100t交流电弧炉调试过程中电极升降液压缸故障诊断及排除.pdf

液 压 气 动 与 密 封／ 2 0 1 1年 第 1 1期 1 O O t 交流电弧炉调试过程中电极 升降液压缸故障诊断及排除 周 智慧 沈立新 南通宝钢钢铁有限公 司炼钢厂， 江苏南通2 2 6 0 0 2 摘 要 通过对插装式 液控单 向阀工作原理 、 结构 的研究 ， 结合实际分析 、 判断 、 排除 1 0 0 t 交流电弧 炉在安装调试过程中出现 的电极升 降故障。 关键词 电极升降 ； 液控单向阀； 控制油路 ； 先导控制 阀 中图分类号 rr 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 1 l 1 - 0 0 5 6 0 3 An a l y s i s a n d S o l u t i o n o f t h e 1 0 0 t Ac El e c t ric Ar c F u r n a c e De b u g g i ng P r oc e s s El e c t r o d e Li f t Hy d r a u l i c Cy li nd e r F a u l t Z HoU Z h i h u i S HE N L i - x i n B a o s t e e l N a n t o n g I r o n S t e e l C o ． ， L t d ． ， N a n t o n g 2 2 6 0 0 2 ， C h i n a Ab s t r a c t T h r o u g h t h e c a r t ri d g e t y p e h y d r a u l i c c o n t r o l l e d c h e c k w o r k i n g p ri n c i p l e ， s t r u c t u r e o f r e s e a r c h， c o mb i n i n g wi t h a c t u a l a n a l y s i s ，j u d g e m e n t ，r u l e d o u t t h e e l e c t r o d e l i ft f a i l u r e o f t h e l O O t a C e l e c t ri c a r c f u rna c e i n i n s t a l l a t i o n a n d d e b u g g i n g ． Ke y W o r d s e l e c t r o d e l i ft； h y d r a u l i c a l l y p i o h o p e r a t e d c h e c k v a l v e s ； c o n t r o l o i l c i r c u i t ； p i l o t c o n t r o l v alv e O 引言 南通宝钢钢铁有限公司炼钢厂 1 0 0 t 交流电弧炉在 安装调试过程 中电极升降缸上下均不动作 ，通过对插 收稿 日期 2 0 1 1 - 0 6 0 3 作者简 介 周智慧 ， 女 ， 大学本科 ， 毕业于东北工学 院流体传动 与控制专 业 ， 现从事液压技术现场应用及维护研究。 一- - 一 * ● 一一 - ■ 一- 4 结论 本文依据所经历的现场调试所遇到的实际情况 ． 较为详细的阐述 了此类型油动机改造过程出现振荡的 现场现象 、主要原因和解决方案，但低压油动机作为 D E H控制 系统的执行器来讲 ， 由于制造工艺比较考究， 在一些加工 能力水平较 低的加工厂制造装 配的油动 机 ．由于设计和质量把关的原因其出现的故障又是多 种多样 ．其 中也不免一些低级错误所造成的故障。所 以． 在工程调试过程 中， 一定要先分清楚油动机本身就 振荡还是信号干扰或其他原因造成的振荡 ，项 目实施 过程中要具体问题具体分析 ， 才能找到问题所在 ， 对症 处 理 。 参 考 文 献 【 I 】 K o s o A m e ri c a ， I n c ． X p a c I n s t a l l a t i o n a n d O p e r a t i o n Ma n u a1． 5 6 装式液控单向阀工作原理 、 结构的研究， 经过仔细观察 、 认真思考 、 科学分析终于找到故障根源 ， 采取措施予 以 排除。 l 系统简介 1 0 0 t 交流电弧炉液压系统工作压力 1 6 MP a ，介质 采用脂肪酸酯 ， 负责完成倾炉 、 炉门升降 、 炉盖升降 、 旋 www． r e x a ． c o m ． 2o 07 ． [ 2 ]2 Wo o d w a r d G o v e r n o r C o m p a n y ． P r o d u c t S p e c i f i c a t i o n 8 2 4 5 1 [ M 】 ． W W W．w o o d w a r d ． c o m， 1 9 9 9 ． [ 3 ]3 D m i t r y D ro b ． N e w A l l - d i o t al E l e c t r o - m e c h a n i c a l S t e a m T u r b i n e C o n t rol D E MC S y s t e m [ C ] ．T h e 1 5 t h A n n u al J o i n t I S A P O WI D／ EP R I C o n t rol a n d I n s t rume n t a t i o n C o n f e r e n c e 2 o 05 ． [ 4 】 朱 凡， 沈建平． D E H数 字电液调节 系统在 以抽机组 上的应用 [ J 】 ． 汽轮机技术 ， 2 0 0 0 4 ． 【 5 】 倪维斗， 徐基豫． 自动调节原理与透平机械 自动调节【 M】 ． 北 京 机械工业出版社 ， 1 9 8 1 ． 【 6 】 韩宝菊． 液压 系统故障诊断技术 的研究[ J ] ． 液压气动 与密封， 2 0 0 9 5 ． [ 7 】 郜立焕， 唐晓阳， 李言芝， 张吉浩． 电液 比例位置 同步系统 的性 能分析[ J 】 ． 液压气动与密封， 2 0 1 1 2 ． Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ N o ． 1 1 ． 2 0 1 1 转 、 E B T机构开关 、 电极松卡 、 电极升降等动作 以保证 冶炼过程正常进行。 系统采用 比例换 向阀控制 电极升降动作及速度 ； 电极升降缸柱塞的最下部装有失压保护装置 插装式 液控单 向阀 ，可迅速关闭电极升降缸进出油管路 ， 将 电极锁紧在任意位置 。同时避免因爆管等故障造成液 压系统失压引起电极升降缸失控下栽折断电极。 2 电极升降工作原理 2 ． 1 电极升降动作液压 系统原理图 电极升降动作液压系统原理图， 如图 1 所示 。 电极 升降 缸 1 一 高压手动球闽 D N 3 2 2 - 电极升降控制 阀组3 一 电磁换向阀 4 一 比例方 向阀5 一 直动溢 流阀6 一 耐震压力 表7 一 压力传感器 8 一 手动球阀 DN 1 0 9 - 液控单 向阀 S V L B 1 0 4 6 E 3 2 S l O 一 测 压点接 头 图 1 电极升降动作 液压 系统原理 图 2 ． 2 电极 升 降工作 原理 1 电磁铁 D T 1失 电、 比例换 向阀 4无信号输 人 时 。液控单 向阀 9的控制油 口 X经由控制油路通过电 磁换 向阀 3油 口B T经泄油管 L回油箱 ， 液控单向阀 9反向关闭． 电极升降缸被锁定 。 2 电磁铁 D T 1 得 电， 电磁换 向阀 3换向 ， 压力油 通过电磁换 向阀 3油 口 P B经 由控制油路进入液控 单向阀 9的控制油 口X， 液控单 向阀 9打开 ， 比例换 向 阀 4在 0 ～ I O V输人信号作用下控制 电极升降缸上升 、 下降动作及速度。 直动溢流阀 5调节电极下降时的背压 ，避免电极 升降缸因机构 自重引起下行时失控 ．获得稳定的电极 下降速度。 2 ． 3电极升降控制形式 电极升降有手动和 自动两种控制方式。 手动控制方式时 ，由人工操作开关给 比例换 向阀 输入一个预置信号 。 电极即按规定的速度上升 、 下降。 自动控制方式时 ， 电极调节系统根据冶炼 阶段、 变 压器档位 、 电抗器档位 、 电弧 电流设定值及实测的电弧 电流、 电弧电压进行比较计算 出适宜的比例系数 ， 动态 调整 比例换 向阀的输入信号来 自动调节 电极 的位置 ， 使实际电弧电流维持在设定值附近。 系统还可以实时检测液压管道压力 ，一旦实际压 力超出压力极限设定值 ， 系统 自动提升电极 ， 避免在触 碰到硬性物体时折断电极 ， 降低生产成本 。 操作过程 中手动操作具有最高优先权 ，在 自动模 式下就可以实现手动操作。 3 故障诊断及排除 3 ． 1 故障现象 2 0 1 0年 9月 1 0 0 t 交流电弧炉设备安装结束进行 冷调试 ， 手动操作， 电极升降缸上升 、 下降均不动作 。 3 ． 2 故障分析 电极升降缸应当在 D T 1 得电、液控单向阀 9正常 开启 、 比例换 向阀 4有输入 电信号 、 油流进 出的情况下 上升 、 下降。 3 ． 2 ． 1 检查分析电极升降液压系统工作状态 1 查在进行 电极升降操作时电磁铁 D T 1 得电 ， 控 制油路高压软管在操作初始有振动，证明有压力油输 出至液控单 向阀 9 ，电磁换 向阀 3处于有效工作状态 ， 但不能说明液控单向阀 9处于开启状态。 2 查主操作台、 电极调节控制柜均有 比例换 向阀 开 口度显示 ，说明比例换 向阀 4接收到电炉 P L C的输 出信号 ， 经测压点接头 1 0 ． 2 、 耐震压力表 6查明管路 A 中压力确在系统压力与背压之间变化 ，且 电极升降高 压软管在操作初始有振动 ，证 明比例换向阀 4有压力 油流输出。 上述两点证明电磁换向阀 3 、 比例换向阀 4工作正 常 ，可 以初步判断液控单 向阀 9未能正常开启导致 电 极升降缸无法动作 。 3 ． 2 _ 2 插装式液控单向阀工作原理 插装式液控单向阀工作原理见 图 2所示 ，在 x口 未加控制压力时 ．先导控制阀中的钢球在弹簧力的作 用下被推向中间控制腔左侧 ，主阀上部控制腔 C与环 形面积腔 B相通 ， B腔压力作用在主阀上腔 ， B A关 闭， 具有一定压力的油液可 自由地由 A B 。 当 X口与压力油相通时，在压力油的作用下先导 5 7 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 01 1年 第 1 1期 控制阀左侧阀芯将钢球推向中间控制腔右侧 ，主阀上 部控制腔 C经先导控制阀 Y口卸荷 ，主阀在 B腔环形 面积上压力作用下抬起 ， B A通。 3 ． 2 ． 3 液控 单 向阀 9工 况检查 分析 理论上只要控制油 口X通有压力油 ，控制 回油 12 Y处于卸压状态 ． 液控单向阀 9就应当正常开启。 实际上电磁铁 D T 1 得电时 ，液控单向阀 9控制油 口X通有压力油却未能正常开启。 因为是新系统， 先从最简单的安装层面着手检查 。 1 验证控制油路连接正确性。 如图 3所示 ， S L V B型液控单向阀的先导控制阀内 六角螺堵一侧的控制油 口应为控制进油 口X，外六角 弹簧定位螺母一侧的控制油 口应为控制回油 口Y。 _ l ， ’ BT ～ 酋 Z， 1 B 图2 3 现场管路状况 液控单 向阀 9的控制油 口X与油 路 L连接， 而与电磁换向阀 3的 B L I 连接。 这种状况下 ． 因控制油 口X始终与油箱相通 ， 无压 力油通过 ． 液控单向阀 9无法正常开启。 2 按要求正确连接控制油路。 将液控单向阀 9的先导控制阀内六角螺堵一侧 的 控制进油 口X与电磁换向阀 3的 B口连接 ，外六角弹 簧定位螺母一侧的控制油 口Y与油路 L连接。 试车， 电极升降缸仍是纹丝不动。 3 通过整改 ， 外部控制油路已正确连接 ， 进而对 阀内部控制油路进行诊断液控单 向阀 9是先导式插装 阀， 主阀阀体可按安装标准结合现场实际 自行加工， 而 主阀与先导控制阀之间控制油口对接正确 与否直接影 响其功能的正常实现。 由图 2可见 ， S L V B型液控单 向阀控制盖板上 有 X、 Y、 z 三个控制油12，因此主阀块体上也应该有三个 对应的控制油 E l ， 查厂方主阀块体加工图 ， 仅有 X、 Y两 个控制油 口缺少 Z 油 口。 3 ． 2 ． 4 故障机理 1 因控制油管路连接错误 ， 液控单 向阀 9的控制 油 口Y与电磁换向阀 3的 B口相通。当 D T 1 得电时压 5 8 力油经 Y 口到达先导控制阀钢球的左侧 ，在其中间油 腔及主阀上部控制油腔 尚未充液的情况下将钢球推 向 中问油腔右侧 ，中间油腔及主阀上部控制油腔充满压 力油 ， 液控单向阀 9关闭， 电极升降缸无法上升、 下降。 D T 1 失电 ， 压力油经 Y口卸压 ， 钢球在弹簧力作用 下被推 向中问油腔左侧 ， 中问油腔充液。 调试过程 中 D T 1 不断地得电、 失电． 随着钢球在压 力油及弹簧的作用下往复运动 ．中间油腔压力不断升 高 ， 直至钢球两侧作用力平衡 ， 在弹簧力 的作用下被完 全推 向左侧 ， 主阀上部控制压力油腔无法卸压 ， 液控单 向阀 9始终关闭。 2 控制油管路正确连接后 ， 当 D T 1 得 电时压力油 经 X口到达先导控制阀最左侧控制油腔，先导控制阀 应当换向， 由于钢球被压力油顶在中间油腔最左侧 ． 盖 板上 Z 口又未与主阀 B腔连通相 当于盲孔 ，还有液体 的不可压缩性 ， 无法将钢球推向右侧 ， 主阀上部控制油 腔无法卸压． 液控单向阀 9始终关闭。电极升降缸无法 上升、 下降。 3 ． 3故障排除 将液控单向阀整体拆下，在主阀阀体上打一孔将 主阀 B腔与 Z 油 口连通起来。 电磁铁 D T 1 得电 ， 电磁换向阀 3换 向， 压力油路 P 通过电磁换向阀 3油 口 B作用在液控单向阀 9的控制 油 口x， 先导控制阀换 向导致插装式主阀上部控制油腔 C通过先导阀泄油 口Y经泄油管 L卸压 ． 液控单向阀 9 可在 电极 升降缸管路 中压力油 的作用 下任意方 向打 开。 此时． 电极升降缸在 比例换 向阀 0 ～ 1 0 V信号控制下 即可完成 电极升降动作。 电磁铁 D T 1 失 电，液控单 向阀 9的控制油 L l X卸 压 ， 钢球在 弹簧力作用下被推 向左侧 ， 主阀上部控制油 腔与主阀 B腔连通 ， 液控单向阀单向关闭。 4 结束语 电极升 降缸的正常工作使 调试工作得 以顺 利进 行， 为联动试车奠定了基础。 这次对电极升降缸不动作故障的分析过程 ，说明 仅仅掌握液压元件的工作原理还远远不够 ，还要熟悉 掌握结构 ， 才能在处理问题的过程中掌握主动权。 参考 文献 【 1 ] 成 大先 主编． 机 械设计手 册第五 卷【 M] ． 北京 化 学工业 出版 社 ． 2 0 0 8 ． [ 2 ] 邢鸿雁， 张磊主编． 实用液压技术 3 0 0题【 M】 ． 北京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 6 ．