力继电器，所述位移传感器和压力继电器用于识别炉门液压缸（14）负载的运行速度，所述控制阀组的内部分别设置有用于控制高压蓄能器组二（11）和液压泵站协同工作，液压泵站的开启的电磁换向阀A和用于控制高压蓄能器组一（7）、中压蓄能器组（6）、低压蓄能器组（5）和液压泵站的开启，或者逐一开启低、中、高压蓄能器组，或者开启部分，或者开启全部的电磁换向阀B；

步进机械液压缸（2）和炉门液压缸（14）皆包括缸体（21）、导向柱（22）、滑动筒（18）和环形活塞（16）、所述缸体（21）内部设置有液压腔（20），所述液压腔（20）内部的中心位置处设置有导向柱（22），且导向柱（22）内部的长度方向上贯穿有进油通道（17），所述导向柱（22）外侧滑动设置有滑动筒（18），所述液压腔（20）内部的滑动筒（18）底端外侧设置有环形活塞（16），所述环形活塞（16）一侧的缸体（21）侧壁设置有油口B（15），所述环形活塞（16）另一侧的缸体（21）侧壁设置有油口A（19），所述进油通道（17）一端的缸体（21）一端设置有油口C（23）；

炉门（8）的上方平行设置有两个导向轮（10），炉门（8）的顶部设置有钢丝绳，且钢丝绳远离炉门（8）的一端经过两个导向轮（10）延伸与炉门液压缸输出端连接。

2.根据权利要求1所述的一种板带步进加热炉液压驱动节能***，其特征在于，所述控制阀组一（1）、控制阀组二（3）、控制阀组三（13）、控制阀组四（9）、蓄能器阀组一（4）、蓄能器阀组二（12）、补油泵站和液压油站皆由电控***中的控制器控制打开和关闭。

3.根据权利要求1所述的一种板带步进加热炉液压驱动节能***，其特征在于，所述蓄能器组为皮囊式蓄能器组。