大型機械模鍛機角度故障原因分析及處理

張繪杰，黃勝偉，李樹軍，劉永紅，劉貴州，宋華

（中石油渤海石油裝備鉆井裝備公司，河北 滄州 062658）

渤海石油裝備鉆井裝備公司2007年投產鉆桿管體管端加厚生產線，模鍛機為機械式模鍛機，型號：KTU-S 630/3000，該鐓鍛機擁有兩個工位，可以實現一次加熱、兩次鐓鍛，其作用是無縫管管端加熱后進行模鍛加厚。自生產線投產以來，模鍛機發生多次由各種原因引起的角度故障。

1 機械模鍛機結構及工作原理

圖1 KTU-S 630/3000機械模鍛機結構圖

該模鍛機的主要動力源是14主電機180kW，主電機通過6根皮帶帶動13飛輪，飛輪軸上的齒輪分別與12夾持曲軸離合齒輪和11鐓鍛曲軸離合齒輪嚙合，12夾持曲軸、連桿、擺錘和3大連桿機構，控制工位的打開和閉合，通過7偏心軸和8抓緊力調整裝置來調節工位閉合時的下壓力，為避免鉗口閉合時，管體在模具內被巨大的抓緊力壓成橢圓，6上鉗口內安裝有緩沖裝置，在6上鉗口下壓力的作用下使管端在5模具內保持穩定，與鐓鍛曲軸連接的連桿上安裝有9鐓鍛滑塊和沖模，可實現對加熱管端的快速鍛造。

2 角度故障及處理措施

模鍛機在正常自動工作過程中，夾持曲軸角度上頂點角度范圍為：352°～13°，下頂點角度范圍為：172°～193°，鐓鍛曲軸角度上頂點角度范圍為：352°～13°。如果模鍛機在自動工作過程中，某一曲軸所在頂點的角度超出了范圍值，則模鍛機停止運轉，造成生產線停產。見圖2。

（1）故障現象：模鍛機在自動運行時，發生夾持曲軸角度在下頂點的角度值超出允許范圍，模鍛機停止運轉。檢查發現，模鍛機在手動分步動作時，夾持曲軸的上頂點角度值、鐓鍛曲軸的上頂點角度值均超出允許范圍。夾持曲軸上頂點角度約18°，下頂點角度約199°，鐓鍛曲軸上頂點角度約19°。

檢查測量夾持曲軸剎車間隙2.5mm，在2.4～2.7mm標準范圍內，夾持曲軸離合間隙2.1mm，在2～2.3mm標準范圍內，檢查測量鐓鍛曲軸剎車間隙1.4mm，在1.2～1.5mm標準范圍內，鐓鍛曲軸離合間隙3.1mm，在3～3.3mm標準范圍內，各處間隙未見異常；檢查夾持曲軸、鐓鍛曲軸剎車盤冷卻水，溫度沒有過熱現象；檢查夾持曲軸、鐓鍛曲軸剎車氣缸的排油孔，沒有堵塞，有潤滑油從剎車氣缸內流出，情況正常；檢查電磁閥、過濾器、減壓閥、油霧器各零件動作功能參數正常。

分析認為，只有當全部電磁閥SOL-GBR1、SOL-GBR2、SOL-GCLL、SOL-GCLH、SOL-UCL、SOL-UBR1、SOL-UBR2均動作卡塞遲緩，才會出現該故障現象。通過檢查電磁閥芯，動作功能均正常。由此可判斷各電磁閥的消音器堵塞，電磁閥不能迅速排氣，造成該故障。

處理措施：①吹掃壓縮空氣管道，清洗各電磁閥消音器上附著的污物；②在保證電磁閥和氣缸良好潤滑的前提下，降低油霧器的供油量；③定期清洗電磁閥的消音器，消除故障隱患。

（2）故障現象：模鍛機在自動運行時，鐓鍛曲軸在上頂點的角度值發生變化，由2°逆時針緩慢變化到350°～340°，超出允許范圍，模鍛機停止運轉。檢查測量鐓鍛曲軸剎車間隙標準范圍內，未見異常；檢查消音器、電磁閥、過濾器、減壓閥、油霧器各零件動作功能參數正常；檢查剎車盤冷卻水，溫度沒有過熱現象；檢查剎車氣缸的排油孔，沒有堵塞，有潤滑油從剎車氣缸內流出，情況正常。

分析認為，剎車片和剎車盤之間有油污，造成該故障，當鐓鍛曲軸角度在上頂點時，曲柄、曲拐呈水平狀態，鐓鍛曲軸在上頂點時進行了剎車，在氣缸的推動下，剎車片和剎車盤緊密接觸，剎車盤使曲軸停止轉動。但是，鐓鍛曲軸停止轉動之后，剎車片和剎車盤之間的摩擦力，由于受到油污等介質的影響，造成摩擦力小于曲拐及連桿等部件的自重，所以曲軸在自重的作用下緩慢轉動。

圖2 正常工作時的夾持曲軸角度和鐓鍛曲軸角度

圖3 鐓鍛曲軸剎車系統

處理措施：①拆解鐓鍛曲軸剎車系統，清理干凈剎車片和剎車盤區域的油污，組裝鐓鍛曲軸剎車系統，調整鐓鍛曲軸剎車間隙在標準范圍內。②在保證鐓鍛曲軸潤滑效果的前提下，降低鐓鍛曲軸集中潤滑系統油脂供給量，由12.6CC/Hr調整為10CC/Hr。調整后，緊密監控鐓鍛曲軸處THD-6溫度傳感器的溫度，必須低于報警溫度（55℃）。鐓鍛曲軸剎車系統。③在鐓鍛曲軸剎車系統后蓋下方，開導油孔，將鐓鍛曲軸處排出的廢油脂導出，防止廢油脂堆積，消除故障隱患。

（3）模鍛機在工作時，夾持曲軸上頂點的角度值為345°，超出允許范圍，模鍛機停止工作。

檢查各曲軸相應剎車、離合間隙，均在允許范圍內，電磁閥、消音器、油霧器、冷卻水相應參數功能無異常，同時發現模鍛機在停頓幾分鐘后，夾持曲軸動作后，上頂點的角度值為3，模鍛機回復正常，連續工作幾分鐘后，模鍛機鐓鍛曲軸上頂點的角度值為343，角度超范圍停機。

分析認為，模鍛機持續工作幾分鐘后，儲氣罐消耗一定量壓縮空氣，儲氣罐壓力不足，造成夾持曲軸或鐓鍛曲軸提前停止轉動且角度異常。停頓幾分鐘后，儲氣罐壓力回復正常。如此反復出現故障。

針對該情況，檢查發現公司壓縮空氣系統氣源正常，模鍛機大儲氣罐補氣緩慢。更換大儲氣罐減壓閥后，故障消除，模鍛機恢復正常工作。

（4）模鍛機在工作過程中，夾持曲軸上頂點的角度值為25°，超出允許范圍，模鍛機停止工作。

檢查發現，夾持曲軸轉動時，夾持曲軸剎車電磁閥SOL-GBR2比SOL-GBR1排氣時間長，打開電磁閥SOL-GBR2，發現閥芯磨損，壓縮空氣持續供應，造成夾持曲軸不能及時停止。更換電磁閥SOL-GBR2，故障排除。

（5）工作過程中，模鍛機鐓鍛曲軸轉動到98°后，停止轉動，模鍛機不能工作。

檢查中發現，控制鐓鍛曲軸角度的按鈕無作用，進一步檢查鐓鍛曲軸離合、剎車電磁閥線路正常，發現鐓鍛曲軸剎車電磁閥的繼電器給脈沖信號后，無吸合動作，造成鐓鍛曲軸不能轉動。更換該電磁閥繼電器后，模鍛機恢復正常。

（6）模鍛機在工作過程中，鐓鍛曲軸上頂點的角度值，在每動作一次持續增大一點的過程中，達到14°，超出允許范圍，模鍛機停機。

檢查中打開鐓鍛曲軸裝置外殼蓋，可以聞到燒“糊”的氣味，遂檢查鐓鍛曲軸剎車盤冷卻水管線，發現回水管線堵塞，造成鐓鍛曲軸剎車盤逐漸發熱，剎車片和剎車盤的摩擦力逐漸變小，鐓鍛曲軸上頂點的角度值逐漸變大，最后超出范圍停機。處理措施：①清洗剎車盤內管路及冷卻水管路；②補充設備維護保養規定，定期清洗模鍛機冷卻水系統管路，避免管路堵塞，消除故障隱患。

3 結語

通過總結模鍛機角度故障處理經驗，及制定相應的預防處理措施，減少了模鍛機角度故障的發生。