打捆壓實液壓系統故障原因分析與改進

李躍

（天津天鐵冶金集團棒線廠，河北涉縣056404）

打捆壓實液壓系統故障原因分析與改進

李躍

（天津天鐵冶金集團棒線廠，河北涉縣056404）

針對高速線材自動打捆壓實液壓系統故障，分析了其產生原因，通過改進過濾系統、加強系統維護、加強油品污染監控和現場監控等措施，有效地降低了備件費用消耗，提高了設備完好率，為高線的高產和穩產提供了設備保障。

液壓系統；故障；分析；改進

1 引言

盤卷自動打包是高速線材生產線一道重要生產工序，其壓實系統是對盤卷進行壓實、保壓操作，為打包做好相應準備，天鐵棒線廠盤卷打包設備采用瑞士進口森德斯廠生產的PCH-4KNB/4600自動打捆機。2012年投產至今，連續多次出現液壓系統故障，其中故障停機最長時間連續停產96 h，嚴重制約了正常生產。為此對運行中出現的壓實系統不自鎖、無退回、減速退回不到初始位等故障現象進行了分析和探討，通過改進細化日常維護措施，改善了液壓系統運行環境，消除了故障現象。

2 壓實液壓系統動作過程和控制原理

2.1 動作過程

壓實系統由2組壓實油缸相對運動完成壓實工藝，其動作過程如下：系統接收打包信號，壓實油缸從初始位開始快速移動完成快速壓實動作，待低速限位開關感應信號后低速壓實，當壓實壓力達到系統要求后鎖緊、保壓，開始送線、打包，然后快速退回，減速回到初始位，整個壓實、打包過程完畢。2.2 液壓控制原理

兩組壓實缸液壓控制原理完全一致，以下分析全部以圖1左側液壓缸為例（見圖1）。

（1）快速壓實，電磁鐵Y50b、Y54a得電，使得比例換向閥Y50右位接入系統，電液換向閥Y54左位接入系統，插裝閥Y52控制蓋板換向閥右位接入系統，比例溢流閥Y56控制壓實系統工作壓力。P油經閥Y50、插裝閥Y52到液壓缸無桿腔，有桿腔的油液由閥Y54、單向閥V50直接進入液壓缸無桿腔，形成差動連接，實現油缸快速壓實。從原理上分析，液壓缸速度由比例換向閥Y50所獲得電壓信號大小控制，快速壓實動作通過電液換向閥Y54和單向閥V50形成差動回路實現，插裝閥Y52控制P油進入無桿腔通道為打開狀態。

（2）低速壓實，電磁鐵Y50b得電，使得比例換向閥Y50右位接入系統，電液換向閥Y54右位接入系統，插裝閥Y52控制蓋板換向閥右位接入系統。P油經閥Y50、插裝閥Y52到液壓缸無桿腔，有桿腔的油液由閥Y54、閥Y50直接回到T回路，低速壓實完成。從原理上分析，低速壓實動作通過電液換向閥Y54換向取消差動回路，插裝閥Y52控制P油進入無桿腔通道為打開狀態。

（3）自鎖、保壓 ，電磁鐵Y52a得電，使得比例換向閥Y50中位接入系統，電液換向閥Y54右位接入系統，插裝閥Y52控制蓋板換向閥左位接入系統。閥Y50中位機能為“Y”型，P油口關閉，AB兩腔與T回路接通，插裝閥Y52關閉液壓缸無桿腔壓力油與T回路通道，實現自鎖、保壓。從原理上分析，插裝閥Y52控制無桿腔與T回路通道為關閉狀態，無桿腔內部形成封閉空間，使油液無法回到T回路，達到自鎖、保壓目的。

（4）快速退回和減速到達初始位。電磁鐵Y50a得電，使得比例換向閥Y50左位接入系統，電液換向閥Y54右位接入系統，插裝閥Y52控制蓋板換向閥右位接入系統。P油經閥Y50、閥Y54到液壓缸有桿腔，無桿腔的油液由插裝閥Y52、閥Y50回到T回路。從原理上分析，液壓缸退回速度由比例換向閥Y50所獲得電壓信號大小控制，插裝閥Y52控制無桿腔油液通道退回為打開狀態。

圖1 壓實液壓系統原理圖

3 壓實液壓系統故障原因分析

3.1 液壓系統無自鎖原因分析

液壓系統在鎖緊、保壓過程中，壓實油缸緩慢自動后退，導致打包工序無法進行。通過排查后將插裝閥Y52控制蓋板電磁換向閥清洗后回裝，故障解除。造成系統無自鎖原因為：由液壓控制原理可知，系統自鎖、保壓功能只通過插裝閥Y52進行控制，則判斷閥Y52控制蓋板換向閥左位沒有完全接入系統，引起液壓系統無自鎖。在裝控制蓋板電磁換向閥僅為6通徑，插裝閥主閥芯通徑為32通徑，當油液中顆粒進入閥后首先滯留在6通徑先導閥芯上，造成閥芯移動阻力增大，電磁線圈產生的作用力推動閥芯未到正常工作位置，先導閥右位仍然部分接入系統，無桿腔內部無法形成封閉空間，使油液通過插裝閥Y52泄漏回到T回路，導致系統無法自鎖保壓。

3.2 壓實系統無退回動作原因分析

在壓實過程中壓實油缸只能向前移動，卻無法退回。由液壓控制原理排查后清洗Y50閥后故障沒有解除，再將閥Y52電磁換向閥清洗后回裝，故障立即解除，造成該故障原因有兩個方面：

（1）壓實油缸退回由比例換向閥Y50控制，閥Y50閥芯卡阻時系統給定的電壓信號產生的作用力小于閥芯移動阻力，無法推動閥Y50閥芯左位進入系統，導致P油無法進入油缸有桿腔，壓實油缸無后退動作。

（2）在鎖緊、保壓過程結束后插裝閥 Y52失電，先導閥閥芯出現卡阻導致復位彈簧無法將閥芯復位，此時相當于插裝閥Y52一直得電，油缸仍然處于自鎖、保壓狀態，無桿腔油液無法回到油箱，導致回油壓力與P油相等，壓實油缸無法后退。

3.3 壓實系統無法退至初始位原因分析

遠程操作壓實油缸退回時比正常速度慢，無法退至初始位，使用故障檢測按鈕進行檢測時壓實油缸能夠退回到初始位。壓實系統退回時速度僅由比例換向閥Y50所獲得電壓信號大小控制，其控制電壓信號范圍為±10 V，現場正常時設點至為-6 V，將其控制電壓由原來-6 V改為-10 V，與增大電壓前比較退回距離雖遠些，但未退回至初始位。現場對比例換向閥Y50先導閥進行清洗，回裝后故障沒有解除，更換比例換向閥Y50新備件后恢復正常。

故障原因為比例換向閥Y50可以根據系統給定任意一個開度調整閥口，由此控制通過流量的大小調節油缸運行速度。該閥的開度是由比例電磁鐵直接根據系統設定電壓值比例控制，程序控制設定-6 V電壓值產生閥芯作用力是定值，當閥芯出現卡阻導致閥芯運動阻力增大，推動閥芯的合力就會減小，則相應閥芯開度減小，當到達壓實油缸減速位置時，程序設定電壓值由原來的-6 V降到-2 V，產生作用力就無法推動閥芯運動，此時閥芯開度為零，壓實油缸進入減速位置慣性運行后停止，無法到達初始位。雖然現場使用清洗劑清洗比例換向閥Y50，由于現場環境粉塵多，清洗過程很容易將粉塵、顆粒帶入閥芯中，而且無法排除由于安裝過程帶入污染物造成二次污染，致使雜質進入比例換向閥相對運動部件之間的配合間隙，會劃傷配合表面，嚴重時會造成閥芯卡阻、失靈液壓故障。更換比例換向閥后Y50新備件故障解除，進一步證明了以上分析。

除去以上3種故障原因復雜液壓故障外，現場實際運行過程中經常出現壓實油缸無壓實動作、運行速度慢、無快速壓實等相對簡單液壓故障，分析故障原因發現全部由于油液中污染物或檢修過程中帶入固體顆粒進入液壓閥，閥芯與閥體配合間隙和空口，導致液壓元件使用壽命嚴重縮短，當固體顆粒直徑大于或接近配合間隙時就會造成閥芯卡阻、設備失靈故障。

4 改進措施及產生的效果

通過對液壓油液系統污染物來源采取相應控制措施，保證系統油液清潔度達到NAS7級精度以上，達到液壓系統清潔度與關鍵元件耐污染度動態平衡，確保元件的使用壽命和可靠性。

4.1 過濾系統改進

（1）提高循環過濾精度，將過濾器內濾芯過濾精度由原來20 μm提高到10 μm。

（2）縮短濾芯更換周期，將回油濾芯和循環濾芯更換周期由12個月改為4個月，定期更換。

4.2 加強系統維護

（1）檢修作業時必須專業技術人員現場指導，防止違章操作或工作疏忽造成氧化鐵皮、粉塵進入液壓系統。

（2）補新油時必須使用過濾精度為5μ加油小車進行過濾，防止新液壓油內含有污染物進入液壓系統中。

（3）借助2年一次的設備大修將液壓站油箱全面清洗，清除油箱內部的雜質，并更換同一牌號的液壓油。

4.3 加強油品污染監控

（1）增加油品定期化驗次數，由原來利用設備潤滑月每年化驗1次改為每年3次，發現不達標及時采取相應措施。

（2）增加油液取樣點，由原來只對油箱油液取樣基礎上增加對油泵出口、回油濾芯前、循環濾芯后3處取樣點，通過取樣化驗可知進入系統中油液、系統運行后油液、循環過濾后油液清潔度指標是否達標。

4.4 加強現場監控

（1）每班定期檢查液壓系統油溫并做好記錄，發現油溫突然升高及時排查，防止由于油液中雜質、顆粒造成液壓閥泄漏和密封件磨損等故障停機。

（2）定期檢查循環濾芯前后壓差值，發現差值過多或達到報警值及時更換濾芯。

5 結束語

嚴格執行改進措施，始終控制液壓系統油液清潔度在NAS7級以上后，兩年來液壓系統運行良好，未出現一次液壓系統故障，年均節約備件成本約10萬元/年左右，減少故障停機時間200 h/年左右，為我廠高速線材生產奠定了堅實的設備基礎。

[1]王積偉.液壓傳動[M].北京：機械工業出版社，2007.

Analysis on Fault Cause of Tying and Compacting Hydraulic System and Improvement

LI Yue
(Bar Rolling Mill,Tianjin Tiantie Metallurgy Group,She County,Hebei Province 056404,China)

The author analyzes the causes for the fault at automatic tying and compacting hydraulic system at high speed wire rod mill.The consumption of spare parts is effectively lowered and equipment soundness improved by means of improving filtering system,enhancing system maintenance and strengthening oil pollution monitoring and site supervision,providing equipment guarantee for high and stable production at the mill.

hydraulic system;fault;analysis;improvement

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.06.016

2014-07-04

2014-07-28

李躍（1986—），男，主要從事設備管理工作。