軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)典型故障分析

楊小嬌，嚴(yán)開龍，鄭 圓

(馬鋼股份公司 冷軋總廠 安徽馬鞍山 243000)

隨著市場對帶鋼質(zhì)量的要求不斷提高，對軋機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)及板帶厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)性能也有了更高的精度要求。其中，軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)結(jié)合了機(jī)、電、液三門學(xué)科的先進(jìn)復(fù)雜控制系統(tǒng)，機(jī)械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，直接影響軋機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行可靠性[1,2]。目前，液壓AGC系統(tǒng)是冷軋總廠1720酸軋線軋機(jī)生產(chǎn)中較為頻繁出現(xiàn)的系統(tǒng)故障之一，一般常發(fā)生在帶鋼動(dòng)態(tài)變規(guī)格、過焊縫及換輥調(diào)零時(shí)，軋機(jī)報(bào)重故障。導(dǎo)致故障的因素較多，如檢測元件的損壞、控制元件的損壞、液壓元件的故障及操作故障等，這極大地阻礙了液壓AGC系統(tǒng)的故障判斷和解決。因此，軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)的故障分析可有效地提高故障診斷效率，減小生產(chǎn)線停機(jī)時(shí)間，對企業(yè)降本增效具有重要的經(jīng)濟(jì)社會(huì)價(jià)值。

1 軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)

1.1 軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)工作原理

如圖1所示為冷軋1720酸軋線的軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)工作原理圖。主要由20.6MPa高壓主令控制回路和6.9MPa低壓大流量旁通回路組成。高壓回路用于正常生產(chǎn)，即MASTER ON投入，控制主軋制力工作。伺服閥依據(jù)輸入電信號控制壓上缸的行程和軋制力，而該回路中一個(gè)兩位四通液控?fù)Q向閥控制主回路伺服閥的通斷。低壓用于軋機(jī)輥縫快速調(diào)整的，兩個(gè)大流量的電液換向閥分別控制WS側(cè)和DS側(cè)壓上缸的快速上升和下降。

圖1 軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)工作原理圖

如圖2為負(fù)反饋的軋機(jī)液壓AGC閉環(huán)控制的系統(tǒng)圖。該系統(tǒng)通過出口測厚儀、壓力傳感器、磁尺的位置傳感器等其他檢測信號，連續(xù)不斷的將檢測的反饋信號與給定信號相互對比，得到系統(tǒng)的偏差數(shù)值，經(jīng)伺服閥放大板將偏差數(shù)值放大，作用于伺服閥，調(diào)整閥口開啟大小，控制壓上缸移動(dòng)，重復(fù)以上操作，使得偏差信號無限接近于零，完成軋制力和壓上缸位置的連續(xù)不斷調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)帶鋼厚度的閉環(huán)控制[3,4]。

1.2 液壓AGC系統(tǒng)故障分析

(1)位置超差報(bào)警

在軋機(jī)換輥后調(diào)零，WS側(cè)和DS側(cè)的壓上缸位置偏差大于4 mm，報(bào)HYROP重故障，導(dǎo)致調(diào)零不成功。

若旁通動(dòng)作正常，主令工作異常，依據(jù)軋機(jī)AGC系統(tǒng)閉環(huán)控制的工作原理，可能原因：

①位置傳感器磁尺故障。

②伺服閥放大板故障

③伺服閥故障

若主令工作正常，旁通動(dòng)作異常。依據(jù)軋機(jī)AGC液壓系統(tǒng)的工作原理，可能是控制旁通回路電液換向閥的故障。

(2)軋制力波動(dòng)報(bào)警

生產(chǎn)過程中，調(diào)平值波動(dòng)，HYROP重故障報(bào)警。跟蹤TRACE數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)WS側(cè)軋制力不斷階躍波動(dòng)，某個(gè)瞬間突然下降，導(dǎo)致軋制力偏差異常停機(jī)，可能是壓力傳感器故障。

(3)零位電流I與相關(guān)故障

當(dāng)零位電流在-0.5～0 A內(nèi)時(shí)，伺服閥工作正常；當(dāng)零位電流過大，伺服閥零位偏置嚴(yán)重，應(yīng)及時(shí)更換。當(dāng)零位電流I逐漸變大，可能是壓上缸或伺服閥的故障，一般伺服閥的故障較多。

2 伺服閥故障分析

軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)較為復(fù)雜，其中，伺服閥是該系統(tǒng)中的核心液壓元件之一，在實(shí)際工況中，伺服閥故障是軋機(jī)重故障報(bào)警中占比最多的故障，也是最典型的一類故障。

2.1 故障現(xiàn)象

以3#軋機(jī)2017年7月發(fā)生的重故障為例進(jìn)行分析，該故障發(fā)生在軋機(jī)換輥完成軋機(jī)啟動(dòng)時(shí)，控制系統(tǒng)切換到MASTER ON，即軋制模式時(shí)，壓上缸位移發(fā)生異常，導(dǎo)致兩側(cè)壓上缸行程偏差較大，軋機(jī)HYROP系統(tǒng)報(bào)重故障，軋機(jī)停機(jī)。復(fù)位后切換到MASTER ON時(shí)依舊發(fā)生同樣故障。

2.2 故障分析

利用1720軋機(jī)控制系統(tǒng)的TRACE軟件對當(dāng)時(shí)的跟蹤數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，故障發(fā)生在軋機(jī)切換到MASTER ON后，伺服閥工作控制壓上缸動(dòng)作的時(shí)候，兩側(cè)伺服閥都根據(jù)系統(tǒng)控制指令對壓上缸進(jìn)行控制，但一段時(shí)間后壓上缸位置發(fā)生偏差，導(dǎo)致系統(tǒng)報(bào)重故障停機(jī)。根據(jù)TRACE數(shù)據(jù)分析，故障發(fā)生前，DS側(cè)的壓上缸位行程受伺服閥控制動(dòng)作正常，完全按照給定信號進(jìn)行動(dòng)作。而WS側(cè)壓上缸的行程位移則出現(xiàn)異常，液壓缸的活塞桿位移與給定信號相反，且持續(xù)上升，系統(tǒng)給出反向指令后任不能控制壓上缸下降，從而導(dǎo)致故障停機(jī)。停機(jī)后利用旁通回路對兩側(cè)壓上缸進(jìn)行控制，測試壓上缸上述下降動(dòng)作正常，可排除壓上缸的故障，則可能是伺服閥的故障，更換WS側(cè)伺服閥后系統(tǒng)恢復(fù)正常。

依據(jù)伺服閥原理結(jié)構(gòu)和特性研究，其主要原因是因?yàn)樗欧y的閥芯卡死或者閥芯動(dòng)作卡阻或立馬達(dá)損壞造成伺服閥失控，其閥芯不能根據(jù)伺服閥給定的電信號進(jìn)行正常動(dòng)作，從而造成給定信號和壓上缸動(dòng)作不對應(yīng)。

3 預(yù)防措施

對下線伺服閥檢測，如圖3所示為伺服閥特性曲線，發(fā)現(xiàn)零位偏置嚴(yán)重，閥芯和尖邊磨損嚴(yán)重，針對以上問題，提出一下預(yù)防措施。

圖3 伺服閥特性曲線

3.1 伺服閥存放

伺服閥是一種精密的液壓元件，其存放前必須清潔，油孔位置安裝擋板防塵，電氣插頭用電工膠布包扎好，確保無外露[6]。然后水平存放在無雜質(zhì)、油污、及灰塵的干燥清潔的木制箱體內(nèi)，木箱周圍無帶有磁性的工器具。

3.2 油液清潔度

(1)控制軋機(jī)主液壓系統(tǒng)污染度。將系統(tǒng)濾芯更換周期由6個(gè)月縮短為3個(gè)月，循環(huán)濾芯過濾精度由10 u提高至5 u，每三個(gè)月對液壓系統(tǒng)油品進(jìn)行檢測，確保系統(tǒng)清潔度為NAS5級。

(2)伺服閥的前后過濾器的濾芯一直使用進(jìn)口濾芯，并將的更換周期從1年縮短為6個(gè)月。

3.3 階躍實(shí)驗(yàn)

每月一次軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)的階躍實(shí)驗(yàn)，觀察伺服的零位電流，正常零偏電流是-0.5-0 A (-0.35 A)，發(fā)現(xiàn)異常提前更換，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.4 伺服閥狀態(tài)監(jiān)控

該伺服閥內(nèi)雖裝有位置傳感器，但并未接線，現(xiàn)將閥芯位置信號線接出來，在線進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控閥芯位移，從而快速判斷力馬達(dá)伺服閥工作狀態(tài)是否正常。

4 總結(jié)

冷連軋軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)的故障類型較多，不同的故障呈現(xiàn)出的故障現(xiàn)象可能一樣，但處理故障的方式完全不同，從而導(dǎo)致了故障判斷上存在很大的難度，通過本文對軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)故障研究，提出了對關(guān)鍵元件伺服閥閥芯位移監(jiān)控，定期做軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)的階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)等預(yù)防措施，在很大程度上幫助故障預(yù)判斷，極大減少了設(shè)備維護(hù)工作，做到預(yù)防性維護(hù)。