六面頂金剛石壓機採用二通比例調速器閥的技術升級論文

六面頂金剛石壓機採用二通比例調速器閥的技術升級論文

　　摘 要： 文章採用二通比例調速器閥對六面頂金剛石壓機的有關卸壓的液壓回路進行改造， 改造後取得了良好的效果， 降低了頂錘的消耗。

　　1、 前言

　　我公司是專業從事複合超硬材料的研發、生產、銷售和服務的高新企業， 主要生產石油鑽探金剛石複合片、金剛石拉絲模和切削用金剛石刀片。六面頂金剛石壓機是我國生產金剛石複合片 （PDC） 的主要裝置， 金剛石複合片是以金剛石微粉與硬質合金襯底為原料在超高壓高溫條件下燒結而成的複合超硬材料， 它具有金剛石的硬度與耐磨效能， 又具有硬質合金的強度與抗衝擊性能， 是製造石油與煤田鑽頭的卓越鑽齒材料。但這種產品對壓機的要求非常高， 穩定提高產品成品率及減少頂錘“放炮”現象是一項艱鉅的任務。所以， 把新工藝新技術應用到六面頂壓機上刻不容緩。

　　2、 概述

　　隨著石油鑽井技術的不斷提高， 高品質的金剛石複合片應用越來越廣泛， 同樣這對六面頂壓機的要求也越來越高。我國的六面頂壓機液壓系統的卸壓方式經歷了有功卸壓、一級無功卸壓和一級二級無功卸壓等方式， 但這樣的前提還是不能精準保證在超高壓狀態下的平穩卸壓。在超高壓狀態下的平穩卸壓速度不僅對高品質的金剛石複合片的質量影響非常大， 還對硬質合金頂錘的使用壽命至關重要。所以， 我公司裝置技術人員透過不斷探討與研究， 決定在其中一臺壓機上裝置一套二通比例調速閥及比例放大器， 進行試驗性改進。

　　3、 工作原理

　　比例調速閥主要有閥體、比例電磁鐵、控制節流口、壓力補償器、行程限制器及單向閥組成。在電氣控制上， 利用歐姆龍CP1H可程式設計控制器的一個D/A埠， 設定為0~10V輸出， 在軟體上編制出卸壓曲線和PID調節程式。D/A埠輸出的`0~10V電壓， 透過比例放大器的放大作用， 輸出可調的驅動電流到比例閥上。

　　4、 液壓回路改造圖及原理

　　原來卸壓過程是， 增壓器上腔是超高壓腔， 壓強約為100MPa, 要把超高壓腔裡面的壓力卸下來， 需要14CT電磁閥得電油路經過14CT電磁閥， 開啟11液控單向閥， 增壓器下腔的液壓油， 透過11液控單向閥， 到達12節流閥， 透過12節流閥回油箱， 當壓力下降到40MPa, 15CT電磁閥得電， 增壓器下腔的液壓油， 透過15CT電磁閥， 又透過13節流閥回油箱， 又為增壓器下腔的液壓油提供一條通道， 提高低壓時， 卸壓速度。這就是一級二級無功卸壓原理。這種卸壓方式高壓的影響時快， 低壓時慢， 對產品的質量， 特別是高階產品的質量有比較大。卸壓速速有人工調節， 卸壓的時間控制精度不高。 （圖1） .

　　改造後卸壓過程是， 有壓力卸壓曲線確定卸壓的時間， 每一秒需要卸壓多少， 由PLC發出指令到D/A埠， D/A埠輸出合適的訊號到比例放大器， 訊號放大後， 到達比例調速閥上， 來確定比例調速閥開口的大小， 這個是個動態的過程。壓力變送器實時反饋給PLC當前壓力的大小， 使得PLC不斷調整輸出模擬量的大小， 透過PID的調節作用自動調整， 使實際壓力與設定壓力基本接近， 從而實現平穩的卸壓。卸壓速度自動調節， 卸壓的時間控制精度很高。並且， 還保留原來的卸壓方式作為備用， 防止比例調速閥出現問題， 卸不了壓力， 造成安全事故。在程式上設計有卸壓方式的切換。 （圖2） .

　　圖2

　　5、 控制介面的設計

　　圖3

　　6、 使用效果

　　自我公司從第一臺φ750六面頂壓機上改造後使用， 效果非常好， 使我公司的高品質複合片質量得以大大提高， 打破了國外公司 （GE） 對高品質複合片的壟斷。採用比例調速閥裝置不僅可以保證複合片生產過程中的工藝要求及卸壓過程中的精確控制， 同時也大大延長了硬質合金頂錘的使用壽命。

　　參考文獻

　　[1]高殿榮。液壓工程師技術手冊第二版[M].北京：化學工業出版社， 2015

　　[2]北京華德液壓公司液壓閥件技術手冊[S].