惠州液压系统设计说明解读.docx
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惠州液压系统设计说明解读
广东惠州金山湖联通闸液压启闭机
液压系统设计说明
1、主要技术参数
名称
卧式人字门液压启闭机
型式
水平摇摆式中间十字铰支承双向作用液压式
最大启门力
2×400kN
最大闭门力
2×250kN
工作行程
～2.4m
最大行程
2.6m
油缸内径
200㎜
活塞杆径
125㎜
启闭速度
0.5m/min
台数
1台
2、液压启闭机的总体设计说明
2.1液压启闭机设计方案简述
1.船闸液压启闭机系统采用流量调速阀来控制人字门油缸的进出流量，并通过行程检测装置连锁控制电磁阀的动作来实现船闸左、右人字门同步运行，最大程度地保证了闸门的安全和稳定运行。
2.在液压启闭机液压油缸各零部件材料的选择上，严格按用户要求和相关设计技术规范执行。
油缸缸体材料采用整体优质无缝钢管，活塞杆采用符合GB699的优质45#实心锻钢正火处理、销轴材料采用锻钢40Cr调质处理、并做无损探伤检测，上端盖、下端盖及活塞、吊头材料均采用45钢锻焊结构、其焊缝为Ⅰ类焊缝、并按Ⅰ类焊缝进行检查和探伤。
油缸活塞杆强度、油缸内径、活塞宽度、活塞杆导向长度及零部件的公差、配合的设计依据DL/T5167-2002、机械设计手册等相关标准要求，从设计上保障了启闭机油缸性能的先进性及可靠性。
3.油缸的全套动静密封件均采用进口产品，其使用寿命长达10-15年；液压泵站管路所有静密封均采用优质国产密封件。
4.在本次设计中，液压系统及电气控制系统关键元器件均采用国际和国内知名先进品牌的各类液压、电气元件、辅件和技术。
5.为保证制造水平，本次投标的液压启闭机均按ISO9001质量保证体系进行产品质量控制，建立完整的质量档案，进行产品跟踪服务。
6.液压控制系统设有完善的监测和保护功能。
包括超压和欠压保护、压力控制系统、空载启动、备用泵自动启动、油箱内液面报警、滤油器堵塞报警和行程极限保护等。
7.液压控制系统还包含下述功能：
①一次、二次安全调压保护，分别满足启门和闭门打开液控单向阀的压力控制要求，并起安全保护作用。
②方向控制，实现启门和闭门动作，在此功能里设置了消除换向冲击的功能，使闸门启、停平稳。
③任意位置锁定，在任何开度均通过装于油缸上的专用阀组实现安全锁定，防止任何意外事故对闸门系统产生影响。
④人字门油缸通过流量调速阀控制油缸的油量，达到所需的速度。
8．在液压系统、油缸的适当位置和最高点，设置有排气阀。
9．液压泵站设置有专用的电气接线端子箱。
10．液压泵站尺寸满足启闭机室的整体布置要求。
11．液压油缸活塞杆出口处设置有青铜刮污环。
12．本次设计全面满足用户要求的各项标准、规范要求，同时参考国际标准，对产品进行全面的优化设计。
13.行程检测装置
人字门开度检测均采用外置式绝对编码器传感器，PLC通过传感器信号，检测出闸门开度。
开度行程检测装置的综合检测精度不低于5㎜，并在断电情况下能跟踪闸门位置。
检测数据在现地以数码方式显示，其输出为4～20mA模拟量。
此开度行程检测装置在弧形门应用中精度高，磁性好，抗干忧性强。
液压启闭机另设上、下极限位置保护。
14.液压缸支架及埋件
液压缸支架及埋件主要采用高牌号焊接钢，去应力后，埋件设计充分考虑了安全实用、经济，便于安装等特点，焊后整体入箱成炉退火处理，消除由于焊接产生的内应力。
主要受力焊缝按GB11345-B-I级要求进行超声波探伤。
表面清洁度达GB8923-88的Sa2.5级，
2.2液压泵站的布置
液压泵站采用整体形式，电机和油泵之间采用“钟型罩+联轴器”联接方式，便于油泵电机组平稳运转，降低噪音。
控制阀组布置在油箱顶支架上，便于安装检修。
阀架置于油箱中间部位，管道从油箱中间部位出口。
油箱设有标准人孔盖板，便于清洗油箱。
缸旁阀组直接安装在液压缸上，减少泄漏。
系统在回油口装滤清器，其最大过滤精度及所选系统油泵、液压元件相适应。
滤油器带有压差信号发送器及旁通安全阀。
液压启闭机液压系统的油泵电机组为一用一备；
整个液压泵站浑然一体，既可防御水电站潮湿的环境，又便于吊装和应用于水电站比较狭小的空间。
如我厂中标，将全面按照DL/T5019-94、SL41-93等及相关电气、机械、流体等规范和标准执行，同时全面满足招标文件规定的各项标准和规范
3、联通闸人字门液压泵站的计算说明
3.1油缸控制回路流量计算
①油缸作用面积计算：
油缸无杆腔作用面积：
S1=π×D2/4=3.1dm2
油缸有杆腔作用面积：
S2=π×（D2-d2）/4=1.9dm2
②启（闭）门流量的计算：
V=0.5m/min
无杆腔回（进）油流量：
QB=S1×V=15.5L/min
有杆腔进（回）油流量：
QA=S2×V=9.5L/min
3.2电机、油泵确定
a人字门液压启闭油泵最高工作压力、最大工作流量，电机功率的计算
①油泵工作压力计算：
液压泵的出口压力必需满足系统中启门的最大工作压力（20.89MPa），并考虑沿程压力流量损失和油泵的使用工作寿命等因素，选取油泵出口压力21MPa，根据招标文件要求，液压系统油泵最高工作压力应满足：
Pmax=n（P+ΣP）
其中：
P=20.89MPa（油缸启动额定工作压力）
n=1.2（安全系数）
ΣP=0.1（系统中沿程压力损失）
故：
Pmax=1.2×（20.89+0.1=25.2MPa
②油泵最大工作流量计算（闭门时）：
液压站需同时控制二支人字门油缸，故油泵最大工作流量：
Qmax=K×2×ΣQ
其中：
K为系统的泄漏系数：
1.1～1.3由于系统不允许有外漏，内漏不能过大，所以K取1.1。
ΣQ为：
人字门闭门时液压缸工作流量，故：
ΣQ=2×15.5=31L/min。
根据招标文件每台液压站设有一备一用的二套油泵电机组，备用泵和工作泵能互相切换，故每台油泵流量必须大于或等于Qmax，Qmax=1.1×2×15.5=34.1L/min。
③油泵排量计算。
q=Qmax/n
其中：
Qmax为油泵最大工作流量。
n为电机工作转速，选用4极三相异步电机，额定转速n=1470rpm。
那么：
q=34.1×103/1470ml/rev=23.2ml/rev
因此：
油泵选用邵液的25SCY14-1B大流量柱塞泵，最大排量25ml/rev，在转速1470rev/min情况下，流量为36.75L/min，额定工作压力为320bar，最大排量可调。
④电机功率计算：
N=P×Qmax/60×η
其中：
η为电机效率取0.85；
P为启门时液压系统油泵出口压力；
Qmax为启门时液压系统最大流量；Qmax=1.1×2×11.3=24.86L/min
那么：
N=21×31÷60÷0.85=12.76kw
选用：
电机型号为Y160L-4-B5，转速n=1470rpm，电机功率为15kw。
3.3油箱容积的计算：
闸门全部关闭时，油箱要有300㎜高液位，闸门全部打开时，回油不溢出油箱，假定油箱底面积0.85×0.7=0.595㎡=59.5dm2。
闸门全开和全关时的存油差为油缸活塞杆体积。
则：
油箱容积V=（底油+2×活塞杆体积×1.2
即：
V=（3×59.5+2×πd2L/4）×1.2
=（179+2×0.7854×1.252×26）×1.2=（179+64）×1.2
=243×1.2=291L
选取油箱容积为：
300L。
（油箱尺寸：
850L×700W×500H=300L）
液压系统推荐采用46#抗磨液压油，牌号为：
L-HM46
液压站尺寸：
1400L×850W×1100H
3.4液压启闭机用油量计算。
液压系统工作用油量=（油箱容积+有杆腔容积+管路容积）×1.2，即：
Vo=1.2×[300+162+50]=1.2×512=615L
系统总用油量V：
V=1×Vo=1×615=615L。
液压系统推荐采用46#抗磨液压站，牌号为：
YB-N46
3.5油管的管径
按招标要求，油管内允许流速为：
压力油：
VA=3.0m/s
吸油管：
Vs=0.8m/s
回油管：
VB=2.0m/s
启闭闸门过程中，压力油管流量为15.5L/min、9.5L/min（A1、B1），回油管流量为15.5L/min、9.5L/min（A2、B2）。
DNA1=4.63（Q1/VA0.5=4.63（15.5/30.5=10.5mm，取DNA1=12mm；
DNB1=4.63（Q2/VB0.5=4.63（9.5/30.5=8.2mm，取DNB1=10mm；
DNA2=4.63（Q/V0.5=4.63（15.5/20.5=12.9mm，取DNA2=16mm；
DNB2=4.63（Q/V0.5=4.63（9.5/20.5=10mm，取DNA2=10mm；
因此，油缸无杆腔进出油管选用选用22×3不锈钢无缝钢管，油缸有杆腔进出油管选用18×3不锈钢无缝钢管，泄漏油管选用22×3不锈钢无缝钢管。
3.6人字门液压启闭机主要技术参数。
根据以上计算可确定人字门液压启闭机主要技术参数：
序号
名称
单位
基本参数
1
项目名称
广东惠州金山湖联通闸
2
启闭机名称
联通闸人字门液压启闭机
3
启闭机规格型号
QRWY-2*400/2*250-2.6
4
液压系统数量
套
1
5
额定启门力F1
kN
400
6
额定闭门力F2
kN
250
7
油缸数量
支
2
8
油缸缸径
mm
200
9
油缸活塞杆径
mm
125
10
有杆腔计算压力
MPa
20.89
11
有杆腔流量
L/min
15.5
12
无杆腔流量
L/min
9.5
13
工作行程
mm
2400
14
最大行程
mm
2600
15
油箱容积
L
300
16
系统工作用油量
L
L-HM46615
17
液压站尺寸
1400L×850W×1100H
18
油泵
25SCY14-1B
19
油泵工作流量
L/min
36.75
20
油泵最大排量
ml/r
25
21
电机
Y160L-4-B35，1470rpm
22
电机功率
15kw
23
压力油管流速
m/s
≤3.00
24
吸油管流速
m/s
≤0.8
25
回油管流速
m/s
≤2.0
26
运行噪音
dB
≤85
27
运行油温
℃
＜60
28
油管外径
㎜
Φ22、Φ18
4、液压元件的设计及选型说明
关键的阀类、电磁阀选用北京华德公司产品；油泵选用本公司优质名牌产品；测压接头、测压软管选用MCS公司产品；其它附件选用优质国产产品（详见液压原理图）。
4.1油泵电机
1.油泵型式、规格选择符合《规范》第5.4.3条规定，油泵选用邵液公司产品，型号为25SCY14-1B。
电机选用Y160L-4-B35。
2．油泵与油箱相对布置高差能满足油泵吸油要求。
3．油泵电机组的最大噪音在距电机外壳1m处检测低于85dBA，电机防护等级不低于IP54。
4．油泵电机组启动时为空载。
5．设置两套油泵电机组，互为备用，定期切换。
一旦其中1台油泵电机组出现故障而停止工作，另1台可切换继续工作。
4.2液压油
1.根据油泵类型、工作温度、工作环境和系统的压力，采用国产46#抗磨液压油，牌号为：
L-HM46。
此种牌号液压油能在-22℃至70℃的环境温度下工作，具有适宜的粘度和良好的粘——温特性，良好的润滑性、抗氧化性好、无腐蚀作用、抗燃烧、不易乳化、不破坏密封材料、无毒，并具有一定的消泡能力，对密封材料有良好的适应性。
2.油液清洁度符合MAS标准中规定的8级精度，试车也将采用此牌号的液压油。
4.3控制阀组
1．各类控制阀的选择满足液压系统工作要求，其额定压力和流量不小于该阀的最高压力和最大流量。
2．电磁换向阀、电磁溢流阀、调速阀采用北京华德产品。
3．人字门液压控制阀组设手动节流阀初调同步。
4．阀块采用数控机床加工，且经镀镍处理。
5．控制阀组布置整齐、操作维护方便，压力表、需调整和监视的液压元件布置在便于观察和操作的位置。
4.4油箱及管道
油箱本体采用矩形结构，底板倾斜，设置人孔盖，排污球阀，回油过滤器，液位液温计，防潮式空气滤清器等附件。
吸油区、回油区及工艺口等按有关规定保持应有的距离，合理分隔和控制油流方向。
油箱内设置有油温检测、保护装置和电加热装置，放置有磁铁串。
油箱容积不小于液压缸和管路中所有液压油体积的1.2倍。
正常操作时，油泵吸油口和回油口能在最低液面以下100mm，并大于3倍管径。
油箱采用不锈钢材料制作，壁厚不小于5㎜。
经剪板机剪板—→矫形（平板）—→折边—→组装（按常压容器规范制作，同时采用各类防变形措施预防变形）—→检验—→焊接（使用氩弧焊封底、手工焊盖面）—→检验（如仍有变形则矫形消除变形）—→修磨—→检漏（煤油渗漏法检查）—→油箱内、外表面进行酸洗钝化处理（采用蓝点法检测）—→油箱外表面经喷丸处理后，按要求涂漆保护（油箱外表颜色买方在设计联络会上确定）。
放油孔设置在油箱底部最低位置，设置有清洗孔。
在油箱壁易见处设置油位指示器，标出最高、最低油面位置，并能在控制中心的操作台上显示出油位信号。
油管采用不锈钢无缝钢管制作，采用弯管机配管。
管道经酸洗、钝化、中和、冲洗、干燥后，装入系统。
油管的对接均采用氩弧焊。
油管的壁厚经计算在考虑螺纹对强度的削弱的状态下，满足规范要求。
外径大于50mm的金属管采用法兰连接,对于小直径油管，采用管接头连接,两种连接均符合有关标准。
油管尽量短、布管整齐、转弯少,避免过大的弯曲，并保证必要的伸缩变形。
油管弯曲后，避免截面过大的变形（椭圆度不大于10%,弯曲部分的内外侧没有锯齿形、凹凸不平、压坏或扭坏现象。
油管悬伸太长时设支架。
设置活动接头时,装拆方便。
主要油管能单独装拆而不影响其它元件。
油管平行布置，少交叉，交叉的油管之间至少有10mm间隙，以防接触和振动。
4.5过滤器
1.过滤器选用LIMING公司产品，能满足液压系统流量要求，并留有足够余量。
油箱设置系统所要求的过滤精度的过滤器。
设于回油口的过滤器，过滤能力大于回油量的3倍，并带有压差继电器和旁通阀。
2.油箱注油口过滤精度为200目，回油过滤精度不低于10μm。
3.滤芯强度:
回油管路用的滤芯缓慢加至0.6Mpa压差,保持30s均不会破坏。
4.当压差超过0.30Mpa时，压差发讯装置发出滤芯堵塞的声光讯号。
5．耐压性：
当滤油器入口压力在10％公称压力和公称压力之间，快速上升下降反复作用，滤油器不会有永久变形、漏油化其他缺陷。
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