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[导读]摘要:全自动厢式泥浆压滤机是用于污泥处理的重要设备。现主要分析了厢式泥浆压滤机的液压系统和电气控制系统的设计过程,保证了压滤机的工作性能稳定。

引言

桩基施工、地铁隧道施工、钻孔施工等过程都会产生大量泥浆,泥浆处理问题一直以来都是工程施工中的一大难题,选用合适的泥浆处理设备成为了关键。其中,厢式泥浆压滤机的优势在于占地面积不大,并且能够彻底分离固液,持续排渣,不受时间约束。

厢式泥浆压滤机的主要构成部分包括电气控制系统液压系统、机架,如图1所示。在压滤机中,机架发挥支撑作用:液压系统主要由液压站为液压缸的压腔供油,完成一系列动作:电气控制部分主要通过电气控制柜实施有效的操作控制。

1液压系统的具体设计

在厢式泥浆压滤机的具体工作中,液压系统主要通过油

泵、油缸及各种液压器件来完成压滤机的松开与压紧动作。当液压系统处于压紧状况时,各滤室进入密封状态,对泥浆进行过滤:待液压系统处在松开状况时,需要卸压卸料,使液压系统实现自动保压、卸压、补压、松开及压紧等操作。

1.1设计压滤机液压系统的基本要求

(1)液压系统需要在PLC控制系统的作用下使主机自动实现压紧与松开操作:(2)此液压系统中有两个液压缸,单个液压缸的行程平均为L=850mm:(3)液压缸的操作负荷为Fw=4.02×106N:(4)液压缸从启动至完成加速后再完成减速的时间平均为1=0.03s:(5)液压缸的快进与快退速度平均为v=1m/min:(6)在具体操作中,液压缸的速度是v工=0.1m/min。1.2压滤机液压系统的负载工况

压滤机液压系统在遭受外界负载影响时,各工况液压缸负载情况如表1所示。

1.3压滤机液压系统工作原理

液压系统可以自动完成松开、补压、保压、压紧等动作,系统在启动压紧的同时,液压站油泵电机与三位四通的电液转向阀得电,电动机开始启动,带动油泵将液压油提供给高压腔油缸。高压腔油压逐渐增大,推进活塞杆超低压腔前行,从而推进启动压紧板,使各滤板、隔膜板的间距缩小,让泥浆脱水形成泥饼:当压力逐渐加大达到极限时,电动机就会停止转动,以此为系统压力提供保障:当系统油压逐渐下降至最低限,系统需要补压,升到上限后通过系统进行降压。

当完成泥浆过滤后,高压卸荷阀开始逐渐卸荷,待降至一定的压力值,电动机开始运行,液压缸退后,完成卸料。电磁球阀具有良好的密实性,可以保证无任何泄漏,还具有灵敏的动作反应及较快的转向速度。

1.4明确液压元件参数

1.4.1明确液压缸尺寸

(1)初步选择液压缸的工作压力:结合考虑液压系统负载大小及种类,初步明确工作压力为25MPa。(2)计算液压缸的内层直径和活塞杆外径。考虑到此种液压系统的加减速相等,取活塞杆的外径为d=0.7D=0.7×0.32=0.224m。(3)综合求出单一液压缸最佳的工作面积:

1.4.2选择液压泵型号并明确其参数

(1)明确液压泵的工作压力:取其工作压力损失P=0.5MPa,液压泵的工作压力为P泵=25+0.5=25.5MPa。在具体工况中,泵需要储备一定的压力,才能为其使用周期提供保障。通常泵限定压力值为P泵≥1.2P泵~1.6P泵,本文取1.2系数,所以泵限定压力值为

(2)计算泵流量:将各工作阶段液压缸需要的流量值进行比较,各液压缸元件所需的最大流量值为5gmax=82L/min。在此液压系统中,泄漏系数取值为K泄=1.1,因而此种液压泵流量为

(3)选择液压泵:通过泵限定压力与最大流量值,采用63YCY14-1B型号的轴向柱塞泵,此种泵的公称压力为31.5MPa,理论排量为63mL/r,限定转速为1500r/min。

1.4.3选择液压阀系统

依据其工作压力与各液压阀的具体流量,进行主要液压阀型号的选择,电磁球阀:数量为1个,流量为24L/min,型号为315E24:液控单向阀:数量为1个,流量120L/min,型号为wDJF-sB5-10B:电液换向阀:数量为1个,流量100L/min,型号4wE6H61/Aw220Z5L:溢流阀:数量为2个,流量120L/min,型号为YF-B20H2-s。

2电气控制系统的具体设计

为促进压滤机工作效率的全面提升,本文在进行压滤机控制系统设计时使用型号为s7-200的西门子PLC与适当型号的触摸屏,依据压滤机工作原理与技术过程,设计出软硬件控制系统。在压滤机具体工作中,仅需按下触摸屏上的启动阀,控制系统即可自动完成取板、卸荷、压榨、进料、保压及压紧等操作,同时还能对整体系统的运转情况进行检测,操作过程简单、安全可靠。

加强控制PLC输入连接元件,主要内容包括按钮启停、传感器压力、开关限位、保护过载等。通过分析压滤机的工作流程可知,系统在自动运行时需完成闭合压滤机、隔膜挤压、压滤、释放压力、开启压滤机等流程。

此设计采用触摸屏,型号为西门子smart700IE。设计触摸屏的软件涵盖设计界面与链接信息,而界面主要由主监控界面与设计界面的运行参数构成。监控主界面可以对压滤机控制设施的工作情况进行监视,比如运行时间、辅助油泵、备用油泵、主油泵、油缸压力等开关:在界面底端设置主要控制对象切换面的按钮,以便于用户随时监控每个重要的控制对象:此外,还进行了报警画面的设置。运行参数界面主要设定系统运行参数,设定入料的时间、清洗管路的时间、一次性挤压时间等。

3结语

本文依据泥浆压滤机控制系统的相关设计要求,确定了其液压系统参数,选择了各液压元件型号:电气控制部分选择西门子PLC与触摸屏,实现了对压滤机的自动控制,操作简单,性能稳定。

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