熱軋精軋階梯板液壓控制及故障分析

楊尚鋼 王毅俊

摘?要：現(xiàn)在對熱軋帶鋼產(chǎn)品厚度、寬度等質(zhì)量指標(biāo)的重視。精軋機(jī)階梯板是熱軋線軋制線調(diào)整的重要設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)軋輥更換和匹配的自由組合，以便提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。本文是針對其的液壓控制系統(tǒng)及常見故障的分析和處理。

關(guān)鍵詞：精軋機(jī);階梯板;液控閥

某鋼廠1580熱軋精軋階梯板作為精軋機(jī)換輥標(biāo)高調(diào)整的重要設(shè)備，其主要功能是通過移動階梯板液壓缸位置來調(diào)整對應(yīng)階梯板厚度，以補(bǔ)償軋機(jī)工作輥和支撐輥輥徑磨損減小而帶來的軋制線變化，從而實(shí)現(xiàn)在軋輥輥徑自由變化組合的情況下，保證軋機(jī)軋制線在正常范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)軋制多種規(guī)格品種的正常穩(wěn)定性。

1 階梯板平移液壓裝置介紹

精軋機(jī)兩側(cè)的不同厚度階梯板按照厚度進(jìn)行區(qū)分，由薄至厚安裝在階梯板平移框架內(nèi)部，并通過安裝于機(jī)架傳動側(cè)的液壓缸進(jìn)行位置調(diào)整。

在液壓缸的無桿腔裝有位移傳感器，在階梯板平移的過程中，液壓缸動作的位置控制，都是依靠位置傳感器檢測到液壓缸活塞桿位置來進(jìn)行控制的，整個控制過程中，在傳感器與PLC系統(tǒng)的閉環(huán)控制下，當(dāng)設(shè)定位置與反饋位置做偏差后，對相差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)控制給定量，通過液壓比例閥的開口度調(diào)節(jié)得以實(shí)現(xiàn)階梯板位置的穩(wěn)定控制。

液壓系統(tǒng)回路上的互鎖型液控鎖作用是分別與液壓缸兩腔相連通，能保住液壓缸兩腔壓力，控制平移動作的穩(wěn)定性，起到減壓防震的作用。

2 階梯板平移液壓系統(tǒng)故障描述

在正常生產(chǎn)計(jì)劃下，執(zhí)行自動換輥控制，突然出現(xiàn)F2上階梯板液壓缸平移動作從5號位往0號位移動出現(xiàn)不動作現(xiàn)象，在人工手動干預(yù)動作，如此反復(fù)兩次后，設(shè)備維護(hù)人員對階梯板本體機(jī)械設(shè)備、平移液壓缸和液壓膠管進(jìn)行檢查未見明顯異常，同時在液壓閥臺對液壓缸兩腔壓力進(jìn)行測量比較，發(fā)現(xiàn)每次動作時壓力都有波動，根據(jù)這一情況，停止該閥臺壓力油，卸掉系統(tǒng)壓力后，重新送油恢復(fù)系統(tǒng)壓力，其液壓缸恢復(fù)正常動作，此類故障在此后偶有發(fā)生，但是通過停送液壓系統(tǒng)，都能快速恢復(fù)正常，為了查出其根本原因，現(xiàn)對其進(jìn)行系統(tǒng)分析。

3 階梯板平移液壓系統(tǒng)故障原因分析

（1）從電氣傳感器采集數(shù)據(jù)入手，根據(jù)故障時，F(xiàn)2上階梯板平移液壓缸內(nèi)部的位置傳感器反饋的數(shù)據(jù)曲線，可以清晰明確的發(fā)現(xiàn)，液壓缸位置在動作的過程中，突然出現(xiàn)動作曲線脈沖值變化異常時，由于PLC系統(tǒng)由對機(jī)械動作的保護(hù)性控制，停止對階梯板平移位置動作命令的給定值，液壓比例閥開口度回到零，在知悉設(shè)備狀況的前提下，通過調(diào)整閉環(huán)控制的PI參數(shù)和給定響應(yīng)時間，并結(jié)合實(shí)際動作的比例閥給定值和位置反饋量，確認(rèn)當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)與電氣參數(shù)的耦合關(guān)系，以保證動作過程的穩(wěn)定性。

（2）為了能找出此設(shè)備故障的真實(shí)原因，安排檢修周期在此液壓缸兩腔，都安裝了壓力傳感器，并做好數(shù)據(jù)監(jiān)控，以方便對液壓缸平移動作時，對液壓比例閥開口度與壓力值的對應(yīng)關(guān)系分析，在比例閥動作的情況下，其預(yù)判斷，如下：

①若是兩側(cè)都沒有壓力，則從液壓系統(tǒng)比例閥入手;

②若是一腔壓力較高，而另一腔無壓力，則從階梯板機(jī)械設(shè)備入手;

③若是兩腔壓力都較高，而輸出力抵消，則是回油不暢，屬于液壓系統(tǒng)其他問題。

（3）安裝完畢后，在夜班再次出現(xiàn)換輥時F2上階梯板平移液壓缸動作異常的情況，根據(jù)其相關(guān)檢測數(shù)據(jù)分析，當(dāng)液壓比例閥閥芯動作命令發(fā)出之后，其壓力傳感器反饋的無桿腔和有桿腔壓力就能在0.5秒分別到達(dá)9MPa和19Mpa，結(jié)合液壓缸無桿腔面積100mm和有桿腔面積50mm，來計(jì)算此時液壓缸平移動作的作用力，如下：

F?無桿?=壓力*作用面積=9*3.14*50?2=70650N

F?有桿?=壓力*作用面積=19*3.14*（50?2-35?2）=76066N

由上所計(jì)算的液壓缸兩腔作用力都約為7噸，相抵后輸出力太小，判斷是回油壓力太大，由此判斷出是回油不暢，需要查找液壓系統(tǒng)問題。

（4）根據(jù)以上的數(shù)據(jù)分析，并結(jié)合液壓系統(tǒng)原理圖，由于液壓系統(tǒng)中，回油管路上只有一個互鎖型液控鎖，對其進(jìn)行更換處理，檢查更換下的閥芯，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部控制油孔內(nèi)有堵塞的顆粒狀異物，結(jié)合整個故障現(xiàn)象，與之前相關(guān)聯(lián)事故的停送油動作恢復(fù)正常的現(xiàn)象，以及液壓缸兩腔受力分析，可以明確是由于此閥芯出現(xiàn)卡阻，而導(dǎo)致液壓缸平移動作速度出現(xiàn)異常。

4 結(jié)語

通過本次故障的分析，對于著眼點(diǎn)的判斷是至關(guān)重要的，現(xiàn)將此類故障問題總結(jié)如下：

（1）當(dāng)事故發(fā)生后，可以通過電氣設(shè)備所監(jiān)控的檢測傳感器信號來對比分析，尤其是PLC控制系統(tǒng)液壓比例閥給定信號和液壓缸內(nèi)部的位置傳感器檢測數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系，對于事故判斷起到重要的導(dǎo)向作用，在此基礎(chǔ)上結(jié)合機(jī)械設(shè)備動作情況和增添輔助性的兩腔壓力傳感器反饋數(shù)據(jù)，能夠?qū)⑹鹿史治雠c理論作用力相結(jié)合，能更好的掌握設(shè)備狀態(tài)下的情況，便于處理各類故障。

（2）這次故障問題現(xiàn)象也頗為奇怪，初期誤判更換液壓比例閥，對于事故處理分析起到誤導(dǎo)，在這種情況下，作為設(shè)備維護(hù)人員要保持良好的心態(tài)，要充分發(fā)揮電氣傳感器監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，還要結(jié)合液壓原理圖來分析判斷，像這種疑難事故，更需要機(jī)電液三專業(yè)通力合作分析，同時在處理故障的過程中，也要利用應(yīng)急處理預(yù)案，才能事半功倍解決問題。

（3）油品清潔度不好，管路中有細(xì)微顆粒卡閥。這次事故是由于液壓系統(tǒng)的互鎖型液壓閥閥芯卡阻所導(dǎo)致的，通過對此閥組內(nèi)部油液取樣，送廣研所做油樣檢測，發(fā)現(xiàn)油品清潔度不好，含有細(xì)微顆粒，正是造成閥芯卡阻的罪魁禍?zhǔn)祝Y(jié)合事故發(fā)生前后，處于檢修作業(yè)更換對應(yīng)液壓缸兩腔膠管后，明確是更換液壓膠管導(dǎo)致油液污染，這次故障的教訓(xùn)，應(yīng)讓設(shè)備維護(hù)人員警醒，嚴(yán)把檢修質(zhì)量關(guān)才是維護(hù)保養(yǎng)設(shè)備正常運(yùn)行的關(guān)鍵措施。

處理任何故障問題，只有經(jīng)過多專業(yè)的協(xié)同作業(yè)，以及綜合分析判斷，才能準(zhǔn)確及時地找到故障排除問題，保障生產(chǎn)順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]張利平.液壓氣動系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.