RF70精鍛機在線監(jiān)測與故障分析

夏 波

中原特鋼股份有限公司鍛壓公司 河南濟源市

一、概述

中原特鋼股份有限公司RF70精鍛機從奧地利引進，主要用于鍛造圓棒類、臺階軸類、軋輥類、無磁類等精鍛件；設(shè)備包括鍛造箱、齒輪箱、A、B夾頭、上下料裝置；控制方式采用液壓伺服系統(tǒng)控制，控制精度±1mm，正常鍛造頻率180次/min。由于設(shè)備中伺服控制系統(tǒng)采用比較多，鍛造頻率快，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，僅靠傳統(tǒng)的液壓故障分析手段無法快速、準(zhǔn)確的判斷設(shè)備故障點，借助SCOPE軟件在線監(jiān)測伺服閥，通過位移、壓力、速度曲線功能分析設(shè)備故障點，再結(jié)合傳統(tǒng)方法，可更有效地判斷設(shè)備故障點。SCOPE軟件為GFM公司開發(fā)，精鍛機集成軟件，主要功能是通過以太網(wǎng)絡(luò)連接到GFM CNC-6000/EP，從GFM的CNCs中記錄數(shù)據(jù)并像示波器一樣將圖形顯示在安裝了SCOPE軟件的電腦屏幕，能連續(xù)監(jiān)測伺服閥命令值與反饋值、位移、速度、加速度、角度、角速度、角加速度、電流、功率、力、壓力、電磁閥通電與否等曲線,能將截取的圖形保存。

圖1 壓力不正常曲線

二、在線監(jiān)測與故障分析

1.夾頭主系統(tǒng)壓力故障

夾頭采用1臺恒壓變量泵與1臺小排量高壓定量泵并聯(lián)作為動力源，正常工作壓力23.5MPa，安裝于夾頭頂部，采用閥控缸和閥控馬達完成鍛造過程中鍛件的夾持、水平緩沖、振動制動、行走動作。在生產(chǎn)過程中夾頭不停地來回運動，給設(shè)備巡檢人員帶來安全隱患。日常點檢主要檢查是漏油點、異響、元件損壞、輔件是否完整，不易查出較隱蔽的設(shè)備故障。

主系統(tǒng)中振動制動為閥控缸，運動周期為1/3s，即錘頭打擊鍛件1次，夾頭旋轉(zhuǎn)速度降低1次。當(dāng)打開振動制動時，用SCOPE軟件在線截取壓力傳感器M1.HH-B41H的曲線，觀察到壓力值波動大，最大壓力24.9MPa，最小壓力14.5MPa，曲線如 圖1所示。此時到夾頭上觀察恒壓變量泵的斜盤偏角指示器變動頻繁，如長期下去會加速變量控制機構(gòu)磨損，影響泵的壽命和性能。經(jīng)過查看原理圖，發(fā)現(xiàn)與主系統(tǒng)管道有一并聯(lián)蓄能器M1.HH-SA1HN，而蓄能器有穩(wěn)定壓力、吸收沖擊的作用，初步懷疑為蓄能器失效。用氣壓表檢測蓄能器內(nèi)氮氣壓力為0，重新對蓄能器充入預(yù)充壓力下的氮氣，再次用SCOPE軟件截取壓力傳感器M1.HH-B41H的曲線，觀察發(fā)現(xiàn)在同樣負(fù)載動作下，壓力波動小，壓力值保持在23MPa左右；觀察變量泵斜盤偏角指示器幾乎無變動，曲線如圖2所示。由此可判斷此壓力波動大系蓄能器M1.HH-SA1HN氮氣泄壓引起。

圖2 壓力正常曲線

圖3 振動制動位移正常曲線

圖4 振動制動位移故障曲線

2.振動制動位移傳感器故障

振動制動系統(tǒng)主要用于鍛造過程中鍛件的制動和主電機持續(xù)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的能量緩存，鍛件旋轉(zhuǎn)由主電機通過皮帶輪帶動蝸桿持續(xù)轉(zhuǎn)動，由伺服閥控制液壓缸推動蝸桿來回地做軸向運動，從而使蝸輪的旋轉(zhuǎn)速度不停地變化，制動過程實質(zhì)上是在蝸輪旋轉(zhuǎn)速度最小范圍內(nèi)完成，并非完全停止不動。正常制動時位移傳感器M1.R-B11的幅值為±23mm，伺服閥M1.R-Y31H開口幅值±40%，當(dāng)缸處于中間位置時壓力值M1.R-B41H為1.4MPa，處于兩端時為10.0MPa，按照程序設(shè)定的曲線運動，正常曲線如圖3所示。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時位移傳感器顯示值只有正值，缸處于兩端時值分別為18.5mm和48mm，伺服閥M1.R-Y31H開口度不對稱，最大值為31%，最小值為-55%；壓力傳感器M1.R-B41H最小值為1.4MPa，缸處于兩端時壓力值分別為9.7MPa和3.5MPa，故障曲線如圖4所示。通過截取的曲線，可以很快判斷伺服閥無故障，圖中伺服閥反饋曲線Feedback能很好地復(fù)現(xiàn)伺服閥命令曲線SBA_OUT；液壓缸實際位移曲線SBA_ActPos即位移傳感器M1.R-B11測量值從零逐漸增大，只有正方向值，無負(fù)值，曲線InputVolt_A為位移傳感器輸入到CNC中電壓值；通過對照液壓原理圖，出現(xiàn)此種現(xiàn)象僅可能由位置傳感器故障引起，經(jīng)過逐步排查最終發(fā)現(xiàn)夾頭端子箱中連接位移傳感器至配電柜的一反饋線頭松動，重新緊固后，設(shè)備恢復(fù)正常，再次截取曲線如圖3所示。

三、結(jié)論

利用SCOPE軟件的在線監(jiān)測功能，有助于快速判斷復(fù)雜、高頻率液壓伺服系統(tǒng)存在的隱蔽性故障，大大減少故障判斷的時間，提高了設(shè)備檢修的效率，保障了設(shè)備的利用率。W13.12-31