板框厢式隔膜压滤机
引言
大庆石化总厂睛纶厂的压滤机它主要作用是将聚合车间的腊纶原液输出，通过压滤机保压和过滤，滤去不合要求的颗粒与化工残渣，从而进入纺丝车间抽丝,完成生产线的任务。从原设备的生产情况看，压滤机控制技术为手动操作，由于机械保压中存在螺纹间隙，液压保压系统设计不合理，所以经常会出现原料介质从板框与滤布间隙处外泄，每年因此损失原料上万元。睛纶原料具有腐蚀性，对环境、操作工人身体健康和生产设备造成了严重的不良影响。为此，我们与燕山大学流体传动及控制研究所合作，共同完成了“板框压滤机液压系统改造与可靠性技术研究”课题。达到了预期的效果。
1压滤机液压系统改造前存在的缺点
原液压系统的原理图如图1所示，该液压系统在设计上存在着以下几点缺点：
(1)该液压系统实现保压主要靠手动换向阀的“0”型机能来封闭油缸两腔中的油液,从而达到锁定活塞。而“0”型机能的换向阀的阀芯是滑阀结构的、加工精度不高和使用后阀芯磨损因素的影响，对油液的封闭能力不高,特别是在压力较高的情况下，高低压腔的油液将始终作用在阀芯上，由于压差的作用下，将推动滑阀阀芯向低压腔移动，形成差压运动,必将进一步增大了油液的内泄漏，从而也大大降低了换向阀“0”型机能的保压能力，保压效果很差。
图1原压滤机液压系统原理图
1.油钮2.手动换向阀3.溢流阀4.液压泵
(2)手动换向阀的使用无法实现该设备的工业自动化。原液压系统没有通讯的功能,使整条生产线形成不连续、不可观、不可控，由于无办法监测系统状态，如果该部分发生故障，将导致重大的经济损失。
(3)原液压系统功率消耗大，浪费能源多，不利于节能。当系统处于用泵供油保压状态下，必将引起了RQ(0为液压泵的输出流量)的功率损失，系统油温的剧增，发热大,对液压元件和整个系统的性能和寿命带来不利的影响，无法达到最佳的匹配。
(4)原板框式压滤机液压系统抗污染能力低。原液压系统中未设置系统油液的过滤器，而现场工况又是多灰尘以及腊纶原液，极易进入液压管道，而污染油液，因此，经常岀现整个系统及个别的液压缸无法正常工作。原系统的连接管道悬吊在半空中，造成整个系统泄漏点多、振动大、噪声大，产生管线破裂和泄漏事故多，故障率高，系统工作不稳定，修复困难。在换向时的液压冲击作用下，压力表全部损坏，压力显示不正确，也进一步降低了液压系统的定位精度，造成压滤机各滤板之间的松动而漏胶。
2压滤机液压系统的工业自动化改造
我们对该生产线进行了系统技术装备改造，运用液压集成技术、可编程控制器、容错技术，并运用可靠性设计、节能设计等现代设计方法，采用液压技术与电气技术相结合的策略，完成实现压滤机的自动化实时监测和保压，以适合腊纶厂生产指标，适应现代化大生产的要求，从而实现自动化控制。
在改造中，将原来的液压站和液压控制三位四通阀及管线全部更换。采用压力继电器检测压滤机液压確的压力，通过PLC控制液压泵的启停，釆用液控单向阀(液压锁),使压力保持在设定的范围内，通过操作盒来控制压滤机的锁紧、加压、自动高压停止、保压和泄压。通过切换实现手动操作:可以按照原操作方法手动控制压紧缸的压紧、松开和锁定。各键之间相互锁定,只能进行一种操作。自动工作状态:无论哪台压滤机的液压缸的压紧力低于设定值，系统都能自动地进行液压缸的压紧和锁定动作，在所有压力继电器停止发讯5秒钟后，泵站停机。否则，泵站启动供压力油，可以较好地节能和避免频繁启动。系统状态监控:可以实现油液污染报警、停车;压力超范围报警、停车;油箱液位超高，过低报警、停车。
图2改造后的压滤机液压系统原理图
1~10.压力继电器11-20.电磁换向阀21.主压力继电器22,安全阀23.调压阀24.液压泵25.液位计26.温度计27.滤油器28.液压锁29.油缸
改造后的压滤机液压系统原理图如图2所示。改造后的新液压系统具有以下特点：
本压滤机是多执行器液压系统，即在本系统中同时由一台液压泵供应10个油缸动作，因此要求各执行器按一定规则动作时,而不得产生相互干扰，在动作转换时不得产生液压冲击，操作可靠安全。
改造后的液压系统锁定保压功能强大。采用“Y”型机能的换向阀加上液压锁，确保了油缸的定位及严格锁定,另外液压锁的泄露量特别小，可以保证系统压力的衰减率很小，因此无需系统频繁补油，较原系统节能。避免压力波动、压力干涉和压力冲击,保护液压元件和系统平稳工作。
改造后的控制系统的通讯方式灵活。运用液压技术与电气技术(PLC)相结合实现了工业自动化。利用PLC的优点同电磁换向阀、压力继电器，可以很好的实现油缸低压启动电机进行补油，以及液压系统在保压状态下自动卸荷。另外我们分别编好了系统自动、手动运作PLC程序，压力超调报警程序，油液污染报警程序，这样可以自由地实现自动和非自动两状态切换。
节能设计。当系统压力超过设定值(由压力继电器21设定)和油缸的压力(压力继电器1~10设定)不低于设定值时，系统泄载，延迟4秒后自动停泵，起到了安全保护与节约能源的作用。
改造后的压滤机泵站，采用双层结构,将管道藏于夹层中，表面无管道联结，使泵站简洁，减少污染，保证整个腊纶生产装置的前后处理部分物料平衡，达到平稳可靠生产，非常适合工厂使用。
3板框压滤机液压系统的可靠性研究
3.1板框压濾机液压系统的可靠性设计
可靠设计首先明确产品的可靠性要求。可靠性目标应包括功能、能源消耗、动力性能、可靠性指标以及安全性维修性等。
对于连续使用的可修复的生产设备，进行预防维修，常用的指标是:可靠度、有效度、平均无故障工作时间、平均修复时间。对于不可修复的电子元器件则是用到耗损期，常用的指标是:失效率、平均寿命。
对于液压泵用的柱塞泵，平均无故障工作限度是1000-5000h,按照可靠度分类等级及应用情况，对于重要的情况,失效将引起大的损失，可靠＞0.999,等级为3。
初步设计阶段，应分析类似产品在过去故障情况、原因，该故障对系统的影响，故障发生的概率等，并通过零部件的概略计算，参考各种设计情况进行初步的可靠性预计,当产品是由若干子系统或零部件组成时，应进一步将可靠性指标的目标值分配给各组成部分，即进行可靠性分配。适应产品构成部分的各种差异，可采取不同的可靠性设计方式。
3.1.1预防故障设计
预防故障设计是由经验累积形成的设计方式，一般按下述原则进行设计：
采用成熟的经验或经分析试验验证的方案；
结构简单，零部件数量少；
多用标准化、通用化零部件；
重视维修性，便于检修、拆换；
重视关键零件可靠性和材料选择；
充分运用故障分析的成果，尽早改进。采用卡套联接，可以方便地拆换;对碳钢管线内壁采用喷砂除锈处理;对油泵进行预防性维修。
3.1.2概率设计
概率设计将所设计零件的失效概率限制在允许的很小值。失效率X=0.01,以满足可靠性定量的要求。
3.1.3贮备设计
贮备设计是对完成规定功能设置重复的结构。由于供纺系统很重要，两台滤机保证一条供给线的连续正常使用，因而液压系统相应的为冷贮备系统。
3.1.4耐环境设计
环境中有腊纶原液旧的溶剂硫気酸钠的蒸汽，它对碳钢具有强烈的腐蚀作用，因此碳钢管线要采用环氧媒沥青进行防腐，操作盒进行密闭设计。
3.1.5安全设计
安全设计是针对失效后造成身伤亡或引起重大经济损失的情况,以保证一定的安全水平。故障安全设计，当万一发生故障则装置自动趋于安全，停电时全部停止动作，液压锁工作，保持压紧力。防误操作设计，是设计不会发生误操作的构造。各按键之间为互锁，当一个动作时其它键失灵，并且有相应的指示灯亮。为了避免螺母锁紧时松开活动压头，只有先按下手动按钮后，松开螺母，再按松开按钮，设备才动作，在操作盒上加一个护罩，避免不熟悉操作的人员因为误动作而造成设备损坏。
设备进行安全设计：
釆用大油箱:冷却效果好，不需单设油温冷却器；可以保持足够的液位，保持液压泵工作正常，长期自动运行。液压泵压力表釆用硅油介质充满，保护压力表。避免压力波动大而损坏表针。
在整个管路系统中，采用安全阀进行油压过载保护。一般为油压泵出口压力加2MPao设定自动保压为18MPa,则安全阀在20MPa起跳。液压油经回流线流回到油箱。
3.1.6维修性设计
维修性设计是在设计阶段就考虑维护修理的方便，以便发生故障后能迅速修复而达到提高有效度的目的。主要是做到：(1)检测方便,缩短故障的诊断定位时间；在液压站上设置了一个液压系统的监视控制台。(2)装拆方便,便于维修操作，缩短排出故障的时间;液压管道全部采用螺纹卡套联接，可以方便拆卸,进行预制和更换。(3)维修所需设备、工具、技术简单,只要有备件，维修人员只用常用工具就可以更换和维修。
3.1.7人一机工程设计
人一机工程设计是在设计阶段为避免人的差错，发挥人和机各自的特点，以提高产品使用可靠度。主要是做到：(1)指示系统可靠，不仅显示灯可靠，而且显示方式，显示灯对应配置等都使人易于无误地接受；(2)控制、操作系统适于人的使用习惯,便于识别操作，不易出错，与安全有关的应有防误措施；(3)操作环境尽量适于人的工作需要考虑引起疲劳，干扰操作的因素：主要有温度光线、色彩、噪声、振动、空间等。
3.2压滤机液压系统的可靠性试验
可靠性试验是为了提高或证实产品可靠性而进行试验的总称。根据试验截止情况可分为：a全数寿命试验;b、定时截尾寿命试验;c、定数截尾寿命试验。根据试验中失效后是否用新件而继续试验，又可分为有替换和无替换两种。
3.3板框压滤机液压系统的可靠性评估
系统是由若干单元所组成并能完成某些特定功能的组合体。系统的有效度除与系统类型有关外，还与维修情况有关，一般只配备一组维修人员，如果系统在任务阶段各单元均可即时修复，则可靠性模型就成为有效性模型。
技术：18851718517
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