本文概述
液壓站是工業(yè)生產(chǎn)中重要的一種裝置設(shè)備，它是由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、液壓泵、油箱、節(jié)流閥、溢流閥等構(gòu)件在一起的系統(tǒng)，根據(jù)驅(qū)動(dòng)要求流向、壓力和流量供油，適用于各個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置機(jī)械上，可以實(shí)現(xiàn)各種規(guī)定的操作工作，廣泛用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域及汽車制動(dòng)上。
液壓站的*主要功能就是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能，按系統(tǒng)要求來(lái)為不同的部件提供壓力、流量和方向控制等許多功能。在工業(yè)、工程機(jī)械、海洋船舶、冶金、航空等領(lǐng)域之內(nèi)運(yùn)用特別廣泛。是保證個(gè)機(jī)械裝置系統(tǒng)安全運(yùn)轉(zhuǎn)的重要設(shè)備之一。
近年來(lái)，液壓傳動(dòng)技術(shù)也在不斷發(fā)展和完善之中，各種先進(jìn)的比例控制技術(shù)陸續(xù)用于液壓站的調(diào)壓，配合上新穎、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，成為各類生產(chǎn)企業(yè)液壓系統(tǒng)的*佳選擇，為設(shè)備運(yùn)行提供穩(wěn)定可靠的動(dòng)力支持。本例中涉及的業(yè)主公司4300mm生產(chǎn)線液壓站有油箱35個(gè)，因密封破損、油管破裂造成的油品消耗*大。液壓站的油箱液位采用磁性開(kāi)關(guān)檢測(cè)，存在漏油發(fā)現(xiàn)不及時(shí)、信號(hào)誤報(bào)等現(xiàn)象，不僅影響生產(chǎn)，還對(duì)安全生產(chǎn)造成穩(wěn)患。為及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏油現(xiàn)象，在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上增加模擬量液位計(jì)并增加連鎖、報(bào)警等功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)油箱液位的實(shí)時(shí)監(jiān)控，減少了油品的消耗。
液壓系統(tǒng)漏油對(duì)生產(chǎn)、設(shè)備的影響很大，會(huì)造成生產(chǎn)停產(chǎn)、設(shè)備損壞，油品消耗也相應(yīng)增加。本文闡述了通過(guò)增加模擬量液位計(jì)(保溫水箱液位計(jì)(傳感器))及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏油進(jìn)而減少油品消耗所做的改造優(yōu)化工作。

1原液壓站所液位檢測(cè)情況
液壓系統(tǒng)是保障壓機(jī)與裝卸機(jī)正常、準(zhǔn)確動(dòng)作的關(guān)鍵，油箱用來(lái)儲(chǔ)存保證液壓系統(tǒng)工作所需的油液的容器，要保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作，油箱內(nèi)油品必須能夠保證在一定的液位范圍。
油箱液位檢測(cè)，目前都是通過(guò)磁性開(kāi)關(guān)檢測(cè)。磁性開(kāi)關(guān)是一種利用磁場(chǎng)信號(hào)來(lái)控制的線路開(kāi)關(guān)器件，也叫磁控開(kāi)關(guān)。每個(gè)油箱使用四個(gè)磁性開(kāi)關(guān)，分別對(duì)應(yīng)高、正常、低和空四個(gè)位置。液位低于設(shè)定值時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)發(fā)出指令并聲光報(bào)警，提示操作人員液位異常，當(dāng)液位降到空液位時(shí)，液壓站所有液壓泵停機(jī)。

在實(shí)際使用過(guò)程中，液位開(kāi)關(guān)只能設(shè)置到某一固定值，當(dāng)供油管路出現(xiàn)破損或密封損壞造成油品損失，液壓供油壓力*低要在160Pa以上，若未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，油箱液位會(huì)繼續(xù)下降，直至降到跳站液位，出現(xiàn)漏油故障時(shí)油品消耗很大。若此時(shí)磁浮子磁性減弱、磁浮子表面附著雜物或磁性開(kāi)關(guān)故障，不能返回信號(hào)時(shí)，會(huì)造成更多油品損耗，甚至出現(xiàn)油箱油品跑空，供油泵吸空現(xiàn)象發(fā)生，輕則造成電機(jī)過(guò)熱跳電，重則造成供油泵燒毀，給生產(chǎn)和設(shè)備造成較大損失。
2 模擬量液位的安裝和使用
2.1 磁致伸縮傳感器
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，自動(dòng)化人員結(jié)合油箱的液位檢測(cè)特點(diǎn)，提出使用磁致伸縮傳感器檢測(cè)液位。保溫水箱液位計(jì)利用磁性浮子隨液位浮動(dòng)進(jìn)行工作，但其工作原理與浮球液位計(jì)完全不同。
保溫水箱液位計(jì)(傳感器)，通過(guò)內(nèi)部非接觸式的測(cè)控技術(shù)精確地檢測(cè)活動(dòng)磁環(huán)的絕對(duì)位置來(lái)測(cè)量被檢測(cè)產(chǎn)品的實(shí)際位移值的；由于作為確定位置的活動(dòng)磁環(huán)和敏感元件并無(wú)直接接觸，因此傳感器可應(yīng)用在*惡劣的工業(yè)環(huán)境中，不易受油漬、溶液、塵?；蚱渌廴镜挠绊?。此外，傳感器采用了高科技材料和先進(jìn)的電子處理技術(shù)，因而它能應(yīng)用在高溫、高壓和高振蕩的環(huán)境中。傳感器輸出信號(hào)為絕對(duì)位移值，即使電源中斷、重接，數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失，更無(wú)須重新歸零。由于敏感元件是非接觸的，就算不斷重復(fù)檢測(cè)，也不會(huì)對(duì)傳感器造成任何磨損，可以大大地提高檢測(cè)的可靠性和使用壽命。現(xiàn)場(chǎng)安裝的傳感器如圖2所示：

2.2壓差式液位計(jì)
使用保溫水箱液位計(jì)(傳感器)能夠精準(zhǔn)測(cè)量油箱液位，精度可達(dá)到毫米級(jí)，但其費(fèi)用非常高。為降低備件成本同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)液壓站油箱液位全部模擬量檢測(cè)，又采用了壓力傳感器檢測(cè)油箱液位。在油箱底部安裝一個(gè)壓力變送器模仿靜壓式液位變送器，通過(guò)液位和壓力之間的換算關(guān)系轉(zhuǎn)換成液位。而此種方法利用公式p=ρg h計(jì)算得出，因油品經(jīng)過(guò)設(shè)備運(yùn)行一周再回到油箱會(huì)伴隨部分水，兩者密度不同，所以計(jì)算出來(lái)的液位會(huì)存在一點(diǎn)偏差。但是在生產(chǎn)中，液位并不是需要精準(zhǔn)到需要毫米級(jí)的精度，存在的偏差不會(huì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行造成嚴(yán)格意義上的影響。現(xiàn)場(chǎng)安裝的壓力變送器如圖3所示：

2.3 模擬量液位計(jì)的控制系統(tǒng)
液壓站站所監(jiān)控畫(huà)面在監(jiān)控值班室，使用西門子WinCC軟件編程，能直觀觀察站所設(shè)備運(yùn)行情況，包括電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速，閥門開(kāi)關(guān)狀態(tài)，供油壓力，油箱溫度，油箱液位等。
液壓站的控制使用羅克韋爾的控制系統(tǒng)RSLogix5000軟件編程。RSLogix5000是美國(guó)羅克韋爾自動(dòng)化有限公司開(kāi)發(fā)的用于對(duì)其公司PLC產(chǎn)品編程的軟件[2]。它具有靈活的梯形圖編輯器、拖放式操作、統(tǒng)一的項(xiàng)目查看、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)編輯器等特點(diǎn)。
AB所使用的網(wǎng)絡(luò)類型都是開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)，可以與其他公司的產(chǎn)品做到很好的兼容，AB控制層網(wǎng)絡(luò)采用ControlNet網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)是一種高性能的工業(yè)局域網(wǎng)，具有開(kāi)放性、高效率、多功能、確定性和可重復(fù)性、靈活性等特點(diǎn)，擴(kuò)展性*強(qiáng)，可共享I/O，并具有強(qiáng)大方便的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，診斷功能及可靠性。
模擬量液位能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)液位，通過(guò)變送器轉(zhuǎn)換成4-20mA的工業(yè)電流信號(hào)，經(jīng)模擬量模塊采集后顯示成油箱液位，操作人員能夠?qū)崟r(shí)觀察液位高度及其變化情況。
3 模擬量液位計(jì)改造前后對(duì)比
改造前每個(gè)油箱液位只能單獨(dú)查看，而加熱爐、粗軋機(jī)、精軋機(jī)、精整線的液壓站所監(jiān)控畫(huà)面又在不同的工程師站，出現(xiàn)報(bào)警也只能單獨(dú)查看。發(fā)生故障時(shí)要在不同的主機(jī)之間切換，增加了操作人員的工作量，同時(shí)增加了故障查找時(shí)間。改造后將所有液壓站液位監(jiān)測(cè)都集中在一臺(tái)監(jiān)控畫(huà)面上，并制作了液位顯示畫(huà)面，在一個(gè)監(jiān)控界面上能夠同時(shí)實(shí)時(shí)的觀察所有站所的液位情況。
監(jiān)控畫(huà)面采用WinCC軟件編程，與AB公司PLC之間的通訊通過(guò)OPC通訊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變量的采集和輸出。
改造前，液位設(shè)定需要在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)液位開(kāi)關(guān)逐個(gè)調(diào)整，即費(fèi)時(shí)又費(fèi)力；改造成模擬量液位計(jì)后在監(jiān)控畫(huà)面做了液位設(shè)定對(duì)話框，操作人員可從“液位設(shè)置”對(duì)話框中調(diào)整，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際液位填充不同的數(shù)值?？?*進(jìn)行調(diào)整，程序中根據(jù)液位設(shè)定進(jìn)行連鎖報(bào)警或跳站，在出現(xiàn)故障時(shí)并根據(jù)生產(chǎn)情況調(diào)整，在設(shè)備故障處理完不能及時(shí)加油時(shí)可調(diào)整設(shè)定值保證生產(chǎn)進(jìn)行，之后再進(jìn)行補(bǔ)油工作，這樣能夠提高生產(chǎn)效率。
同時(shí)在現(xiàn)有監(jiān)控的基礎(chǔ)上增加了語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)，當(dāng)液壓站所液位低到設(shè)定值會(huì)語(yǔ)音播報(bào)相應(yīng)站所的故障情況及報(bào)警信息。保溫水箱液位計(jì)(傳感器)液壓站模擬量液位計(jì)整合畫(huà)面如圖4所示：

增加模擬量液位計(jì)后，避免了以往使用液位開(kāi)關(guān)只能檢測(cè)固定設(shè)定值的返回信號(hào)，生產(chǎn)中容易造成油品的浪費(fèi)。同時(shí)，安裝模擬量液位計(jì)后可實(shí)時(shí)觀察液位變化情況，根據(jù)每天觀察液位變化情況，也可以反向推出哪個(gè)站所供油系統(tǒng)存在問(wèn)題，可以有針對(duì)性的查找設(shè)備運(yùn)行情況，*大的減少了油品的消耗。
4 結(jié)束語(yǔ)
*秦公司利用現(xiàn)有自動(dòng)化設(shè)備和硬件條件，增加了液壓站及潤(rùn)滑站所的油箱液位檢測(cè)，實(shí)時(shí)的觀察液位變化情況，精準(zhǔn)的測(cè)量液位，減少了操作人員的工作量，縮短了設(shè)備停機(jī)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。通過(guò)設(shè)備的改造，實(shí)現(xiàn)了液位變化的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可為液壓系統(tǒng)設(shè)備故障提前預(yù)警，減少了大量油品的浪費(fèi)，增加模擬量液位計(jì)后油品消耗降低了40%。