高爐泥炮液壓系統(tǒng)故障分析與解決方案

蔣祖信

（四川機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 攀枝花 617000）

泥炮是高爐爐前最重要的兩件設(shè)備之一，泥炮的作用就是在高爐出鐵后堵住出鐵口。所以高爐能否正常工作，與泥炮的可靠運(yùn)行有著直接的關(guān)系。現(xiàn)在高爐泥炮都是使用液壓泥炮，雖然不同高爐使用泥炮的型號(hào)有所不同，但其原理相同，主要由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、壓緊機(jī)構(gòu)和打泥機(jī)構(gòu)等組成。若高爐泥炮出現(xiàn)故障會(huì)產(chǎn)生高爐慢風(fēng)、休風(fēng)現(xiàn)象，影響高爐連續(xù)生產(chǎn)，甚至造成安全事故。泥炮出現(xiàn)的故障原因很多，本文針對(duì)泥炮液壓系統(tǒng)出現(xiàn)的故障進(jìn)行了分析，并提出了改進(jìn)方案。

1 泥炮液壓系統(tǒng)工作循環(huán)分析

典型泥炮液壓系統(tǒng)如圖1所示：

圖1 典型泥炮液壓系統(tǒng)

回轉(zhuǎn)缸快速前行頂住出鐵口→保壓延時(shí)→打泥缸前進(jìn)→保壓延時(shí)→打泥缸退回→回轉(zhuǎn)缸退回，完成一次工作循環(huán)。

1.1 回轉(zhuǎn)缸運(yùn)動(dòng)

快速進(jìn)炮，啟動(dòng)液壓泵，5YA通電吸合，向蓄能器15充壓；2YA通電吸合，換向閥1切換至右位，壓力油經(jīng)單向節(jié)流閥5到平衡閥2左位，進(jìn)入回轉(zhuǎn)缸7無(wú)桿腔，回轉(zhuǎn)缸向前運(yùn)動(dòng)；回轉(zhuǎn)缸7有桿腔壓力達(dá)到順序閥3調(diào)定壓力時(shí)，實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接，回轉(zhuǎn)缸快速進(jìn)炮。

保壓延時(shí)，回轉(zhuǎn)缸運(yùn)行至出鐵口時(shí)，無(wú)桿腔壓力升高達(dá)到順序閥4調(diào)定壓力時(shí)，無(wú)桿腔液壓油回油箱；2YA失電，換向閥1回到中位，5YA失電，蓄能器與回轉(zhuǎn)缸7無(wú)桿腔接通，實(shí)現(xiàn)保壓。

快速退回，待打泥完成后，1YA通電吸合，換向閥1切換至左位，壓力油經(jīng)單向閥節(jié)流閥6、單向順序閥4進(jìn)入回轉(zhuǎn)缸有桿腔，實(shí)現(xiàn)快退；同時(shí)，5YA得電，蓄能器與回轉(zhuǎn)缸無(wú)桿腔斷開(kāi)。

1.2 打泥缸運(yùn)動(dòng)

打泥缸前進(jìn)，在回轉(zhuǎn)油缸保壓時(shí)，4YA得電吸合，換向閥8切換至右位，壓力油經(jīng)單向節(jié)流閥9、液控單向閥11進(jìn)入缸12無(wú)桿腔，打泥缸前進(jìn)，單向節(jié)流閥10調(diào)節(jié)前進(jìn)速度。

保壓，堵好口后，4YA失電，換向閥8回到中位，液控單向11實(shí)現(xiàn)保壓。

打泥缸退回，保壓完成后，3YA得電，換向閥切換至左位，壓力油經(jīng)單向節(jié)流閥10進(jìn)入打泥缸有桿腔，實(shí)現(xiàn)退回。

1.3 電磁鐵動(dòng)作順序表（見(jiàn)表1）

2 液壓泥炮使用中的常見(jiàn)故障及原因分析

2.1 液壓泥炮在使用中的常見(jiàn)故障

系統(tǒng)壓力建立不起來(lái)，主要表現(xiàn)為系統(tǒng)在保壓工況時(shí)，系統(tǒng)壓力下降達(dá)不到保壓要求。

系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)速度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，主要表現(xiàn)在回轉(zhuǎn)缸快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度沒(méi)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，退回不到位。

表1

系統(tǒng)在工作過(guò)程中伴隨有震動(dòng)和沖擊的現(xiàn)象。

2.2 故障原因分析

2.2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷產(chǎn)生的故障

高爐泥炮液壓系統(tǒng)屬于高壓系統(tǒng)，設(shè)計(jì)時(shí)采用進(jìn)油節(jié)流調(diào)速和順序閥3、平衡閥2來(lái)控制回轉(zhuǎn)缸的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，未考慮對(duì)系統(tǒng)回油的控制和泥炮自重的作用，若節(jié)流閥流量調(diào)節(jié)過(guò)大，則回轉(zhuǎn)缸運(yùn)動(dòng)過(guò)快，若節(jié)流閥流量調(diào)節(jié)過(guò)小，則在慣性和自重作用下滑，通過(guò)節(jié)流閥的流量不能滿足回轉(zhuǎn)缸的運(yùn)動(dòng)速度要求，就會(huì)導(dǎo)致爬行現(xiàn)象。

回轉(zhuǎn)缸在保壓完成后，液壓油通過(guò)換向閥1的左位進(jìn)入有桿腔，無(wú)桿腔的高壓油通過(guò)平衡閥2的右位直接回油箱，設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮高壓油能量的釋放過(guò)程，而是直接回油箱，液壓能突然釋放，導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生震動(dòng)和沖擊。

2.2.2 系統(tǒng)原件失效和泄漏產(chǎn)生的故障

回轉(zhuǎn)缸是用蓄能器15進(jìn)行保壓，如果換向閥16出現(xiàn)泄漏，就會(huì)導(dǎo)致保壓時(shí)間不長(zhǎng)；回轉(zhuǎn)缸是采用差動(dòng)連接快速運(yùn)動(dòng)回路來(lái)實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)，如果單向順序閥4卡住不能復(fù)位，有桿腔液壓油通過(guò)閥4回油箱，不能實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接，回轉(zhuǎn)缸就不能快速前進(jìn)；打泥缸使用液控單向閥進(jìn)行保壓，如安全閥13失效或泄漏，就導(dǎo)致保壓失效。另外，液壓缸的泄漏，也會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)速度下降和保壓時(shí)間不長(zhǎng)。

3 系統(tǒng)故障解決方案

通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的故障分析，采用以下措施對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行完善和改進(jìn)。

回轉(zhuǎn)缸進(jìn)油節(jié)流調(diào)速改為回油節(jié)流調(diào)速。采用回油節(jié)流調(diào)速，由于有背壓力的存在，可以起到阻力作用，從而有效避免爬行現(xiàn)象，增加系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性；在平衡閥2的控制油路上增加單向節(jié)流閥，調(diào)節(jié)節(jié)流閥可以控制平衡閥2的換向速度，減少震動(dòng)和沖擊。

采用限壓式變量泵保壓，壓力達(dá)到調(diào)定值時(shí)，泵的流量只需補(bǔ)充缸或閥的泄漏，因而，系統(tǒng)的功率損失較小，且能隨泄漏量的變化而自動(dòng)調(diào)整輸出流量，因而其效率也較高。

在閥4、3之間增加1個(gè)兩位三通電磁換向閥，當(dāng)回轉(zhuǎn)缸運(yùn)行至出鐵口時(shí)，無(wú)桿腔壓力升高，換向閥換向與閥4接通，避免因閥4失效導(dǎo)致差動(dòng)連接失效。

系統(tǒng)泄漏不可避免。對(duì)于液壓缸和液壓閥的內(nèi)泄漏取決于密封、閥的結(jié)構(gòu)形式、制造精度和配合精度，所以選用耐高溫、密封性能好的密封件，選擇經(jīng)濟(jì)實(shí)用的元件。

改造后的液壓系統(tǒng)圖如圖2所示。

圖2 改造后的液壓系統(tǒng)圖

4 結(jié)語(yǔ)

高爐泥炮液壓系統(tǒng)通過(guò)以上改進(jìn)后，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，回轉(zhuǎn)缸、打泥缸保壓穩(wěn)定，能滿足工況要求。

[1]雷天覺(jué). 新編液壓工程手冊(cè)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社,1998.

[2]呂忠偉等. 高爐泥炮液壓系統(tǒng)的改進(jìn)[J].液壓與氣動(dòng)，2010.8

[3]馬曉芳等. 大型高爐泥炮液壓系統(tǒng)的故障分析及對(duì)策[J]. 梅山科技，2015.5