鄭飛雄

（廣西晶聯(lián)光電材料有限責(zé)任公司，廣西 柳州 545036）

0 引言

在現(xiàn)代的粉末冶金、陶瓷及ITO靶材的粉體成型制造上，冷等靜壓機(jī)給予重要的技術(shù)支持，具有卓越的表現(xiàn)。增壓系統(tǒng)、卸壓系統(tǒng)是冷等靜壓機(jī)的核心部分，而增壓器內(nèi)部密封環(huán)的結(jié)構(gòu)往往決定增壓系統(tǒng)的效率高低；減少冷等靜壓機(jī)在使用過程中增壓器的故障率，通過改進(jìn)大幅延長(zhǎng)了冷等靜壓機(jī)檢修周期，降低了經(jīng)常停產(chǎn)維修的時(shí)間成本，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率[1]。本公司有一臺(tái)天津某公司2007年生產(chǎn)制造CIP710/2500/300W型冷等靜壓機(jī)，經(jīng)長(zhǎng)期使用，隨著生產(chǎn)任務(wù)的增大，設(shè)備使用日益頻繁，逐步發(fā)現(xiàn)存在著因液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，存在較嚴(yán)重缺陷。其主要表現(xiàn)為：①增壓器高低缸經(jīng)常產(chǎn)生泄漏，嚴(yán)重時(shí)無法加壓到規(guī)定壓力。加壓時(shí)間過長(zhǎng)，生產(chǎn)效率偏低。②卸壓閥的閥芯、閥座因頻繁使用，極易產(chǎn)出磨損和裂紋，使用壽命偏短，嚴(yán)重影響設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率。③液壓管路布置零亂，插裝閥組噪音大，泄漏多，維修不便?；谠瓑簷C(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)以上缺陷較嚴(yán)重，單項(xiàng)更換部件不能根本解決問題，以保證正常生產(chǎn)秩序，提高生產(chǎn)效率，降低維修成本為原則進(jìn)行液壓系統(tǒng)的全面改造[2]。

1 改造項(xiàng)目

1.1 增壓器

（1）原冷等靜壓機(jī)缺陷。原冷等靜壓機(jī)加壓系統(tǒng)在無泄漏不帶制件時(shí)，正常加壓至250MPa需近40～50min，生產(chǎn)效率低下。其主要缺陷如下：

①原壓機(jī)加壓系統(tǒng)配置1臺(tái)60ml/r柱塞泵（配套電機(jī)55kW）和1臺(tái)?56增壓器，預(yù)加壓配置1臺(tái)葉片泵，設(shè)計(jì)流量過小，所有高壓管路通徑均過小，完全不能滿足大流量、快速加壓要求；高壓管為普通材料厚壁管，有較大安全隱患；

②增壓器整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，泄漏嚴(yán)重，使用壽命過低并易造成拉缸等重大事故。

③進(jìn)口及出口單向閥結(jié)構(gòu)不合理，為低壓閥密封結(jié)構(gòu)（臥式密封方式，自復(fù)位差），使用壽命低、不穩(wěn)定、故障率高；

④往復(fù)換向控制結(jié)構(gòu)不可靠，故障率高；

（2）增壓器升級(jí)改造。根據(jù)公司現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地，對(duì)其冷等靜壓機(jī)的加壓系統(tǒng)進(jìn)行改造，將拆除原有增壓器，更換增壓器，以便提高工作效率及降低維修故障。

（3）更換超高壓增壓器一臺(tái)（拆除原有增壓器）。根據(jù)公司現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地，實(shí)際不具備安裝雙液壓系統(tǒng)的位置（考慮維修空間）；主要是因?yàn)槿缙渲幸慌_(tái)增壓器發(fā)生故障需要維修時(shí)，由于空間限制不方便維修。且另外一臺(tái)增壓在工作時(shí)，維修人員無法維修安全性沒有保證（兩臺(tái)增壓器同時(shí)安裝一起的實(shí)際意義不大，并且增加了維修點(diǎn)和維修難度）；因此從經(jīng)濟(jì)性、維修便捷性、效率性等幾方面考慮；將公司拆除原有增壓器，更換增壓器和原有的主泵及其它液壓系統(tǒng)；這樣即提高設(shè)備工作效率減少維修率，且減少改造費(fèi)用及后續(xù)維護(hù)成本[3]。對(duì)其冷等靜壓機(jī)CIP710/2500/300 型設(shè)備的加壓系統(tǒng)進(jìn)行改造，以便提高工作效率及降低維修故障。

①增壓器由端頭、高壓缸、低壓缸、柱塞、支座、活塞、組合密封、高壓組合密封等等組成，高壓組合密封由支撐套、U型密封圈、外密封圈、內(nèi)密封圈、密封座組成。如圖1：

圖1 新增壓器裝配結(jié)構(gòu)圖

②增壓器的結(jié)構(gòu)采用柱塞式結(jié)構(gòu)，具備往復(fù)式增壓，增壓器主要密封采用徐州車氏密封的孔用方型圈，軸用階梯圈，導(dǎo)向環(huán)，軸用 U 型滑環(huán)（可密封300Mpa)，及SFB 密封圈和鋁青銅密封圈。主密封采用復(fù)合材料（標(biāo)準(zhǔn)件），壽命≥10000缸次，減少磨損，更換方便。通孔高壓缸及進(jìn)出口閥端蓋拉桿式設(shè)計(jì)，消除爆裂隱患。

③增壓器的大活塞直徑為 240，柱塞直徑為 60，增壓器的驅(qū)動(dòng)比為 1:15，增壓器工作到 300Mpa 主泵的驅(qū)動(dòng)壓力不超過 22Mpa，驅(qū)動(dòng)壓力小可以使管路的沖擊小，這樣密封的使用壽命相對(duì)較高。

④增壓器的換向發(fā)訊采用壓差發(fā)訊方式，實(shí)現(xiàn)無觸點(diǎn)發(fā)訊。保壓時(shí)，如出現(xiàn)壓力下降，在下降至設(shè)定的工作壓力下限時(shí)，增壓器開始工作，自動(dòng)補(bǔ)壓至設(shè)定工作壓力值后停止。壓機(jī)調(diào)試驗(yàn)收時(shí)，在300s保壓時(shí)間內(nèi)，壓力降不大于3MPa。

2.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

（1）由驅(qū)動(dòng)泵組、液壓控制泵組、換向閥組、插裝閥組，油箱、冷卻加熱和過濾系統(tǒng)等組成。

（2）更換主泵，配置1臺(tái)驅(qū)動(dòng)增壓器增壓的驅(qū)動(dòng)泵。把原來流量60ml/r，的斜盤式柱塞泵更換為80ml/r的華德AV80柱塞泵，主要用于驅(qū)動(dòng)增壓器，從而提高工作效率。

（3）換向閥組用于增壓器往復(fù)換向、回油和油路控制。更換泰豐大通徑插裝閥系統(tǒng)，增大流量、保證動(dòng)態(tài)性能可靠、集成化、降低驅(qū)動(dòng)噪音。

2.3 增加一套高壓閥組

高壓閥組由閥體、閥座、閥芯、陶瓷球、接頭、控制油缸等組成，其主要功能是預(yù)加壓及從此處抽水。將下塞原抽水閥體取消，從此處用連接法蘭及高壓管路引到高壓閥體。

2.4 卸壓閥

卸壓閥是等靜壓機(jī)的核心部件，它關(guān)系著設(shè)備能否正常升壓到卸壓的整個(gè)過程，對(duì)于設(shè)備的安全使用起著至關(guān)重要的作用。

（1）原有卸壓閥設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理。其結(jié)構(gòu)為低壓閥密封結(jié)構(gòu)（臥式密封方式，自復(fù)位差），不適合高壓密封要求。

①表現(xiàn)為使用壽命低、密封性能不穩(wěn)定、故障率高，維修頻繁。

②卸壓閥未配置可調(diào)節(jié)流閥，卸壓速度不可控；僅能靠更換錐面密封孔徑大小改變流速，更換不方便，易造成堵塞。

③卸壓閥常泄漏，且速度過快，升壓過程中泄漏嚴(yán)重，造成設(shè)備不能加上壓。

④保壓效果差，保壓幾秒鐘就掉壓到補(bǔ)壓壓力，易造成壓制制件合格率不高。

⑤無手動(dòng)卸壓閥，存在斷電不能手動(dòng)卸掉缸內(nèi)壓力，存在安全隱患。

⑥高壓管采用焊接工藝，完全不符合超高壓設(shè)備的管路連接工藝，在工作過程中有可能會(huì)存在焊點(diǎn)爆裂的嚴(yán)重安全隱患且管路凌亂，復(fù)雜，外觀雜亂。

（2）改造配置。卸壓閥組由常開式手動(dòng)閘閥、液控單向閥、爆破閥等組成，將充液、加壓、卸壓、抽液等進(jìn)出油路匯流于此，以簡(jiǎn)化管路，提高安全。

常開式閘閥可在維修時(shí)手動(dòng)關(guān)閉，防止壓制缸中工作介質(zhì)向外泄漏而影響維修工作。液控單向閥在加壓時(shí)關(guān)閉，當(dāng)卸壓完成開始抽液時(shí)，自動(dòng)開啟。

爆破閥在壓力超壓時(shí)自動(dòng)爆破，保證壓機(jī)和安全生產(chǎn)。

①液控單向卸壓閥。液控單向卸壓閥采用川西機(jī)械廠單介質(zhì)設(shè)備的卸壓閥結(jié)構(gòu)。川西機(jī)械使用該結(jié)構(gòu)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)多家企業(yè)的冷等靜壓機(jī)上使用，反映使用情況良好，維修頻率低，控制穩(wěn)定，保壓效果好等特點(diǎn)[4]。

②常開式閘閥（手動(dòng)卸壓閥）。采用氧化鋯球與錐面墊機(jī)械式鎖緊密封結(jié)構(gòu)，配有手輪操作，開關(guān)靈活方便，保證設(shè)備在緊急情況下能及時(shí)卸載掉高壓容器內(nèi)的壓力，保證設(shè)備與人員的安全。

2.5 管路布局

原高壓管采用焊接工藝，完全不符合超高壓設(shè)備的管路連接工藝，在工作過程中有可能會(huì)存在焊點(diǎn)爆裂的嚴(yán)重安全隱患且管路凌亂，復(fù)雜，外觀雜亂。卸壓閥從增壓器高壓管路上分出高壓三通連接卸壓閥，連接方式全部采用高壓螺母連接。增壓系統(tǒng)高壓管路連接均采用螺紋連接，密封結(jié)構(gòu)為金屬硬密封結(jié)構(gòu)[5]。拆除原來的卸壓閥高壓管，把原來的高壓管路接頭用堵頭堵上，改造后的管路清晰明了，簡(jiǎn)單易維護(hù)[6-8]?？刂朴凸芨鼡Q成鋼絲軟管，方便連接，拆卸方便快速。

3 結(jié)語

改造后冷等靜壓機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，降低故障率和維修時(shí)間，從而提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，節(jié)約維修成本。①采用獨(dú)立的充液和預(yù)加壓水泵，獨(dú)立的高壓增壓器驅(qū)動(dòng)配置方式，有效提高驅(qū)動(dòng)泵壽命和生產(chǎn)效率,實(shí)際使用過程中，升壓耗時(shí)22分鐘，大大少于改造前的40分鐘。②驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)、輔助控制系統(tǒng)等各自獨(dú)立的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，有效提高增壓器、泵、電磁閥、高壓閥組及密封的使用壽命。原增壓器平均每2個(gè)月要進(jìn)行更換增壓器高壓缸內(nèi)部的密封件；而改造后新增壓器只需每年正常檢修更換高低壓缸相應(yīng)的密封件一次，大大提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約維修成本。③卸壓閥閥芯和閥座使用壽命更長(zhǎng)。在改造前，閥芯和閥座基本上每周更換一次，改造以后，則每?jī)蓚€(gè)月才更換一次。