1、全自動液壓臥螺離心機液壓驅(qū)動及控制 系統(tǒng)的設(shè)計更新時間：2007-12-20 15:05:30中圖分類號二TH137文獻標識碼:B 文章編號:1000 一 48582006)11 0027 一 031前言臥螺離心機工作時，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速以及與螺旋推料器之間的速差，決定著物料的分離效果和產(chǎn)量等，是離心棚良重要的可變參數(shù)。目前國內(nèi)離心機驅(qū)動 方式通常較為單一，采用最多的驅(qū)動方式是雙電機結(jié)構(gòu)，即一臺電機通過皮帶 直接驅(qū)動轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，另一臺電機通過減速器驅(qū)動螺旋。這種驅(qū)動方式普遍 存在可靠性和穩(wěn)定性差、使用壽命短、分離能力低、分離精度差以及物性變化Z 0的適應(yīng)性差等缺點。而采用液壓驅(qū)動，具有其他驅(qū)動方式所

2、不可比擬的優(yōu)點, 如更大的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩、更為簡便的速差控制方式以及更低的速差本文結(jié)合液壓傳動的優(yōu)點，采用全閉環(huán)控制2個馬達的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速和速差的任意可調(diào)；并可通過合適的控制方法提高可靠性和穩(wěn)定性；同時 提高了分離精度以及物性變化的適應(yīng)性。2臥螺離心機液壓系統(tǒng)的設(shè)計1）臥螺離心機液壓系統(tǒng)工作原理根據(jù)臥螺離心機的功能要求，設(shè)計的液壓系統(tǒng)原理圖如圖h所示。本系統(tǒng)由主傳動回路、控制回路和補油回路 3部分組成。2）臥螺離心機液壓系統(tǒng)的主傳動回路主傳動回路采用變量泵一定量馬達容積調(diào)速回路共有2條：一條主要由變量泵1和馬達13組成。馬達與螺旋推料器相連，通過變量泵n推動馬達13旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動螺旋推料器工作；另

3、一條由變量泵21和馬達19組成，馬達19 與轉(zhuǎn)鼓相連，通過變量泵21推動馬達19旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)。其中安全 閥12、20起到過載保護的作用。改變變量泵11、21的排量就可分別控制轉(zhuǎn)鼓 和螺旋推料器的輸出速度。3）臥螺離心機液壓系統(tǒng)控制回路控制回路主要由泵2提供的控制油經(jīng)過高壓過濾器3、電液比例方向閥7、26分別到達變量泵雙桿缸9、23的兩腔；通過改變電液比例方向閥大26的輸人電流來控制雙桿缸9、 23的位置，從而達到調(diào)節(jié)變量泵11、21的排量的目的，最終調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)鼓和螺旋推料器的輸出速度。4) 臣卜螺離心機液壓系統(tǒng)補油回路補油 油 路 主要由補油泵32、單向閥 27、30、溢流閥 16、24

4、 和冷卻器 35組成。通過補油泵 32 對傳動 回路低壓側(cè)供油，多余油液分別經(jīng)溢流閥 16、24 流到冷卻器 35 排回油箱。主 要作用是對主傳動回路補油和冷卻。3 臥螺離心機液壓系統(tǒng)控制策略從整 體 來 看，臥螺離心機液壓系統(tǒng)主要通過控制電液比例方向閥 7、 26 的輸人電壓來分別調(diào)整螺旋推料器和轉(zhuǎn)鼓的輸出速度。但由于負載 的變化使主油路壓力波動，引起系統(tǒng)的泄漏，輸出流量不穩(wěn)定，導(dǎo)致螺旋推料 器和轉(zhuǎn)鼓輸出速度不穩(wěn)定，影響臥螺分離機的分離效果。因此根據(jù)分離精度要 求，由轉(zhuǎn)速傳感器得到控制速度的參數(shù)輸出量，與輸人電壓構(gòu)成閉環(huán)控制，實 現(xiàn)實時控制臥螺離心機轉(zhuǎn)鼓速度和螺旋推料器的輸出速度的目的，提高

5、系統(tǒng)的 穩(wěn)定性，增強系統(tǒng)的抗干擾能力，使輸出速度達到滿意程度。臥螺離心機液壓 系統(tǒng)控制原理框圖如圖 lb 所示。需要顯示的數(shù)值是輸人轉(zhuǎn)鼓速度 vl 及轉(zhuǎn)鼓與螺旋推料器的速差二。4臥螺離心機液壓控制系統(tǒng)數(shù)學模型從圖lb 可 知，本系統(tǒng)實際是 2 套閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過分別控制轉(zhuǎn)鼓和螺旋推料器的輸出 速度來確定系統(tǒng)轉(zhuǎn)鼓輸出速度及轉(zhuǎn)鼓與螺旋推料器的速差。在設(shè)計時，考慮到 系統(tǒng)的可互換性， 2 套系統(tǒng)的硬件選擇一致，因此 2 套閉環(huán)控制系統(tǒng)的開環(huán)傳 遞函數(shù)相同 ; 但由于其負載的不同，引起傳遞函數(shù)的仿真結(jié)果不同。根據(jù)系統(tǒng)液 壓原理圖及系統(tǒng)控制框圖，可建立閉環(huán)控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。1) 泵控馬達的數(shù)學模

6、型 泵控馬達的數(shù)學模型是由轉(zhuǎn)鼓 (或螺旋推料器 ) 、定量馬達和變量泵組成。其傳遞函數(shù)為：4）臣卜螺離心機液壓系統(tǒng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)的方塊圖臥螺 離 心 機液壓系統(tǒng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)的方塊圖如圖 2所示。將各參數(shù)代人圖Za,可分別得到轉(zhuǎn)鼓的閉環(huán)控制系統(tǒng)的方塊圖和螺旋推料器的閉環(huán)控制系統(tǒng) 的方塊圖。具體如圖Zb,圖ZC所示。5臥螺離心機液壓驅(qū)動系統(tǒng)仿真分析輸人 為25 mV的階躍信號，通過 Matlab提供的Simuhnk軟件包對控制系統(tǒng)的動態(tài)特性進行仿真，得到結(jié)果如圖 3所示。從圖3可 知，控制系統(tǒng)的閉環(huán)階躍響應(yīng)曲線無超調(diào)量，穩(wěn)定性較好，但上升時間較長，這主要是因為系統(tǒng)慣性大的緣故。故本系統(tǒng)能夠達到離 心機的實際需要；若改變控制系統(tǒng)的控制效果，可進一步校正以達到更優(yōu)的性能 要求。6結(jié)論設(shè) 計的一種新型的以液壓方式驅(qū)動的臥螺離心機克服了傳統(tǒng)驅(qū)動方式的缺點,提高系統(tǒng)的分離精度及物性變化的適應(yīng)性系 統(tǒng)仿真結(jié)果可知，系統(tǒng)穩(wěn)定性較好，因系統(tǒng)慣性太大引起上升時間較長，但根據(jù)實際工礦，本系統(tǒng)完全能夠達到離心機的實際需要(3) 所設(shè)計的液壓驅(qū)動系統(tǒng)為尋求更優(yōu)的控制策略提供平臺，以達到更咼的需求。圖3臥螺離心機閉環(huán)控制系統(tǒng)時域仿真參考文獻:(1)袁惠新分離工程【M .北京:中國石化出版社，2001.(2)曹志偉.國產(chǎn)與進口臥螺離心機的技術(shù)差異分析