六面頂金剛石壓機采用二通比例調速器閥的技術(shù)升級論文
摘 要： 文章采用二通比例調速器閥對六面頂金剛石壓機的有關(guān)卸壓的液壓回路進(jìn)行改造， 改造后取得了良好的效果， 降低了頂錘的消耗。
1、 前言
我公司是專(zhuān)業(yè)從事復合超硬材料的研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售和服務(wù)的高新企業(yè)， 主要生產(chǎn)石油鉆探金剛石復合片、金剛石拉絲模和切削用金剛石刀片。六面頂金剛石壓機是我國生產(chǎn)金剛石復合片 （PDC） 的主要設備， 金剛石復合片是以金剛石微粉與硬質(zhì)合金襯底為原料在超高壓高溫條件下燒結而成的復合超硬材料， 它具有金剛石的硬度與耐磨性能， 又具有硬質(zhì)合金的強度與抗沖擊性能， 是制造石油與煤田鉆頭的卓越鉆齒材料。但這種產(chǎn)品對壓機的要求非常高， 穩定提高產(chǎn)品成品率及減少頂錘“放炮”現象是一項艱巨的任務(wù)。所以， 把新工藝新技術(shù)應用到六面頂壓機上刻不容緩。
2、 概述
隨著(zhù)石油鉆井技術(shù)的不斷提高， 高品質(zhì)的金剛石復合片應用越來(lái)越廣泛， 同樣這對六面頂壓機的要求也越來(lái)越高。我國的六面頂壓機液壓系統的卸壓方式經(jīng)歷了有功卸壓、一級無(wú)功卸壓和一級二級無(wú)功卸壓等方式， 但這樣的前提還是不能精準保證在超高壓狀態(tài)下的平穩卸壓。在超高壓狀態(tài)下的平穩卸壓速度不僅對高品質(zhì)的金剛石復合片的質(zhì)量影響非常大， 還對硬質(zhì)合金頂錘的使用壽命至關(guān)重要。所以， 我公司設備技術(shù)人員通過(guò)不斷探討與研究， 決定在其中一臺壓機上裝置一套二通比例調速閥及比例放大器， 進(jìn)行試驗性改進(jìn)。
3、 工作原理
比例調速閥主要有閥體、比例電磁鐵、控制節流口、壓力補償器、行程限制器及單向閥組成。在電氣控制上， 利用歐姆龍CP1H可編程控制器的一個(gè)D/A端口， 設定為0~10V輸出， 在軟件上編制出卸壓曲線(xiàn)和PID調節程序。D/A端口輸出的`0~10V電壓， 通過(guò)比例放大器的放大作用， 輸出可調的驅動(dòng)電流到比例閥上。
4、 液壓回路改造圖及原理
原來(lái)卸壓過(guò)程是， 增壓器上腔是超高壓腔， 壓強約為100MPa, 要把超高壓腔里面的壓力卸下來(lái)， 需要14CT電磁閥得電油路經(jīng)過(guò)14CT電磁閥， 打開(kāi)11液控單向閥， 增壓器下腔的液壓油， 通過(guò)11液控單向閥， 到達12節流閥， 通過(guò)12節流閥回油箱， 當壓力下降到40MPa, 15CT電磁閥得電， 增壓器下腔的液壓油， 通過(guò)15CT電磁閥， 又通過(guò)13節流閥回油箱， 又為增壓器下腔的液壓油提供一條通道， 提高低壓時(shí)， 卸壓速度。這就是一級二級無(wú)功卸壓原理。這種卸壓方式高壓的影響時(shí)快， 低壓時(shí)慢， 對產(chǎn)品的質(zhì)量， 特別是高端產(chǎn)品的質(zhì)量有比較大。卸壓速速有人工調節， 卸壓的時(shí)間控制精度不高。 （圖1） .
改造后卸壓過(guò)程是， 有壓力卸壓曲線(xiàn)確定卸壓的時(shí)間， 每一秒需要卸壓多少， 由PLC發(fā)出指令到D/A端口， D/A端口輸出合適的信號到比例放大器， 信號放大后， 到達比例調速閥上， 來(lái)確定比例調速閥開(kāi)口的大小， 這個(gè)是個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程。壓力變送器實(shí)時(shí)反饋給PLC當前壓力的大小， 使得PLC不斷調整輸出模擬量的大小， 通過(guò)PID的調節作用自動(dòng)調整， 使實(shí)際壓力與設定壓力基本接近， 從而實(shí)現平穩的卸壓。卸壓速度自動(dòng)調節， 卸壓的時(shí)間控制精度很高。并且， 還保留原來(lái)的卸壓方式作為備用， 防止比例調速閥出現問(wèn)題， 卸不了壓力， 造成安全事故。在程序上設計有卸壓方式的切換。 （圖2） .
圖2
5、 控制界面的設計
圖3
6、 使用效果
自我公司從第一臺φ750六面頂壓機上改造后使用， 效果非常好， 使我公司的高品質(zhì)復合片質(zhì)量得以大大提高， 打破了國外公司 （GE） 對高品質(zhì)復合片的壟斷。采用比例調速閥裝置不僅可以保證復合片生產(chǎn)過(guò)程中的工藝要求及卸壓過(guò)程中的精確控制， 同時(shí)也大大延長(cháng)了硬質(zhì)合金頂錘的使用壽命。
參考文獻
[1]高殿榮。液壓工程師技術(shù)手冊第二版[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2015
[2]北京華德液壓公司液壓閥件技術(shù)手冊[S].
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