脱水压力机液压系统变送器

小巧型压力变送器采用高性能的感压芯片，配合先进的电路处理和温度补偿技术，将压力变化转化为线性的电流或电压信号。产品体积小巧，易于安装，采用不锈钢外壳隔离防腐，适于测量与接触部分材质相兼容的气体和液体等介质，它可以用来测量表压、负压。本产品广泛应用于水厂、炼油厂、污水处理厂、建材、轻工、机械等工业领域，实现对液体、气体、蒸气压力的测量。

产品特点：

•不锈钢一体化结构、可适应恶劣环境；

•体积小、精度高、性价比高、稳定性好；

应用领域：

•对液体、气体和蒸气相关数据的测控

技术参数：

•测量范围：-0.1-0-200MPa

•过载极限：额定量程的1.5-3倍

•综合精度：0.5%FS 1.0%FS

•输出信号：4-20mA、0-5V、1-5V、0-10V、0.5-4.5V

•输出电压：12-36VDC

•介质温度：-20-80℃

•储存环境：-40-85℃≤95%RH

•稳定性：0.2%FS年

•过程接口：M20*1.5、G1/2、G1/4

•电气接口：防水接头（IP68） 赫斯曼接头

产品尺寸：

脱水压力机液压系统的设计与仿真：

根据织物工业脱水的特点及要求,设计脱水压力机的液压系统。采用基于蓄能器和增压缸的增压保压回路,增加了液压缸的工作压力;在液压缸工作压力较高而流量较小的时候,对液压系统卸荷,降低了系统的发热量;采用压力变送器和比例溢流阀,能实时监测和调节系统压力。以西门子S7-200 SMART PLC为控制核心设计了脱水压力机的控制系统。利用AMESim软件对液压系统进行仿真,为降低液压系统模型的复杂程度,对系统进行了简化,设置了元件的参数,运行后得到了系统的压力特性曲线。结果表明,液压系统满足脱水压力机的设计要求。

随着居民人均可支配收入进一步增加,人们对服装的需求已不再是传统的保暖和够穿,“时尚”成为了人们对服装要求的一种元素。不同季节,不同场合,不同环境,都需要不同的衣服,所以服装的总需求量在不断地增加。制衣行业需要有快速的制造能力来满足市场的需求,而织物脱水是织物清洗后的一个关键步骤。传统的滚筒式脱水是通过滚筒高速转动所产生的离心力来降低织物中的含水率,这种脱水方式已经不能满足制衣厂的需求:高速转动的滚筒会给操作人员带来安全隐患;脱水机工作周期长,从织物装载、脱水到取出织物需要近半小时的时间;操作人员需要用手取出织物,劳动强度大,自动化水平低;织物含水率高,干燥时间长;不同材料、不同数量的织物,这种脱水机不能控制脱水时的离心力。制衣厂迫切需要一种自动化程度高、运行平稳、脱水效果好、效率高的新型脱水机来满足生产的需求。脱水压力机是一种新型的自动脱水设备,使用液压系统,具有传动平稳、功率质量比大、输出压力大等特点,使用之后可有效改善工人的劳动强度、节约厂房用地、提高企业的生产率。

1 脱水压力机的工作原理

脱水压力机是机电液一体化设备,脱水对象是清洗后的成品织物,设计有预脱水和终脱水两个工位:1号工作位是预脱水工位,2号工作位是终脱水工位。含水织物通过输送带装载到停在1号工作位的织物缸,按下启动按钮后,预脱水工作头快速下行,利用较小的压力快速脱去织物中的大部分水,减小织物的体积后抬起到初始位置,此时可以装载下次织物;织物缸运行到2号工作位,打开织物缸,织物留在2号工作位,织物缸退回1号工作位后,终脱水工作头下行加压保压再次脱去织物中水分,该工位的脱水效果直接决定了织物终的含水率,所以工作压力大、保压时间长。

2 脱水压力机的设计

脱水压力机由机械、电气、液压三部分组成。电气控制液压,液压驱动机械元件,传感器把机械元件的动作和位置反馈给电气控制系统。设备工作过程中的实时数据信息通过人机界面(触摸屏)反馈给操作者,操作者还可以通过人机界面改变电气控制系统的参数,进而改变机械元件动作的速度、方向和行程。

2.1 脱水压力机的液压系统

(1)液压系统的设计要求

脱水压力机两个工作头的直线运动是通过液压缸的伸缩来实现。预脱水工作头的工作压力小,运行时间短,不需要保压;终脱水工作头的工作压力大,保压时间长(约4 min)。考虑织物的运送和装载时间,预脱水工作头运行等待时间大于5 min,两个工作头基本上不存在同时运行的情况。另外终脱水工作头有保压时间,需要保压回路来对液压泵卸荷,降低系统的发热量,减小系统的能量消耗。因此,即便两个工作头存在同时运行的情况,也能保证终脱水工作头的工作压力和保压时间,从而保证脱水后织物的含水率。针对不同材料的织物,工作头的压力(液压系统压力)要能够方便快捷地调整。

(2)液压系统的回路设计

根据脱水压力机的工作要求,设计如图2所示液压系统原理图。

液压系统的优点:采用比例溢流阀,通过控制驱动电流即可控制系统的压力;采用电液换向阀,有效降低高压换向时的液压冲击,减小液压震动和噪声;采用两个节流阀,能够起到先泄压再换向的作用,有效缓解液压冲击;采用带蓄能器的保压回路,在保压时液压泵卸荷,蓄能器向系统提供液压油,维持系统的压力;采用增压回路,系统的压力越高对液压元件的密封性要求越高,增压回路可以增加部分回路的压力;采用hualu/华陆压力变送器,控制系统实时检测液压系统回路的压力,并且在保压之后的换向时做到先泄压再换向。

(3)液压系统的运行

初始化。初始化是脱水压力机开机后的一个步骤,主要是启动液压油泵,把两个工作头都抬到高位置,设备进入正常运行状态。

预压工作头下行。3YA通电,比例溢流阀通入电流,液压油经过电磁换向阀17进入液压缸18上腔,液压缸18下腔的液压油经过电磁换向阀17回油箱,液压缸18活塞杆伸出。

预压工作头上行。4YA通电,比例溢流阀通入电流,液压油经过电磁换向阀17进入液压缸18下腔,液压缸18上腔的液压油经过电磁换向阀17回油箱,液压缸18活塞杆缩回。

终脱水工作头下行。1YA通电,比例溢流阀通入电流,液压油经过电液换向阀5、二位三通电磁阀6进入液压缸16上腔,液压缸16下腔的液压油经过电液换向阀5回油箱,液压缸16活塞杆伸出。

增压。压力变送器7检测到的压力达到比例溢流阀4设定的压力值后,1YA、5YA、7YA通电,比例溢流阀通入电流,液压油经电液换向阀5、二位三通电磁阀6进入增压缸12的右腔和蓄能器10,液压缸16上腔压力升高。

保压。压力变送器7检测到的压力达到系统所需要的压力,1YA断电,比例溢流阀断电,液压泵2卸荷,蓄能器10补充液压缸16中的泄漏并维持高压。

一次泄压。保压时间到后,所有电磁阀均断电,增压缸12右腔的液压油经二位三通电磁阀11、节流阀9,开始泄压。

二次泄压。压力变送器8检测到的压力为零时,6YA通电,增压缸12右腔和液压缸16上腔的液压油经电磁开关阀13、节流阀14,完全卸载液压缸16上腔的压力。

终脱水工作头上行。压力变送器7检测到的压力为零时,2YA通电,比例溢流阀通入电流,液压油经过电液换向阀5进入液压缸16下腔,液压缸16上腔的液压油经液控单向阀15或二位三通电磁阀6和电液换向阀5回油箱,液压缸16活塞杆缩回。液压系统运行时各个电磁阀的通电顺序见表1。

2.2 脱水压力机控制系统的设计

如图3所示:脱水压力机的控制器采用西门子S7-200 SMART PLC,根据系统输入/输出信号的数量和类型,选择型号为ST40的CPU,具有24个数字量信号输入端口和16个数字量输出端口;选择型号为EM AM03的模拟量扩展模块,具有2个模拟量输入端口和1个模拟量输出端口。液压系统电磁阀线圈的驱动电压为AC220V,而PLC的输出信号为DC24V,中间的转换电路主要由中间继电器、直流接触器、交流接触器等器件组成;比例溢流阀控制电流的范围为0～820 mA,EM AM03的输出信号范围为0～20 mA,中间设计有放大电路。

3 脱水压力机液压系统仿真

通过AMESim软件建立脱水压力机的液压系统模型,对其工作特性进行仿真,是分析液压系统简单有效的办法。为降低建模的难度和仿真模型的复杂程度,脱水压力机的油泵电机等元件从Mechanical库中选用,电磁阀的控制信号从Signal库中选用,液压系统中的大部分元件都从Hydraulic库中选取。用三位四通电磁阀取代三位四通电液换向阀,把电磁开关阀和溢流阀并联来代替比例溢流阀,把电磁开关阀和单向阀并联来代替液控单向阀,用信号给定的时间取代压力变送器。库中没有增压缸的模型,采用文献中给出的增压缸的模型,系统模型如图4所示。

从图5所示的液压系统的压力特性曲线可以看出：主要液压动力元件(油泵和液压缸)的压力变化相对平稳,液压震动小,增压缸可以将5 MPa的压力增加到25 MPa,增压效果明显。

4 总结

脱水压力机是为织物脱水设计的机电液一体化设备,实现了织物脱水的设计要求,采用增压缸的增压回路,增压效果明显。基于西门子S7-200 SMART PLC模拟量模块和比例溢流阀的系统压力控制,满足了不同材质织物的脱水需求,设备自动化程度高,劳动强度低,满足织物脱水的工业化需求。