§ 70, Насосно-аккумуляторные станции

'В различных машинах и механизмах металлургических цехов используются гидравлические системы, работающие от гидравлического привода. Такие приводы широко применяются в механизмах доменного •цеха, машинах непрерывного литья заготовок, прокатных станов и др.

Гидравлические системы работают при давлении 1-3,2 .кН/см² (100-320 кгс/см²), они, в частности, применяются для уравновешивания рабочих и опорных валиков -прокатных станов, шпиндельных устройств, для сбива окалины со слитков на станах горячей прокатки и др.

Рабочей жидкостью в системах служит вода, специальная эмульсия или минеральное масло.

Насосно-аккумуляторные станции (рис. 239) обеспечивают рабочей жидкостью высокого давления механизмы, .работающие от гидравличе ских систем. Они полностью автоматизированы. '

Насосно . аккумуляторные станции включают в себя: насосы высокого давления, компрессоры, грузовые или воздушно-гидравлические аккумуляторы, запорно-регулирую-щую аппаратуру и трубопроводы высокого давления.

Принцип действия станции заключается в следующем. Кривошипно - плунжерный на-сое 3 из напорного бачка 4 подает рабочую жидкость высокого давления -[3,2 кН/см^г (320 кгс/см²)] одновременно а .магистр а лиши -прубодровод и в гидравлический баллон 6.Воздушные баллоны 7 заполнены воздухом под давлением 3,2 кН/см² (320 кгс/см²) , созданное компрессором.

Как только жидкость в гидравлическом баллоне достигает верхнего уровня, ртутная коробка 5 подает импульс на электромагнит /, который при помощи распределителя 2 соединяет охолостительный клапан насоса со сливом, и насос начинает работать вхолостую.

В тех случаях, когда расход рабочей жидкости превышает производительность насоса и уровень в гидравлическом баллоне достигает нижнего аварийного 'Предела, ртутный регулятор 5 подает импульсы на электромагнит 5, который при помощи распределителя Рсоединитсервопривод • автомата нижнего уровня 10 со сливом и клапан автомата закроется; при этом поступление рабочей жидкости из гидравлического баллона в магистраль прекратится и автомат нижнего уровня 'будет пропускать рабочую жидкость только в одном направлении, т. е. в гидравлический баллон. Для отключения гидравлического баллона на время ремонта автомата нижнего уровня или отключения всего аккумулятора от магистрали служит запорный вентиль 11.

В насосно-аккумуляторных станциях устанавливают не один, а несколько насосов, которые автоматически включаются при 'большом расходе рабочей жидкости или автоматически отключаются либо переключаются на холостую работу. Гидравлические системы могут 'быть с грузовыми и беспоршневыми воздушно-гидравлическими аккумуляторами. Первые применяют там, где расход жидкости высокого давления должен быть небольшим, например при гидравлическом уравновешиваний-валков рабочих клетей прокатного стана. Воздушно-гидравлические аккумуляторы обычно используют, если нужно большое количество жидкости высокого давления, например для сбива окалины и др.

Грузовые и воздушно-гидравлические аккумуляторы накапливают необходимый резерв жидкости под давлением и отдают ее а период максимального расхода. В то же .время аккумуляторы уменьшают колебания давления я гидравлических системах. Грузовые аккумуляторы поддерживают постоянное давление. Небольшие гидравлические системы могут работать без аккумуляторов.

Рис. 239. Схема насосно-аккумуляторной станции

Грузовой аккумулятор (рис. 240) работает следующим образом. Рабочая жидкость подается насосом в полость цилиндра 2 до тех пор, пока его плунжер 3 не займет крайнее верхнее положение. При этом копир 5, связанный с барабаном, переключает конечный выключатель 4, и двигатель насоса останавливается. Если двигатель почему-либо не отключается, рычаг копира при дальнейшем подъеме плунжера действовать через тяги и рычаги на сливной клапан 8, который соединит аккумулятор со сливом. Если в аккумуляторе жидкость израсходуется, копир включает конечный выключатель 6, при этом включается в работу насос. При неисправности конечного выключателя его заменяет резервный выключатель 7, который предназначен для включения нас оса.

Рис. 240. Схема грузового аккумулятора

Работа беспоршневого воздушно-гидравлического аккумулятора (рис. 241) заключается в следующем. При поступлении рабочей жидкости, подаваемой насосом высокого давления и баллон 1, давление сжатого водуха в нем и водушных баллонах 2 несколько повышается. При расходе рабочей жидкости из баллона 1 воздух в присоединенном х нему баллоне 2 расширяется и поддерживает постоянное давление.

Объем жидкости в баллоне 1 изменяется незначительно по сравнению с объемом сжатого воздуха. Поэтому при опорожнении и заполнении баллона 1 давление в нем изменяется в незначительных пределах. Уровень жидкости в баллоне не должен подниматься выше определенного верхнего или быть меньше нижнего предела.

Уровень рабочей жидкости контролируют с помощью ртутной ног робки 4 и автоматического клапана 3. Ртутная коробка разделена на правую и левую сообщающиеся полости: правая связана с жидкостью, левая – с воздушным пространством баллонов. Полости коробки соединены между собой, и находящаяся в них ртуть при атмосферном давлении имеет одинаковый уровень.

В правой полости, соединенной с жидкостью гидравлического баллона, поверх ртути находится вода, а в левой - воздух. При повышении уровня воды в гидравлическом баллоне масса столба воды увеличивается, ртуть из правой полости коробки вытесняется в левую, уровень ртути в ней повышается. При повышении столба ртути до определенного уровня она приходит в соприкосновение с электрическими контактами 5, которые сигнализируют об уровне жидкости в гидравлическом баллоне. Контакты ртутной коробки используют не только для сигнализации, но и для автоматического включения или отключения насосов.

Обычно каждый насос работает от своей системы смазки. В больших насосно-аккумуляторных станциях с большим количеством насосов, сооружают маслоподвал, который обеспечивает смазку всех насосов централизованно.

Компрессоры устанавливают только в насосно-аккумуляторных станциях с воздушно-гидравлическими аккумуляторами для наметания воздуха высокого давления в воздушные баллоны. Для этой щели обычно применяют вертикальные многоступенчатые компрессоры небольшой производительности, создающие давление до 4,5 кН/м² (450 кгс/см²).

Для подачи масла на трущиеся поверхности компрессора служит лубрикатор, от которого сделана разводка маслопроводов. Компрессор приводится электродвигателем через клин временную передачу.

Трубопроводы высокого давления для гидравлических систем работают в тяжелых условиях, возникающих от резких гидравлических ударов, которые вызывают вибрацию и сотрясение. Это приводит к обрыву соединительных фланцев на трубах, так как в этих местах возникает наибольшая концентрация напряжений. Поэтому для гидравлических систем применяют исключительно цельнотянутые бесшовные трубы, которые соединяют одну с другой и присоединяют к аппаратам управления главным образом с помощью резьбовых фланцев.

Для ответвления от главных магистралей используют кованые тройники или крестовины, к которым трубопроводы присоединяют фланцами. Герметичность фланцевых соединений в зависимости от рабочего давления в трубопроводе достигается установкой кольцевых прокладок из отожженной красной меди или линзовых.

В зависимости от назначения гидравлические системы, в частности, прокатных станов, оборудуются насосами различной конструкции, в том числе плунжерными, ротационно-плунжерными, лопастными, грязевыми и др. Наиболее широкое применение для этой цели получили плунжерные насосы, а та;кже высокопроизводительные грязевые насосы для сбива окалины.

Рис. 241. Схема беспоршневого воздушно-гидравлического аккумулятора

На рис. 242 приведен разрез трехплунжерного насоса. Преимуществом насосов этого типа является плавность лодачи и способность создавать высокие давления перекачивающейся среды. Трехплунжерные насосы бывают разнообразными по конструкции, габаритным размерам, назначению и создаваемому напору. Однако принцип действия их одинаков и конструктивное устройство их в основном, аналогично.

Блок состоит из трех цилиндров, в которых совершают обратнопосту-пательное движение плунжеры, колена вала смещены на угол 120° по отношению один к другому; цилиндры имеют общий всасывающий и нагнетательный трубопроводы; движение от электродвигателя к валу насоса передается с помощью редуктора или клиноременной передачи.

Трехплунжерный насос состоит из двух основных частей: блоков гидравлических цилиндров 7 и чугунной станины 1, в которой находятся детали движения приводной части насоса, коленчатый вал 9 на подшипниках качения, стальной шатун 2 и чугунные ползуны 3 со скалками (поршнями) 4 из нержавеющей стали. В блоке гидравлических цилиндров размещены три всасывающих 8 и три нагнетательных 6 кольцевых тарельчатых клапана.

Насос имеет предохранительный клапан, перепускающий жидкость во всасывающую полость гидравлического блока лри давлении, превышающем установленное, а также регулировочный клапан для изменения подачи жидкости. Сальники насоса снабжены уплотняющими манжетами 5 из хлопчатобумажной прорезиненной ткани.

В металлургическом производстве нашли также широкое применение роторные насосы, которые относятся к категории объемных насосов с вращающимися роторами.

Среди большого разнообразия конструкций насосов можно выделить четыре типа: шестеренчатые (зубчатые), пластинчатые (шиберные), поршневые и винтовые (червячные).

Рис. 242. Трехплунжерный насос

Типовая конструкция шестеренчатого насоса показана на рис. 243. Насос состоит из литого корпуса 1 с двумя патрубками, двух торцовых крышек 6 и сцепляющихся между собой шестерен. Ось 7 ведущей шестерни 3 выходит через уплотняющий сальник и соединяется с приводным механизмом (электродвигателем). Ведущая шестерня приводит во вращение ведомую шестерню 2.

При вращении шестерен в указанном направлении каждый зуб, выходя из зацепления, освобождает некоторый объем в соответствующей впадине между зубьями. Под действием нормального давления перекачиваемая жидкость поступает через всасывающий патрубок 4 во всасывающую камеру А и, попадая в освобождающиеся впадины между зубьями шестерен, перемещается в напорную полость Б, откуда выдавливается по назначению через нагнетательный патрубок 5.

Изоляция нагнетательной полости от всасывающей обеспечивается плотным зацеплением между зубьями шестерен. Обе шестерни имеют равное число зубьев и вращаются с одинаковым числом оборотов.

Шестеренчатые насосы могут работать с большим числом оборотов (до 3000 об/мин), с большим диапазоном производительности (0,25- 40 м^э/ч) и развивать давление нагнетания до 0,3 кН/см² (30 кгс/см²).

Для создания давления воздуха до 2,2 кН/см² (220 кгс/см²) применяется часто вертикальный компрессор 2РВ-3/220.

Рис. 243. Шестеренчатый насос:

а - схема в раарезе; б -общий вид