夹送矫直机下矫直辊升降液压系统的故障诊断.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 0 3 ． 2 0 1 3 夹送矫直机下矫直辊升降 液压系统的故障诊断 况群 意 ， 胡立华 ， 周云根 中冶南方工程技术有限公司 ， 湖北 武汉4 3 0 2 2 3 摘 要 在 中冶南方为某不锈钢公司设计 的一条 1 6 mm厚的不锈钢 热轧 酸洗退火机组上 ， 入 口夹送矫直机的下矫直辊在打开位时 出现 持续缓慢上升 的故 障现象 ， 针对该现象 ， 在现场对夹送矫直机 的液压控 制回路进 行了故障诊断 ， 逐 步排 除了液压 回路 的设计 和制造原 因 ， 得出造成该故障是 由于其液压 回路 中减压 阀的控制 口与 P口相 串通 的原 因， 从 而彻底解决 了该故障。 关键词 夹送矫直机 ； 液压故障 ； 减压阀 中图分 类号 T H1 3 7 ． 9 文献标识码 A 文章 编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 0 3 0 0 4 1 0 3 F a u l t Di a g no s i s o f Lo we r S t r a i g ht e ni n g Ro l l Li i n g Hy d r a u l i c S y s t e m f o r P i n c h Le v e l e r KU AN G Q u n - y i ， HU L i - h u a ， Z HO U Y u n - g e n WI S DR I E n g i n e e r i n g R e s e a r c h I n c o r p o r a t i o n L t d ． ， Wu h a n 4 3 0 2 2 3 ， C h i n a Ab s t r a c t I n a 1 6 ram s t a i n l e s s s t e e l P L - C AL l i n e s u p p l i e d b y W I S DRI t o o n e o f h i s c l i e n t s ， t h e r e o c c u rr e d o n e p r o b l e m t h a t b o t t o m l e v e l i n g r o l l s o f e n t r y fl a t t e n e r we r e s l o w l y c l o s i n g a t t h e i r o p e n e d p o s i t i o n ． T o a d d r e s s t h e p r o b l e m， e f f o r t s w e r e ma d e t o c h e c k a n d d i a g n o s e h y d r a u l i c c o n t r o l c i r c u i t s o f t h e u n i t ， b u t n o t a n y p r o b l e m wa s f o u n d i n e i t h e r d e s i g n o r ma n u f a c t u r i n g ． I t w a s f o u n d o u t t h a t t h e p r o b l e m o c c u r r e d b e c a u s e c o n t r o l p o r t o f p r e s s u r e r e d u c i n g v a l v e i n t h e c i r c u i t wa s c o n n e c t e d t o P l i n e o f t h e s y s t e m． T h a n k s t o t h i s f i n d i n g ， t h e p r o b l e m wa s t h o r o u g h l y e l i mi n a t e d ． Ke y wo r d s fl a t t e n e r ； h y d r a u l i c p r o b l e m ； p r e s s u r e r e d u c i n g v a l v e 0 引言 中冶南方在为某不锈钢公 司设计的一条 1 6 m m厚 的不锈钢热轧酸洗退火机组 中。 为了矫直带钢头 、 尾翘 曲变形 ． 便于机组穿带 、 甩尾和焊接 ， 在该机组入 口设有 夹送矫直机。 矫直机由上下共 6根矫直辊和 5根支撑辊 组成， 上矫直辊和上支撑辊由齿轮马达调节升降实现辊 缝调节 ， 下矫直辊和下支撑辊由液压缸实现快开。 2 0 1 1年 3月 ， 该设备经安装 、 调试及试生产后 ， 发 现该设备矫直效果 良好 。完全能够满足机组的生产需 要 ， 但 当矫直机不投人即下辊处于打开状态时， 下辊会 以 1 5 mm ／ mi n的速度缓慢连续上升 ， 直至接触带钢或者 油缸活塞杆完全伸出， 从而影响机组的正常运行生产 。 1 夹送矫直机下矫直辊快开液压回路介绍 如 图 1所示 为矫直 机矫直辊 快开 的液压控 制 回 路图 。 收稿 日期 2 0 1 2 0 9 2 4 作者简介 况群意 1 9 7 7 一 ， 男 ， 湖北武汉人 ， 高级工程 师 ， 硕 士 ， 主要从事 冷轧生产线机械设备 、 液压系统的设 计和调试工作。 下矫直辊升降由 2只并联的 3 6 0 mmx 2 0 0 m mx 3 0 0 m m 的液 压缸 来 驱 动 ，液 压 站 系统 工 作 压力 为 1 4 MP a 。电液换向阀 3控制液压缸动作 的方向， 单向节 流 阀 l 0控制液压缸 的运动速度和液压缸之间的同步 ， 减压阀 2设置下矫直辊所需要的工作上压力 1 2 MP a ， 溢流阀 7作为下矫直辊上压时的安全阀 1 4 MP a ， 液控 单 向阀 4作为液压锁 ，当下矫直辊压上 电液换向阀回 到中位时锁住下矫直辊 的位置 。避免下矫直辊在 自重 作用下下降。 夹送矫直机的正常工作过程为 1 开卷机开卷前 ， 计算机二级根据开卷机上准备 好的钢卷 的厚度规格及对应所需要的矫直机辊缝值等 参数下到 P L C程序 2 现场操作人员启动矫直机辊缝 自动调节程序 ， P L C程序根据计算机二级传来 的参数 ，通过上控制矫 直辊上 的辊缝调整齿轮电机 的正反转 ，将辊缝大小调 整到计算机二级所要求的值 ； 3 开卷机开卷 ， 将带头送入夹送矫直机 ， 夹送矫 直机夹送辊及下矫直辊关闭，夹送矫直机与开卷机等 41 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 3年 第 0 3期 9 1 9 ．2 8 l 8 2 一 ● -_ - 一 丕 T 一 _ ● 一 7 l k ～ ～～ ～～ ～～ 4 1 ’ Al l B l 4 M P a l l p e b 3 ．1 6 l 呈 P l IT I _● l A 、 12M Pa l 广 吣 2 l 5 1 一 -_ n j l l L 一一一 ‘ 一_ 二二二二二二二二二二二二二二二二二二二一一一一一一一 1 一 维修阀2 一 减压 阀 MR A一 1 0 一 C 一 3 O 3 一 电液换 向阀 4 WE H3 2 J 6 X ／ 6 E G 2 4 N 9 E K 4 ／ B 1 0 4 一 液控单向阀 MP A 一 1 0 3 0 5 - 压力表 开关 G C T o 2 6 - 压力 表 7 一 溢流阀 D B D S 2 0 P 1 X ／ 3 1 5 8 - 微型测压接头 A B 2 0 ～ 1 l ／ K1 9 一 液压球 阀l 0 一 单 向节流 阀 MK 2 5 GI X ／ 图 1 矫直机矫直辊快开的液压控 制回路 设备一起联动 ，将矫直后 的带头最终送至焊机与前行 钢卷带尾焊接起来 ； 4 焊接完成后 ， 操作人员启动机组运行命令 ， 当 机组加速超过穿带速度 ，夹送矫直机夹送辊及矫直辊 自动打开 。 2 夹送矫直机下矫直辊 自动上升 的原 因 分析 矫直机下辊盒 含 3只矫直辊 、 2只支撑辊 的总重 量 为 8 t ．下辊 盒 由 2只并联 的 3 6 0 ra m 2 0 0 m mx 3 0 0 mm液压缸驱动 。故液压缸驱动下辊盒上升的最小 压力为 0 ． 5 MP a 1 2 1 T 0 ． 3 2 x l 0 液压缸驱动下辊盒 以 1 5 mm ／ mi n速度上升所需要 的流量为 p 1 4 5 L ／ mi n 2 、 ⋯⋯ 、 一 ， 4 2 通过式 1 、 2 并结合矫直机下辊处于打开状 态 ， 电液换 向阀 序号 3 处于中位时 ， 下辊 以 1 5 mm ／ mi n的 速度缓慢连续上升的现象 ，证 明矫直机打开时有压力 油供到液压缸 的无杆腔 ， 为排除这一问题 ， 接下来对所 有可能原因进行了分析与排查。 1 电液换向阀 3中位有零泄漏。若电液换向阀 3 中位有零泄漏 ，造成电磁铁失 电后压力油通过换 向阀 持续供 向液压缸的无杆腔 ， 出现矫直机下辊连续上升。 针对该可能原因， 作了如下排查工作 卸掉电液换向阀两端电磁线圈．下辊上升现象依然 存在 ， 故排除由于电气原因造成电液换向阀关闭不严。 2 若液压阀块设计或加工有误 ， 则造成下辊连续 上升的主要可能原 因就是溢流阀 7的 P口与主 回路 的 P口相通 ， 针对该可能原因 ， 作 了如下排查工作 重新检查 阀块的油路设计 ． 通过 I n v e n t o r 软件对该 回路 的阀块进行三维建模 ， 如图 2所示 ， 经检查未发现 溢流阀 7的 P口与主回路的 P口有交叉贯通现象 。 为 了排除由于加工过程 中的失误导致溢流阀 7的 P口与主回路的 P口相通 。 现场采用烟雾法对 阀块进行 了检查 ，由 P E l 通人烟雾后未能从 P 7口发现烟雾 ， 反 之依然 ，而 T 口通人烟雾后马上有烟雾从 T 7口飘 出， 因此证明阀块实际加工也没有问题 。 3 减压阀可能故障的分析。由于存在 的问题是下 矫直辊打开后 ，当电液换 向阀处于 中位 时矫直辊 自动 上升 ， 故与液控单 向阀 4没有关 系 ， 因此排除 1 、 2 中可能的原因后 ，则唯一能够造成此现象的就是减压 阀 2 ， 减压阀 2的原理图如 图 3所示 ， 因此若是减压 阀 的原因， 则只能是减压 阀的控制 E l 与其 P口相通了 ， 而 由于现场两台矫直机 的现象是完全相同，故若能证明 是减压 的问题 ，则间接证明了是该类阀某一批次 的质 量问题。为了证明这一推断， 在现场对矫直机的液压阀 台作 了如下的实验 J _． ． I l A 图 3减压 阀 2的原理 图 关 闭阀台出口通往液压缸 的 A、 B腔球阀 9 ． 1 、 9 ． 2 ， 手动操作 电液换 向阀换 向。 当换 向阀换到 b位时 ， 测得 8 ． 1 处 的压力 为矫直机 的工作压力 1 2 MP a 。 8 ． 2处的压 力为 0 ； 将换向阀换到 中位 ， 8 ． 1 处压力基本保持 1 2 MP a Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ NO ． 0 3 ． 2 0 1 3 l J 1 自 。 ．- 一 一目 O 8 D Oc D ＼ ； ， D O j0虹 ．1． T7 6 ] P7 三； ； { 目 t 盘 }} 亡 彳 尹 ㈠ 三 斗 甲氍 I J J J 。 l I I 二 _ 辩 ； II Ⅱ 苹 ；【 T 4 ’ B3 厘 一A 图 2液压 阀块的三维建模 不变 ， 8 ． 2处的压力仍为 0 ； 当换 向阀换到 a位时 ， 测得 8 ． 1 处的压力为 0 ， 8 ． 2处的压力为为矫直机的工作压力 1 2 MP a ；将 换 向阀换 到中位 ， 8 ． 1处压力逐 渐上升 ， 约 3 0 m i n后基本能达到到 2 MP a左右 。而 8 ． 2处的压力变 为 0 。 将单液控单 向阀 4更换成双液控单向阀后 ，打开 阀台出 口通往液压缸的 A、 B腔球 阀 9 ． 1 、 9 ． 2， 手动操作 电液换 向阀换向，当换向阀换到 b位时 ，下矫直辊上 升 ， 当升 到中间位时 ， 测得 8 ． 1 处 的压力为矫直机 的工 作压力 1 2 MP a ， 8 ． 2处 的压力为 0 ；将换向阀换到中位 ， 8 ． 1 处压力基本保持在 1 2 MP a不变 ， 但 8 ． 2处的压力缓 慢上升 ， 约 3 0 m i n后基本能达到到 3 MP a左右 ； 当换 向 阀换到 a位时 ， 矫直辊下降 ， 测得 8 ． 1处的压力为 0 ， 8 ． 2 处的压力为矫直机 的工作压力 1 2 M P a 当下矫直辊下 降到 中间时 ， 将换 向阀换到 中位 ， 下矫直辊停住不动 ， 8 ． 2处的压力迅速降为 0 ， 但随后 8 ． 1和 8 ． 2处压力均逐 渐上升 ， 约 3 0 mi n后 8 ． 1的压力基本能达到到 2 MP a左 右 ，而 8 ． 2处 的压 力 基 本 能 达 到 2 ． 9 MP a 。且 P 8 ． 1 ／ P 8 ． 2 A有杆腔／ A无杆腔 。 因此上述实验结果完全证 明了前面关于 “ 减压阀 的控制 口与其 P口相通了” 的推断。 3 故障的处理 将减压 阀返 回供货厂商 ， 或厂商针对现场对 该阀 推断 出的故障 ， 在实验室做进一步的性能测试 ， 进一步 证 明现场推断的正确性 ，同时督促供货商更换合格的 液压元件 ， 彻底解决 了下矫直辊 自动上升的问题。 4 结束语 随着科学技术的发展 液压技术广泛用于冶金机 械等领域 ， 并成为设备 中不可缺少 的重要组成部分 ， 而 伴 随产生 的液压故障也会不断增多 ，因此如何采用最 适 当的故障诊断方法迅速排除问题 ， 将影响降到最低， 需越来越引起大家的重视。 参 考 文 献 【 1 】 雷 天觉． 新 编液 压工程 手册【 M】 ． 北京 北京理工 大学 出版社， 1 9 9 8 ． 【 2 】 周国盈． 带钢精整设备[ M】 ． 北京 机械工业出版社， 1 9 7 9 ． [ 3 】 刘永健 ， 胡 培金． 液压 故障诊 断分析【 M 】 ． 北京 人 民交通 出版 社 ． 1 9 9 7 ． 【 4 】 明仁雄， 万会雄 ． 液压 与气压传动【 M 】 ． 北京 国防工业 出版社， 2 0 0 3 ． [ 5 1 崔 甫著 ． 矫 直原 理 及矫 直 机械 [ MI ． 北 京 冶 金 工业 出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 6 ] 马玉贵， 马志军． 液压件检修与故障排除问答【 M】 ． 北京 中国建 材工业出版社， 2 0 0 1 ． 【 7 】 杨文华． 液控原理【 M】 ． 北京 学术书刊出版社， 1 9 9 0 ， 【 8 ] 陆元章． 现代 机械设 备设计 手册[ M 】 ． 北京 机械工业 出版 社， 1 9 96． 4 3