电炉大包加盖液压驱动系统改进与优化.pdf

， l I 全 2 0 1 4 年5 月 第 二 期 电炉大包加盖液压 驱动 系统 改进 与优化 刘长文俞海龙 杭 州钢铁 集团公 司维检 中心杭州 3 1 0 0 2 2 摘 要 e ft对电炉连铸回转台大包加盖驱动 系统的 电液推杆故障现 象与原 因进行剖析 ， 找 出问题 的症 结。 通过对驱动系统的改进与优化 ， 使其在满足生产 需要的 同时从而降低设备的故障率、 节约维护成 本、 减轻劳动强度。 关键词 电液推杆 ； 故障； 液压原理 ； 4 L化 0 引言 连铸大包加盖装置分为 1 号臂和 2号臂 ， 每只 臂分别有升降和旋转两个动作， 每一个动作由一只 独立的电液推杆来驱动， 其主要作用是为了保持钢 包内液态钢水的温度、 减少钢水氧化从而确保钢坯 的质量。由于环境、 温度、 安装位置及备件质量等 多种因素， 致使电液推杆经常发生故障， 影响生产 顺行和钢坯质量的稳定 。针对这一症结 ， 通过对电 液推杆产生故障的原因进行分析， 结合使用场合、 适用环境等 因素认 为电液推杆驱动不能满足生产 需要。为尽快解决这一问题 ， 公司决定利用现有的 淘汰更换下来 的旧液压站 ， 通过改进控制系统 ， 利 用液压缸作为执行元件， 从而实现液压站油缸 分离式驱动代替原电液推杆驱动。 1 电液推杆的使用现状 电液推杆是一种集 机、 电、 液为一体 的液压驱 动装置 ， 工作油路循环于无压 的封闭钢筒里 ， 日常 点检很难发现设备的劣化趋势 ， 一旦发生故障对其 产生的原因难以明确， 所以故障处理时间较长， 从 而导致影响生产 。经过几年运行其主要问题如下 1 ． 1 引发故障原因多且难以迅速判断 连铸大包加盖驱动系统共四只独立的电液推 杆， 每只推杆分别包含机、 电、 液的集成系统。导致 故障发生的原因有机械的 ， 液压的或 电气的 ， 这就 要求我们必须要掌握整个系统的工作原理， 还必须 具有一定的机械 、 电仪 、 液压方面的专业知识 ， 特别 是液压系统元件全部在缸体内部， 使故障处理更加 困难 。 1 ． 2 设备安装环境恶劣易引发设备故 障 1 环境温度高电液推杆安装在回转台两侧， 离钢包直线距离约 1 ． 5米 ， 钢包表 面实测温度 约 3 3 0 ℃左右， 钢包上的热量辐射到电液推杆上， 使缸 体表面温度高至达 8 0 ℃。电液推杆本身油箱设计 小， 无法及时散热， 油箱介质温度升高导致液压油 的粘度降低 、 润滑性能下降、 加速液压元件老化， 同 时由于摩擦力增加 ， 系统泄漏量增大， 又进一步使 系统升温， 形成恶性循环， 致使设备故障率上升。 2 高尘的工作环境 高温使液压密封件的密 封性能下降、 寿命缩短， 同时由于连铸大包加盖电 液推杆处在高尘的工作环境下， 灰尘很容易经过油 箱的通气孔、 加油口、 以及管路连接处等侵入系统 内部 ， 引起液压油的污染。而液压油的污染也能引 起电液推杆的零部件磨损、 腐蚀加剧， 滑阀研伤或 卡滞 、 卡死 ， 加速工作介质的老化变质 、 缩短使用期 限 。 1 ． 3设备维修难度大、 维护成本高 因电液推杆集成结构的原因， 日 常点检无法发 现故障劣化情况， 而且其本身维修的专业性要求较 高 ， 再加上技术和环境等条件的限制 ， 现场维修 、 保 养的根本无法实施， 所以会导致设备过修或失修。 另一方面大包加盖电液推杆安装在冶炼跨与连铸 跨交接处， 由于位置所限行车无法吊装， 而备件本 身较重， 更换时拆除及安装都非常困难， 导致设备 维修劳动强度增加。 根据上述 电液推杆在运行中存 在的问题及 产 生的原因分析 ， 决定利用现有废弃液压站对大包加 2 0 1 4年 5月 第二期 电炉大包加盖液压驱动 系统改进与优化 3 5 盖液压驱动系统进行进行改进与优化。 2 液压控制驱动系统改进与优化 2 ． 1 利旧液压站的组成及原理 如图 1 所示， 现有液压站油箱容积为 4 0 0 L ， 泵 和电机运行 良好 ， 液压泵 2 ． 1和 2 ． 2为一用一备 ， 系统工作压力为 1 2 M P a ， 泵额定流量为 4 2 L ／ ra i n ， 回 油过滤器 5 滤芯为 1 0 U， 可 以满足大包加 盖动力要 求。再在油箱加油口新增空气过滤器 6 ， 这样就可 以满足高尘的工作环境。 1 ． 电机 ； 2 ． 液压泵 ； 3 ． 联轴 器； 4 ． 单向阀 5 ． 回油过 滤器 ； 6 ． 空气过滤器 ； 7 ． 油箱 S． 吸 油 ； P． 出油 ； T． 回 油 图 1 原液 压站 原理 图 2 ． 2 执行元件液压缸的选用 2 ． 2 ． 1 原驱动电液推杆 的参数 升 降 电 液 推 杆 参 数 为 F 推 2 5 0 0 0 0 N、 拉 2 1 O 0 0 0 N， S 1 5 0 m m， V 推 2 0 m m ／ s 拉 2 0 m m ／ 8。 旋转 电液推杆参 数为 F 推 4 5 0 0 N、 拉 4 1 0 0 N S 4 7 0 m m V 推 2 9 m m ／ s 拉 3 9 m m ／ s 。 2 ． 2 ． 2新液压 油缸 的选用 为满足现场安装要求， 执行元件的安装尺寸必 须与原 电液推杆的安 装尺寸相 同， 升降油缸为 2 0 0 ／ 9 0*1 5 0 ra m， 旋转油缸为 c I 9 0 ／ 5 0*4 7 0 m m， 安 装方式不需改变。 2 ． 2 ． 3 参数校核 根据公式 FP S可得 升 降 油 缸 F 推 1 2 M P a3 ． 1 4l o o 2 姗 2 3 7 6 8 0 0 N 2 5 0 0 0 0 N； F { 立 1 2 MP a3 ． 1 4 1 0 0 24 5 Ⅱ l m 2 3 0 0 4 9 8 N2 1 0 0 0 0 N； S1 5 0 ram 速度 v 4 2 0 0 0 0 0 0 m 3 ／ 6 0 ／ 3 ． 1 41 0 0 2 眦 2 2 2． 2 9 m m／ s 2 0 mm／ s 。 旋 转 油 缸 F 椎 1 2 M P a3 ． 1 44 5 衄 2 7 6 3 0 2N4 5 0 0 N F { 立 1 2 M P a3 ． 1 4 4 5 一2 5 m i I l 2 5 2 7 5 2 N 41 0 0N； S4 7 0 mm 速度 v4 2 0 0 0 0 0 0 m m 3 ／ 6 0 ／ 3 ． 1 44 5 m m 2 1 1 0 mm／ s 3 9 mm／ s 。 根据以上计算可知所选的液压站和油缸完全 可 以满足工况要求 。 2 ． 3 液压控制系统改进及优化 2 ． 3 ． 1 集成阀台选用 根据大包加盖系统要求 ， 为满足安全生产需要 同时易于操作和维护 ， 阀块组和集成阀台的改进如 图 2所示 ， 集成 阀台 2安装在油箱上方 ， 阀台 P口 与液压站出油 口连接 ， 回油 T与油箱 回油 口连接 ， 安装简单， 维护方便。集成阀台上由四组叠加阀组 成控制系统， 分别控制四个执行机构。每组叠加阀 由电磁换向阀 9 、 液压锁 8 、 双向节流阀 7 组成， 其 中电磁换向阀中位机能选用 Y型， 这样动作停止系 统就处于无压状态。双向节流阀用于双向调速 ， 是 回油节流设计 ， 速度可根据现场使用情况调整。液 压锁用于定位， 可在任一位置停止动作， 而且平稳 可靠 。 2 ． 3 ． 2液压控 制优 化 液压站油泵启动采用无压启动方 式 ， 如图 2所 示当油泵启动 电磁溢流 阀 1 0不得 电， 油直接 回到 油箱， 系统无压。操作大包包盖升降或旋转动作按 钮 ， 同时 电磁溢 流 阀 1 0得 电系统 瞬间建立 压力。 大包加盖动作结束延时 1 O 秒电磁溢流阀 1 0 失电， 系统无压运行， 2 0 秒后无操作系统 自 动控制停止。 2 ． 3 ． 3 液压 系统降温与防护 因大包 回转 台 3 6 0度旋转 ， 无法获得水 源 ， 液 压站也不能设计安装液压油循环冷却装置 ， 为了使 液压站介质油温处于正常范围 把液压站安装在连 铸大包 回转 台上及 中间位置 ， 并在 回转 台周围安装 隔热钢板及在液压站上安装 防尘隔热罩 ， 这样油箱 及阀台离钢包远， 又不受高温直接辐射， 温度相对 较低 。电气控 制采用远 程遥控 装置 ， 既安全 又方 便 。 3 采用液压控制驱动系统的使用效果 1 故障率低 ， 维护简单。原电液推杆油温高、 散热困难等多种原因， 经常渗漏， 而且治漏时难度 大。现液压系统安装 了油箱隔热层 、 无压启 动、 动 36 出 舍 2 0 14 年 5 月 第 二 期 作后马上停止运行等， 在实际应用中， 液压站油温 均能保持的在 7 0 7 C以下。维护简单 ， 只要按要求 定期更换过滤器滤芯、 液压油等消耗件。故障排查 简捷 ， 运行稳定 ， 运行两年来 ， 无任何故障。 2 使用寿命长 ， 维修成本低 。原电液推杆使用 1 一 D _ 日 P 珀 X ‘ 寿命短 ， 平均每年费用为约 8万。现采用液压控制 驱动系统改为油缸、 阀台组集中控制， 使用寿命长 根据经验判断油缸使用寿命至少 3 年， 阀块寿命 至少 6年 ， 其密封性能好 ， 安装简单方便 ， 平均每 年费用为 1 万， 大大降低设备维修成本。 1 煳睛 I l 1 煳瞰 7 ll伯眦 7 Il m ll 7 O 0 ， 9 O 1 5 0 l l9 0 ， ll S 0 X 6 7 0 0 0 1 9 0 X 1 5 0 l l 9 0 ／ 1I 5 0 4 7 0 1 ． 球阀D N 3 0 ； 2 ． 集成阀台； 3 ． 测压头； 4 ． 缓冲管； 5 ． 压力表； 6 ． 球阀 D N 1 5 7 ． 双向节流阀； 8 ． 双向液压锁 ； 9 ． 电磁换向阀； 1 0 ． 电磁溢流阀 图 2 优 化后 液压 系统原 理 图 4 结语 电炉连铸 回转 台大包加 盖系统原 电液推杆驱 动选用不合理 ， 工矿较恶劣 ， 造成先天性不足。经 过对驱动系统的改进与优化， 不但解决了存在的故 障和问题， 为公司的生产稳定顺行提供了保障， 同 时也大大降低了维修工的劳动强度， 降低了维修成 本 。 参考文献 [ 1 ] 成大先． 机械设计手册． 北京 化学工业出版社 [ 2 ] 夏廷栋， 杜绍武． 液压系统的使用和管理[ M] ． 北京 机械 工 业 出版 社 ， 2 0 0 7 收 稿 日期 2 0 1 3 1 1 1 4 审稿 韩彬 编辑 魏海青