六面頂金剛石壓機(jī)采用二通比例調(diào)速器閥的技術(shù)升級(jí)論文
摘 要： 文章采用二通比例調(diào)速器閥對(duì)六面頂金剛石壓機(jī)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
我公司是專業(yè)從事復(fù)合超硬材料的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)的高新企業(yè)， 主要生產(chǎn)石油鉆探金剛石復(fù)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(jī)是我國(guó)生產(chǎn)金剛石復(fù)合片 （PDC） 的主要設(shè)備， 金剛石復(fù)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(jié)而成的復(fù)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(qiáng)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(duì)壓機(jī)的要求非常高， 穩(wěn)定提高產(chǎn)品成品率及減少頂錘“放炮”現(xiàn)象是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。所以， 把新工藝新技術(shù)應(yīng)用到六面頂壓機(jī)上刻不容緩。
2、 概述
隨著石油鉆井技術(shù)的不斷提高， 高品質(zhì)的金剛石復(fù)合片應(yīng)用越來(lái)越廣泛， 同樣這對(duì)六面頂壓機(jī)的要求也越來(lái)越高。我國(guó)的六面頂壓機(jī)液壓系統(tǒng)的卸壓方式經(jīng)歷了有功卸壓、一級(jí)無(wú)功卸壓和一級(jí)二級(jí)無(wú)功卸壓等方式， 但這樣的前提還是不能精準(zhǔn)保證在超高壓狀態(tài)下的平穩(wěn)卸壓。在超高壓狀態(tài)下的平穩(wěn)卸壓速度不僅對(duì)高品質(zhì)的金剛石復(fù)合片的質(zhì)量影響非常大， 還對(duì)硬質(zhì)合金頂錘的使用壽命至關(guān)重要。所以， 我公司設(shè)備技術(shù)人員通過(guò)不斷探討與研究， 決定在其中一臺(tái)壓機(jī)上裝置一套二通比例調(diào)速閥及比例放大器， 進(jìn)行試驗(yàn)性改進(jìn)。
3、 工作原理
比例調(diào)速閥主要有閥體、比例電磁鐵、控制節(jié)流口、壓力補(bǔ)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(shè)定為0~10V輸出， 在軟件上編制出卸壓曲線和PID調(diào)節(jié)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(diào)的驅(qū)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(qiáng)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(dá)12節(jié)流閥， 通過(guò)12節(jié)流閥回油箱， 當(dāng)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(jié)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(jí)二級(jí)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(duì)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(diào)節(jié)， 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(hào)到比例放大器， 信號(hào)放大后， 到達(dá)比例調(diào)速閥上， 來(lái)確定比例調(diào)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(dāng)前壓力的大小， 使得PLC不斷調(diào)整輸出模擬量的大小， 通過(guò)PID的調(diào)節(jié)作用自動(dòng)調(diào)整， 使實(shí)際壓力與設(shè)定壓力基本接近， 從而實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的卸壓。卸壓速度自動(dòng)調(diào)節(jié)， 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(diào)速閥出現(xiàn)問(wèn)題， 卸不了壓力， 造成安全事故。在程序上設(shè)計(jì)有卸壓方式的切換。 （圖2） .
圖2
5、 控制界面的設(shè)計(jì)
圖3
6、 使用效果
自我公司從第一臺(tái)φ750六面頂壓機(jī)上改造后使用， 效果非常好， 使我公司的高品質(zhì)復(fù)合片質(zhì)量得以大大提高， 打破了國(guó)外公司 （GE） 對(duì)高品質(zhì)復(fù)合片的壟斷。采用比例調(diào)速閥裝置不僅可以保證復(fù)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(zhǎng)了硬質(zhì)合金頂錘的使用壽命。
參考文獻(xiàn)
[1]高殿榮。液壓工程師技術(shù)手冊(cè)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(cè)[S].
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