气液阻尼缸对位系统在油品装车设施中的应用

李红伟　苏永帅　史宇科

中国石化洛阳分公司　河南　洛阳　471012

摘要：气液阻尼缸驱动的对位系统用于铁路槽车装车设施。它采用压缩空气作为动力源，结合应用气缸和油缸的优良特性，用气路控制液压阻尼系统实现行走对位系统自动化控制，消除传统的以气缸或液压油缸来驱动的小鹤管对位系统存在的的安全隐患。具有结构简单、安全可靠，速度可调，运行平稳的特点。

关键词：气液阻尼缸　活塞　刹车锁紧机构

Application of pneumatic-hydraulic damp cylinder alignment system in oil loader

Li Hongwei，Su Yongshuai，Shi Yuke

Luoyang Petrochemical Branch，SINOPEC，Luoyang 471012，China

Abstract：The alignment system driven by pneumatic-hydraulic damp cylinder is used for loader of railroad tanker.It combines with the merits of gas and oil cylinder and realizes the automatic control to the walking alignment system via gas path controlling hydraulic damp system with compressed air as power.Featuring simple structure，safe and reliable，regulated speed and stable operation，it eliminates the hidden danger in crane pipe alignment system.

Key words：pneumatic-hydraulic damp cylinder；piston；brake locking mechanism桁架式小鹤管是洛阳石化成品油铁路出厂轻油装车的主要设备，它的运行状况影响轻油装车的效率。传统的轻油小鹤管装车过程中行走对位小车运行不稳，行走速度过快，冲击力及惯性较大，造成小鹤管本体经常发生剧烈振动导致结构变形、重复对位、自爬撞坏设施等问题。通过调研了解到当前国内大部分同类企业小鹤管装车系统普遍存在着小鹤管对位不准确、难度大等问题均无法有效解决。轻油装车小鹤管气液阻尼缸驱动的对位设施运行平稳、操作方便。采用压缩空气作为动力源，结合应用气缸和油缸的优良特性，用合适的气路控制液压阻尼系统进行小鹤管对位操作，减少人为调整环节，满足匀速即停要求，消除原行走对位系统运行不平稳、多次对位、操作难度大等安全隐患。2.1　气液双介质阻尼缸对位系统的结构

该新型双介质行走对位系统主要由双介质阻尼缸、齿条、齿轮轴、轮、定位轮、刹车锁紧机构、小车架、联接架等组成（结构见图1）。1　铁路槽车装车小鹤管设施简介

铁路槽车装车小鹤管系统主要由气缸、水平移动小车、升降缸、输油管、油气回收管、密封盖等部件组成通过气缸驱动水平移动小车进行装车前对位，升降缸下降到槽车内装车和装完车后上升回位。水平移动小车通过气缸带动齿条上下运动，齿条带动齿轮轴驱动小车水平左右移动。鹤管液相软管和气相软管随鹤管升降调整位置输送介质和回收油气。传统的槽车装车小鹤管行走对位系统大多采用气缸或液压油缸来驱动行走小车水平移动对位。气缸由于空气压缩系数较大，小鹤管对位时行走小车运行不稳，对位过程中速度过快，无法一次精准对位，需多次重复对位，不断产生的冲击力造成鹤管结构变形或密封失效等导致鹤管滴漏油。并存在自动爬行易撞坏设施等安全隐患。停止后存在鹤管爬行现象。采用液压油缸来驱动小鹤管水平移动对位作业虽然运行平稳，速度可调，但需增加电路控制、液压泵、液压元件等液压系统相关设备设施，不仅投资成本和日常维护费用高，容易泄漏污染环境，且液压系统故障难以查找，检修难度大，对操作、检修人员技术水平要求较高。󰀔ġ୷ྡഀࠚᄩճสຂහࠒٲ෍图1 气液双介质对位系统结构图

采用压缩空气作为动力源，结合应用气缸和油缸的优良特性，用合适的气路控制系统，实现行走对位系统自动化控制，减少人为调整环节，满足平稳、匀速、即停要求。基于原行走小车及桁架基本结构不变，对驱动机构气缸进行技术创新，运用气源的安全可靠、低成本、无污染等优点与液压传动平稳的优良特性相结合，采用气液双介质阻尼缸驱动行走小车使小鹤管左右移动进行装车前对位作业。2.2　气液双介质阻尼缸

阻尼是指阻碍物体的相对运动、并把运动能量转化为热能或其他可以耗散能量的一种作用。阻尼器，是以提供运动的阻力，耗减运动能量的装置。利用阻尼来吸能减震不是什么新技术，在航天、航空、军工、枪炮、汽车等行业中早已应用各种各样的阻尼器（或减震器）来减振消能。从二十世纪七十年代后，人们开始逐步地把这些技术转用到建筑、桥梁、铁路等结构工程中，其发展十分迅速。气液阻尼缸又叫气液稳速缸是气缸内部结构中加入液压油，从而达到气缸的匀速运动.没有气缸的较大冲击。2　气液阻尼缸对位系统的技术应用

111

液体通过阻尼孔时因阻尼力将引起压力损失，导致阻尼孔进、出口之间产生压差△p:

技术研究适用于要求气缸慢速均匀运动的场合。气液双介质阻尼缸主要由液压缸、气缸和速度调节阀组成，液压缸与气缸在同一缸体内，其内设有一活塞杆，该活塞杆位于液压缸的一端固定有液压缸活塞、位于气缸一端固定气缸活塞，速度调节阀设在液压缸和气缸的中间部位，在液压缸上设有液压缸进排气孔、在气缸上设有气缸进排气孔。气液双介质阻尼缸按其组合方式的不同可分为串联式和并联式两种。受现场安装空间及技术条件限制，研发设施轻质油装车小鹤管水平移动采用串联式气液双介质阻尼缸（结构见图2）。△p＝p1－p2＝𝑆＝压差方向与流量方向一致。根据（2）式可得流量q：

𝐴0F8ηLq4π𝑅1 （2） 2016年第11期 （3）根据式（3）可知，流经阻尼孔的流量q只取决于阻尼孔进、出口之间的压差△p，可以改变液体流量q继而改变阻尼力。当通入压缩空气后，气缸活塞通过活塞杆带动液压缸活塞运动，这时在阻尼孔两端将产生压差，使液体沿阻尼孔流动。通过改变速度调节阀的开度将使流经阻尼孔的流量发生变化，从而使液压缸活塞及气缸活塞的运动速度随之变化，从而控制小车的运行速度。8ηL

q=

𝐴0𝑅12△p（3

2.3　气液阻尼缸驱动对位系统的原理

接通气源，气液双介质阻尼缸活塞上下移动，靠定位销带动齿条动作，齿条带动相配合的齿轮轴转动，齿轮轴带动小车轮滚动，通过联接架带动小鹤管左右移动进行对位作业。2.4　气液阻尼缸驱动对位系统的特点

通过采用气液双介质阻尼缸来替代常规对位小车的气缸或液压油缸。气液双介质阻尼缸结合应用了气压反应快与液压运行平稳的优良特性，将液压缸和气缸串联成一个图2　气液双介质阻尼缸结构图

整体，把两个活塞固定在一根活塞杆上。通过活塞上下往复运动带动齿条上下运动，相啮合的齿轮轴随之逆时针或顺时针转动，从而驱动行走小车在桁架轨道上水平左右移动完成鹤管对位作业。通过调整速度调节阀的开口量，可调节活塞杆的运动速度，进而控制鹤管水平左右移动对位速度；通过在对位行走小车主动齿轮轴加装小气缸驱动的刹车锁紧机构，实现一次精准对位。如图2所示，液压缸和气缸串联成一个整体，两个活塞固定在一根活塞杆上。当气缸左端供气时，气缸带动活塞向右运动，此时液压缸左腔排油，油液只能经阻尼缸速度调节小孔缓慢流入右腔。调节阀的开口量，可调节活塞杆的运动速度。当压缩空气经换向阀从气缸右腔进入时，液压缸右腔排油，通过小孔返回左腔。活塞杆与驱动齿条、齿轮轴连接，驱动小车左右平移。该阻尼缸利用阻尼小孔代替一般节流阀，达到简化设备节约成本的目的。根据有关试验：阻尼小孔的阻尼力为：8ηLq𝐴04π𝑅1

3　结束语

采用气液双介质阻尼缸驱动的行走对位系统确保轻质油装车小鹤管运行平稳，对位准确，并实现行走小车的刹车锁位。该项目的推广应用是轻质油装车小鹤管的一次革命，为国内轻质油装车小鹤管的首次技术创新应用。它的应用首先提高了作业效率，压缩铁路车辆在厂停时，提升社会资源利用率。其次是操作方便，降低职工劳动强度和操作难度，二人改为一人操作，降低人工成本。而且运行平稳，减少自动爬行等因素撞坏高报等附属设施问题，降低维修费用。人员由上车操作改为平台对位，消除安全隐患。孔时因阻尼力将引起压力损失，导致阻尼孔进、出口之间产生压差△p:

2

为流经阻尼孔的流量；A0为阻尼孔面积，A0 =πD/ 4；R1 F𝑆=

（1

（1）式中：η为液压油的动力粘度；L为阻尼孔的长度；q为阻尼孔半径，R1 =D/2。𝐴0F

8ηLqπ𝑅1F𝑆体通过阻尼孔时因阻尼力将引起压力损失，导致阻尼孔进、出口之间产生压差△p: 尼孔进、出口之间产生压差△p：量方向一致。根据（2）式可得流量q：

2－p＝＝△p＝p12𝐴𝑅4 （𝐴 π𝑅1q=01△p（3）0 𝑆

△p＝p液体通过阻尼孔时因阻尼力将引起压力损失，导致阻1－p2＝ ＝4 （2）

参考文献

[1]姚新，蒋幸幸.液压和气动[M].北京：中国人民大学

出版社，2001.

[2]李光明.多功能气液阻尼缸[M].山东：机械工业出版社，1998.

3）可知，流经阻尼孔的流量q只取决于阻尼孔进、出口之间的压差△p，可以改变液体流量

尼力。

缩空气后，气缸活塞通过活塞杆带动液压缸活塞运动，这时在阻尼孔两端将产生压差，使液动。通过改变速度调节阀的开度将使流经阻尼孔的流量发生变化，从而使液压缸活塞及气缸（上接第94页）度随之变化，从而控制小车的运行速度。

（2）压差方向与流量方向一致。根据（2）式可得流量q：8ηL

8ηLq液阻尼缸驱动对位系统的原理及特点

运转科学。预判勘测地段确实造成液位测量系统的影响，应尽量选择规避与解决该影响，选取科学方式来保证液位测量系统的有拥有良好的系统操作思维，才能真正的保证油井液位测量系统的应用科学。，气液双介质阻尼缸活塞上下移动，靠定位销带动齿条动作，齿条带动相配合的齿轮轴转动，

参考文献

[1]何鹏举.基于粒子群优化的油井液位测试多算法融

合研究及其应用[J].西安石油大学学报（自然科学版），2015，4：167-172.

[2]郭海清.声纳储油罐液位动态监测系统在塔里木油田试采现场的应用[J].钻采工艺，2015，6：106-107.

[3]赵卫东.大功率超声间歇式控制信号及井下液位测量系统的研究[J].传感技术学报，2016，1：132-135.

3.2　实施阶段

根据前期准备的结果进行实际的技术引入，应注重勘测设备的安装科学，人员操作的精准到位，从而保证液位测量装置于预设位置发挥作用。当然，在实际实施阶段，人员的勘探素养也起到了十分重要的作用，不仅要熟悉数据的运算与分析，还要预判系统反馈中是否存在故障，只 112