板坯連鑄機輕壓下液壓伺服系統原理與常見故障分析

摘 要：液壓伺服系統是板坯連鑄機輕壓下控制技術的核心，系統工作性能的好壞直接影響連鑄機的控制精度及鑄坯質量。本文分析了輕壓下液壓伺服控制系統的原理，并總結了系統常見的故障及處理方法。

關鍵詞：液壓伺服系統；輕壓下；故障處理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.022

1 液壓伺服系統的組成及控制原理

板坯連鑄機輕壓下扇形段由四個遠程調輥縫液壓缸組成。液壓缸作為液壓伺服系統的執行機構，控制扇形段的輥縫值大小。液壓缸上裝有位置傳感器，用來檢測油缸的位置。每個液壓缸由一個伺服比例閥控制。輕壓下液壓伺服系統是位置閉環控制系統，主要由信號發生器、比較器、PID控制器、伺服比例閥、液壓缸、位置傳感器組成。其系統方框原理圖如圖1所示。

指令裝置向系統發出指令信號，位置傳感器檢測液壓缸的位置，并將檢測的位置信號反饋給PLC與輸入指令信號作比較，得出誤差信號。誤差信號經過PID處理運算后傳給內置放大器伺服比例閥，伺服比例閥輸出相應的油壓和流量驅使液壓缸動作。如果負載變化或者其它原因引起液壓缸位置發生變化時，則位置傳感器檢測到的位置信號也發生變化，計算機根據這個位置反饋信號不斷修正控制信號，修正好的控制信號再輸入給伺服比例閥，伺服比例閥即可控制油缸動作重回指定位置。

2 常見故障分析與處理

輕壓下技術對位置控制的精度要求很高。通常出現的故障現象為，液壓缸動作位置不能跟隨到指定值，四個液壓缸動作速度偏差大，液壓缸無動作等。

2.1 液壓缸位置不能跟隨到指定值

液壓缸動作位置不能跟隨到指定值是輕壓下控制中最為常見的故障現象，也是較為難判斷的問題。電氣自動控制系統根據現場反饋回來的位置信號不斷的對液壓系統進行調節，也就是對伺服比例閥的開口度進行調節。例如油缸未能壓下至指定位置，則電氣調節液壓伺服系統，使得伺服比例閥的開口度往驅使液壓缸壓下動作的方向增大，從而使得進入液壓缸相關控制腔的油液流量和壓力增大，液壓缸繼續壓下動作。若閥開口度已達100%，液壓缸仍未能壓到指定位置，則系統將保持閥的開度為100%。這時說明在100%閥開度的情況下，液壓系統已經驅動不了負載。產生這種故障現象有三種可能原因。第一，液壓系統存在泄漏，造成壓下壓力不足。第二，液壓缸或者扇形段有機械卡阻，造成負載過大。第三，扇形段標定時誤差太大。

針對以上可能出現的問題，應一一檢查處理。首先，檢查液壓缸是否內泄，液壓缸的壓力是否偏低，溫升是否過高；檢查相關溢流閥或者其它液壓元件是否有叫嘯的溢流聲。對泄漏較大的液壓缸或者液壓元件要及時更換。其次，檢查扇形段的有關運動副是否存在卡阻，對卡阻的部分應進行更換或者加機械潤滑油等。若是因為標定引起的，則需在停機時對扇形段重新標定。標定時要確定相關條件都滿足，如扇形段位置已經壓到位，且沒有浮動變化，液壓缸壓力也沒有過大的波動等。

2.2 液壓缸速度偏差大

在液壓系統中，速度取決于流量。扇形段四個液壓缸動作不同步、速度偏差大，說明控制每個液壓缸的實際流量不一樣、相差大。這意味著液壓系統存在泄漏，或者扇形段存在偏載現象。因此，應從以下三方面檢查。第一，檢查液壓缸和相關溢流閥等液壓元件是否有內泄或者溢流。第二，檢查扇形段是否有機械卡阻等偏載現象。第三，檢測伺服比例閥的零偏是否過大，溫升是否過高。

2.3 液壓缸不動作

液壓缸不動作通常發生在更換扇形段后。輕壓下液壓系統中，一般在伺服比例閥進出口都會設置有液控單向閥，有的在液壓缸入口也會設置液控單向閥。液控單向閥卡死或者控制油路被堵死都會造成液控單向閥所在的油路不通，從而造成液壓缸不動作。扇形段更換要拆裝數根液壓油管。在對新上線的扇形段進行油管連接時，維修人員有時疏忽，容易將扇形段上的油管接反。若油管接反，則油缸檢測的位置信號、壓力信號和伺服比例閥就不能一一對應，也會造成油缸動作不同步或者不動作。因此，對新上線的扇形段應確保油管安裝正確可靠。

造成液壓缸不動作的原因很多，電氣故障也是不能忽略的因素。可能原因有控制伺服比例閥的模塊故障，伺服比例閥的信號輸入線路損壞，伺服比例閥的放大器燒壞，油缸位置傳感器故障等等。

3 結語

液壓伺服系統中，70%的故障都是由于液壓油污染造成的。控制液壓油的污染是十分重要的。了解并掌握一定的輕壓下液壓伺服控制技術，電氣結合液壓，有助于人們能夠快速有效的檢查處理板坯機輕壓下故障。

作者簡介：韓文樹，湖南湘西人，助理工程師，主要從事：煉鋼設備管理工作。