印 明 苑士泽 谢 赛

（北京天地玛珂电液控制系统有限公司，北京 101300）

柱塞往复高压泵通常由机械卸荷阀控制压强变化[1]。通过调节卸荷阀调压螺栓设定压强阈值，系统压强达到阈值时开启卸荷阀，此时为空载状态，电机空载运行不停机。系统压强小于阈值时关闭卸荷阀，此时为负载状态，电机负载运行持续提高供液压强。通常，泵站基本都是按照持续运行工况进行设计的。但是，功率大的泵站运行过程中会更加耗电，且会产生更大的噪声和热量，而这些高消耗、高噪及高热都是使用者不想要的[2]。为了尽可能消除这些不利因素，本文以笔者公司设计的泵站自动间歇式供液运行系统为例进行研究和实践，既满足了阀类检验的供液需求，又能极大地减少电能消耗，且可避免产生不必要的噪声和热量。本文将按照技术要求分析，总体设计方案，并对电控设计方案和实际运行情况进行详细说明。

1 技术要求分析

设计的泵站自动间歇式供液运行系统主要为自产的小流量电磁换向阀提供高压液，主要的相关参数如表1 所示[3]。

表1 服务对象参数

针对服务对象，该系统需满足如下技术要求[4-7]：

（1）泵站公称压强大于45 MPa；

（2）流量大于10 L·min-1；

（3)压强控制方面，要求配备电磁卸荷，保证泵压在4 ～40 MPa 稳定调节，而调压精度控制为±1 MPa；

（4）配有安全阀可实现过压保护，有压力表或数显压力表可实时显示泵压；

（5）箱式设计，距设备1 m 处测量，噪声应小于75 dB；

（6）配备20 L 容量、40 MPa 压强的蓄能器，提供压强存储延长启动间隔；

（7）液箱容积大于20 L，配有液位传感器；

（8）配有温度传感器，实现温度监控；

（9）配有压力传感器，实时监控压力变化；

（10）配有检验液回收过滤装置，保障系统自动运行时检验液回路闭环。

2 总体技术方案

2.1 泵站自动间歇式供液运行系统液压原理

供液运行系统液压原理，如图1 所示。检验液由泵站水箱1 存储，并由温度传感器2 和泵箱液位传感器3 监控水箱温度和液位。若温度高于60 ℃或液位低于保险液位，则由程序控制强制停止高压泵启动。检验液经过截止阀4 供给柱塞5 往复高压泵。启动高压泵后，经过机械卸荷阀6 进行压强限制。电磁卸荷阀7 由程序控制开启和关闭，达到自动调压的目的。一般机械卸荷阀调压高于使用压强并低于公称压强。高压液经过进液单向阀8 后为蓄能器9 充液，由压力传感器10 实时监控液源压力，同时为检验工位提供高压液源进行检验工作。检验过程中，检验回路产生的回液及拆装工件产生的检验废液经过一级过滤器11 流向过滤水箱13 存储起来。过滤水箱13 由滤箱液位传感器12 进行液位实时监控。当液位为高液位时，启动过滤水泵14，经过二级过滤器15 并通过回液单向阀16回收于泵站水箱1。当滤箱液位传感器12 监控到低液位时，由程序强制关闭过滤水泵14，以防止水泵空转。整个液压系统可实现全自动控制，废液过滤回收装置也可更好地节约能源，并减少后续补液换液等维护工作。

2.2 泵站运行工艺流程

泵站循环流程如图2 所示，高压泵的启动和停止可由人工主动干预，运行后可通过程序实现自动启停运行。开机时，由人工开启泵循环按钮，先开启电磁卸荷阀，3 s 延时后启动泵站，实现高压泵空载运行。空载运行10 s 后，关闭电磁卸荷阀，高压泵增压供液运行，实时监控系统压强。当系统压强达到32 MPa时，开启电磁卸荷阀，泵站空载运行不再增压，此后实时监控系统压强。因检验工位工作时要消耗系统压强，当监控压强在15 s 内低于28 MPa 时，说明检验工位处于工作高峰，此时需要及时补充压强。例如，此时可将电磁卸荷阀关闭，高压泵处于增压运行状态为系统补充压强[8]。当系统压强达到32 MPa 时，开启电磁卸荷阀，高压泵空载运行。当15 s 后系统压强还大于28 MPa 时，说明检验工位不处于工作高峰或处于空闲状态，此时需要关闭高压泵以减少不必要的能源消耗，同时在高压泵停机后延时1 s 关闭电磁卸荷阀。实时监测系统压强，系统压强若大于28 MPa 时，始终保持电磁卸荷阀关闭状态，而高压泵也保持停机状态。当系统压强小于28 MPa 时，开启电磁卸荷阀，同时判断泵站液压水位是否为安全位。若缺水，则关闭电磁卸荷阀不允许高压泵启动。若水位安全，则延时3 s 后启动高压泵，再延时3 s 后关闭电磁卸荷阀运行供液循环流程。当工作结束后，需要人工手动关闭泵站循环按钮，此时程序开启电磁卸荷阀，延时1 s后关闭高压泵，延时3 s 后关闭电磁卸荷阀完成泵站关机。如上所述，高压泵启动后一直在动态变化中自动运行，同时可满足所有情况的全自动运行，可在运行高峰时及时补压，也可在运行空闲时停机减排，实现智能化运行。

3 电控设计方案

电控系统以西门子S7-1200 PLC 为主控制器，以Profinet 总线为介质组态，进而实现机器人、气缸、电机、视觉、传感器和触摸屏等信息的通信和控制。泵站控制部分主要是硬件结构。可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC） 接 收 过滤水箱水位传感器的模拟量信号和泵站水箱缺水开关的开关量信号，通过缓启动控制泵站电机，通过交流接触器控制过滤水箱电机。经过对泵站控制部分主要控制流程的分析，得出如表2 所示的5 种水位情况，实现如图2 所示的循环控制工艺流程，编写PLC 程序控制泵站和过滤水箱自动运行，实现了泵站缺水自动从过滤水站补水及缺水报警或停止启动等保护功能。

表2 水位情况分析

4 实际运行情况

通过对泵站自动间歇式供液运行系统的技术要求分析，设计总体方案、电控方案等，并通过实践现场运用证明，设计的泵站自动间歇式供液运行系统已实现自动运行、循环补水、实时监控、缺水停泵以及异常报警等功能。泵站自动间歇式供液运行系统的设计，可为检验工作全自动化供液系统提供实际案例和完整的技术及工艺流程，填补了泵站自动循环运行的技术空白。