液压测试技术在解决步进梁不平稳性方面的应用.pdf

6 2 A NHU I ME T A L L U R GY 2 0 1 0年第 1期 液压测试技术在解决步进梁不平稳性方面的应用 戴 本 俊利 小 民 马鞍 山钢铁股 份有 限公 司 摘 要 针 时某 平 整机 组 中 步进 梁 的 不稳 定性 ， 提 出 了一种 比较 经济 简便 的 解 决 办法 ， 避 免 了设 备 技 术 改造 ， 减 少了设备故障的发 生。 关键词 步进 粱 同步位置 平衡 阀 液压 系统测试技 术 To S o l v e t h e I n s t a b i l i t y o f W a l k i n g Be a m Us i ng Hy d r a u l i c Te s t i n g Te c h n o l o g y Da i Be n j u n Li Xi a o mi n Ma a n s h a n l r o n St e e1 00 ．L t d ． Ab s t r a c t A simple，l o w- co s t s olut ion f o r t h e i n s t abi l i t y pr o bl e m of walki n g be am in a s kin pa s s mi l l was pu t f o r - war d，r edu c i n g eq ui p me n t f ai lur e wi t h ou t t e ch n i c al r ev ampi n g． Ke y wo r d s wal k i n g b ea m s yn c h r o ni z e d p os i t ion ba l an ce v al v e h y dr au l ic s ys t e m t es t ing t ec h n olog y 0 前 言 马钢某 平整 机组采 用 了步进梁 和 钢卷小 车运输 钢卷 的方式 ， 由于步进 梁在设 计上 的缺 陷 ， 造成 了实 际运行 中设备故障率和备件维护费用居 高不下 ， 若 进 行相 关技术 改造 所需 费用较 高且周 期长 。通 过分 别 单独 调节 两个 比例 阀的输 入 电压信 号并 运用 液压 测 试技术 ， 利 用液压 阀 的流 量和压 力性 能 曲线 ， 从 液 压 系统方 面解 决 了这 些 问题 ， 避 免 了设 备 技 术 改造 和设备的故障发生。 1 平整机组简介及工作过程 某 厂 平整 机 组年 设计产 量 为 8 0万 t ， 在 该生 产 线 的人 口配 置 了 翻卷 机 、 步 进 梁 、 钢 卷 小 车 和 准 备 站 ， 将经 罩式 炉退 完火 的卧式 钢 卷 通 过 翻 卷机 成 立 式 卷 ， 通 过步进 梁 的运 输 将原 料 卷 运送 到 钢卷 小 车 和 准备 站 ， 剪 切完 钢卷 头 部后 再 通 过 钢卷 小 车 运 输 到开 卷机 的芯 轴上 ， 完 成 一个 上 料 流 程 。步 进 梁运 输 的总长 度为 2 9 ． 4 m， 出 口与 人 口分别 位 于厂 房两 跨 中 ， 从 翻卷机 到钢卷小 车 的位置 ， 步进 梁 的运输鞍 座位 置共 有 1 1 个 。图 1为 入 口步进 梁 部 分 结 构 简 图 ， 是 由两根 相 同的动梁组 成 ， 两根 动梁靠 中间的连 接板刚性联接， 每个动梁各通过 1 和 2 升降液压 缸 的升 降来使 一个 平行 四边形 四连 杆机构 实现整 体 的升降 ； 步进 梁 的行走 由 4个 滚 轮架 小 车通 过 行 走 液压缸 的动作 移 动 ， 其 中每 个 滚轮 架 小 车 由 4个作 用在 轨道 上 的大 滚 轮 和 4个 小 滚 轮组 成 ， 小 滚 轮作 用在轨道的下沿起定位保护作用； 两个液压升降缸 的驱 动控 制分别 由两 个相 同 的比例换 向阀来实 现控 制 。该 步进 梁在 生 产线 中起 到 非 常关 键 的作 用 ， 其 运行情 况直 接影 响到生 产 的正常 运行 。 2 存在 的问题和分析 2 ． 1 存 在 的问题 前期 该设 备频 繁 发 生设 备 故 障 ， 并造 成 备 件 的 大量 异常 损耗 ， 主要 是 滚 轮 轴 承 、 提 升 液 压缸 、 滚轮 和连 接部 位 的铜 套 及 连接 板 等 受力 异 常 磨损 损 坏 。 其原 因是 步 进 梁 的 两 个 动 梁 在 升 降 的 过 程 中不 同 步 ， 频繁出现 4 个滚轮架中的前后几个抬起， 大滚轮 脱 离轨 道 ， 小 滚轮 在 滚压 缸 提 升过 程 中紧压 在 轨 道 的下沿 ， 造成 滚轮磨 损 和滚轮 轴承 的损坏 ， 同时 由于 动梁 的非正 常抬起 又造 成两动 梁之 间的连接 板螺 栓 断裂 以及 液压 缸连 接 的 轴套 异 常磨 损 ， 多次 造 成 两 动粱 之 间的刚 性联 接板 螺 栓 剪 断 ， 从 而导 致设 备 的 异 常停机 。 作 者 简 介 戴 本俊 ， 工 程 师 ， 安徽 省 马 鞍 山 市 2 4 3 0 0 0 马钢 第一 钢 轧 总 厂 2 0 1 0年 第 1 期 安徽 冶 金 6 3 1 5 6 7 77 0 0 1 一 动粱一 ； 2 一 连接板 动粱二； 4 _ 摇臂；孓l 升降液压缸； 拉杆 ；7 - 滚轮架小车； 8 _ 行走液压缸 图 1 入 口步 进梁部分结构简 图 由于该 设备 重 量 达 1 0 0多 吨 ， 如 果 完 全 改造 需 要 非 常高 的费 用 ， 且 耗 时 长 。前期 对 该 设 备 并无 太 多 的办法 ， 虽然 每次 定修 都 要检 查 紧 固该 设备 ， 并更 换 相关 的备 件 ， 但 由于设 计 本身 存 在 的缺 陷 ， 仍 然不 时发 生设备 故 障 ， 严 重影 响 了生 产 线 的稳 定运行 ， 造 成 步进 梁 的故 障率高 ， 故 障停机 时 间较 长 ； 而且 由于 安装位置的限制更换某些部 件的时间超过 3 6 h ， 严 重影响了正常生产 ， 同时也造成了大量备件的不正 常 损耗 。这 一 问题 因扰 了相 当长 的时 间 。 2 ． 2设备 及控 制上 存在 的 问题 分 析 1 步进 梁 的总 长 为 2 9 ． 4 m， 由 两个 完 全相 同 的 部 分组 成 ， 中 间 由 刚性 的 键 连 接 ， 对 于 如 此 长 的 动 梁 ， 在设 计 时未考 虑 到 梁 在 加 工 及 生 产 过程 中 的变 形 ， 再加 上两 个梁 上 各 部 件 的装 配联 接 的差 异 性 和 两 个液 压缸 特性 的 差 异 性 ， 导 致 两 个 梁 在运 动 过 程 中因为不 同步而 产生 内力 ， 且 随 着 时 间的 推移 ， 这种 情 况不 断恶 化 ， 从 而 导 致 相 关 部 件 在 没 有外 力 的情 况 下仍然 出现损 坏 ， 周期 不 断缩 短 。 2 由于 动 梁 一 和 动 梁 二 两 边 的负 载 不 同 ， 2个 提 升液压 缸 的作 用力 也 不 同 ， 而 在 液压 原 理 的设 计 上并 没有 考 虑到 同 步设 计 回路 ， 因此 无 法 确 保 升 降 动作的同步。 3 控 制上 没有 采 取任 何较 为精 确 的位置 控制 方 式 。据 了解在 其它 类 似生 产线 的设 备 中都采 用 了精 度较 高 的位置 反馈 闭 环控 制模 式 。 4 现 场监 测两 个 提 升 缸 的 压 力 发 现 ， 两 个 缸 在 下 降的过 程 中的压 力 完全 不 同 ， 且 冲击大 ， 见 图 2 。 图 2 1 、 2 步进梁提升 缸在升 降过程 中的压 力曲线 图 2为现 场 液压缸 有杆 腔 的驱 动压 力测 试 数据 的反 映 ， 两段 曲线 分 别为 1 、 2 步进 梁 提 升 缸 的上 升 背 压和 下 降时 液压缸 驱动 压力 的 曲线 。从 图 2的 曲线 来看 ， 上 升过 程 只是 在 头 尾 存 在 小 的波 动 其 它 时 间 较为 平稳 。但 下 降 过 程 存 在 压 力 波 动 大 、 不 同 步 和 冲击 大等 隐 患 ， 由于 液压 缸 的压 力 最 终 反 映 的 是 机 构 的升 降力 ， 因此从 曲线 上 可 以看 出在 下 降 过 程 中波动 大 ， 步进 梁 两端 的动 梁 明显 升 降 力 不 相 同 且 不 同步 ， 存 在着无 法 预知 的故 障 隐患 。 3 解决 方案 针 对 这些 问题 ， 运用 已得 到 的液 压测 试 结果 ， 通 过从 理 论 上分 析 ， 笔者 提 出 了一 个 行 之 有 效 的解 决 方 案 将原 设计 的 1 、 2 升 降 缸无 杆 腔 油 口 的液 控 单 向 阀更换 成 平衡 阀 ， 这 样 可 以减 少 在 升 降 过 程 中 的 冲击 ； 将 分别 控 制 1 、 2 提升 液 压 缸 的 比例 换 向 阀 的 2个相 同的输入 信 号拆分 成 上升 和下 降单 独 的 4个 输 入 信 号 来 分 别 调节 ， 另 外增 加 比例 换 向 阀 的 6 4 AN HU I ME T A L L U R GV 2 0 1 0年第 1期 压力补 偿 阀 。修 改 后 的 步 进 梁 升 降 液 压 原 理 见 图 3。 图 3 1 和 2 升 降 缸 液 压 原 理 图 从 所采 用平 衡 阀 的 压 力 和 流 量 性 能 曲线 可 看 出 ， 在相 同 的压 力 变 化 值 A p 的 情 况 下 ， 通 过 阀芯 的输 出流量相同 ， 而对于 1 和 2 液压缸 ， 如果输人 的流量可 以保 持相 同 ， 基 本上 可实现 过程 位置 同步 。 因此分别调节已拆分成 4个单独比例输入电压值信 号可 以精 密地 得到 相 同的 压力 和 流量 ， 以致 于最 终 得到相 同的提升 力 并 实现 位 置 的 同步 ， 即可 以达 到 预期 目标 。 现 场调 整 时所 记 录 的最后 3次 设定输 入 比例 电 压信号见表 1 ， 所对应 驱动液压缸的压力 曲线见图 4 。 表 1 最 后 3次设 定输 入 比例 电压 信 号 2 9 ．0 5 4 5 0 ． 10 7 8 7 ．1 6 I l 1 6 ．2 1 4 14 5 ．2 6 8 1 7 4 j 2 l 2 0 3 ．3 7 4 2 3 2 -4 2 0 2 6 L 4 0 1 2 9 C t 5 3 ．5 时问 ／ s 图 4最后 3次参数调整过程 中的压力 曲线 从图 4中最 后 1次 调 整 的压 力 曲线 来 看 ， l 、 2 提升 液压 缸 在 整 个 上 升 过 程 中背 压 较 低 且 较 稳 定 ， 反映其上升过程较平稳 ； 在下降过程中的压力基 本 相 同 ， 由平 衡 阀的 流 量 和压 力 曲线 可 得 出两 个 液 压 缸 的输 入流 量和 压 力 都 相 同 ， 最 终 的机 构 作用 力 和 位移 的距离 也相 同 ， 由 此可 以判 断 出 经过 此 次 的 调 整该设 备运行 基本 稳 定 。 需要 强调 的是 为 了更好地 保证 该设 备 的稳 定运 行 ， 还要定期对该设备进行跟踪和对相关参数进行 定期微调 ， 使其效果更好。 4 结 语 该方案 解决 了在 设 备 状 态 改 变 的情 况 下 ， 通 过 液压测试技术精确地找 出了问题的所在 ， 并通过修 改 与调 整液压 回路 的方 法解 决 了通过 机械手 段一 时 难 以解决 的 问题 ， 取 得 了 令 人满 意 的效 果 。此 方法 为我们在其他同类设备故障的处理与设备的长寿命 运行提供了很好的思路和借鉴 。从这两年该设备的 维护来看没有造成一起非正常的设备故障， 备件没 有 出现非正 常损 耗 ， 在 节 省 了维护 费用 的同 时也 减 少 了非正 常停机 时 间 。 收稿 日期3 0 0 9 1 1 2 3 D O D D O 0 O O O O O O ㈣ ㈣ ㈣ 湖 舯 ∞ 。