电炉液压翻转冷床运行初期的主要故障分析及处理.pdf

4 2 冶金 2 0 1 0 年2 月 第 一 期 电炉液压翻转冷床运行初期的主要故障分析及处理 杨 红全 杭州钢铁集团公 司电炉炼钢有限公司 杭 州 3 1 0 0 2 2 摘要 介绍杭钢电炉改造后连铸六流机的翻转冷床液压系统工作原理 ， 并分析冷床在使 用初期 出现的主 要故障及其解决方法。 关键词 翻转冷床； 横移油缸 ； 升降油缸 ； 高压软管； 故障 U 日 『J吾 2 0 0 5年电炉完成连铸机改造后 ， 连铸生产线上 主要设备技术水平得到较大提升。其中 ， 翻转冷床 改为全液压驱动及比例阀闭环控制。在使用初期 ， 冷床出现横移系统故障 、 高压 软管破裂 、 钢坯 “ 偏 移” 等问题 ， 对连铸机的顺利运行带来了一定的影 响。通过技术人员的努力 ， 已在一定时间内解决上 述问题 1 翻转冷床的液压系统原理 翻转冷床的升降系统是 由二位四通换向阀、 插 装阀、 调速阀共 同控制的流量 同步回路， 横移系统 则是靠 比例方 向阀控制的速度 同步 回路。翻转冷 一 L l 舡 | 一 ． 一 ● I 床的驱动是通过升降与平移两组 动作完成。在运 行过程中， 翻转冷床通过上升、 前进、 下降、 返回四 个动作完成一个循环运动， 从而实现钢坯连续翻转 冷却工序。 由图 1 及表 1可以看 出， 当电磁铁 D T 0 1 得 电 后 ， 压力油从插装阀下端顶开阀芯 ， 打开插装阀， 经 过调速阀， 控制四个升降油缸同时上升。在完成冷 床上升第一个动作后 ，电磁铁 D T 0 4 ， l y r o 5 ， D T 0 7同 时得电， 此时两只横移油缸活塞杆同时伸出， 按设 定位移 ， 完成 了冷床的前进功能。当电磁铁 D 1 9 2 得电后 ， 四只升降油缸同时下降。下降到位后 ， 电 磁铁 D T 0 3 、 D T 0 6同时得电， 按设定位移 ， 两只横移 油缸活塞杆同时 回缩。完成一个循环运动后 ， 翻转 冷床处于等待或继续下一次的循环动作。 图 1 翻转 冷床 升 降和横 移 系统原理 图 2 0 1 0年 2月 第一期 电炉液 压翻 转冷床 运 行初期 的 主要 故 障分析 及 处理 4 3 表 1 电磁铁得 电表 代 号{ 横 移 油 缸 前 进 后 退 停 止 m 1 啪2 啪3 m4 DT D5 啪6 D1 U7 2 横移系统故障分析及处理 冷床横移系统 同时也是 由方 向比例 阀控制 的 位移反馈系统 参见图 2 ， 该反馈系统为两只横移 油缸的同步控制提供可靠 的信息依据。但在较差 的环境中运行 ， 横移系统常出现横移油缸不同步停 油缸位移 止、 横移过程 中不停地抖动等故障。 2 ． 1 横移油缸停止不前 冷床出现不同步原因分析 1 其中一只横移油缸 的传感器完全失 去作用 或传感器线路断开。 当其中一只横移油缸 的传感器故 障或其线路 断开后 见图 1 、 图 2 ， 另一只正常油缸则是通过 比 例方向阀进行流量调整， 由于无法得到两只位移差 值 ， 然后不停地通过流量调整同步 ， 最终超过设定 偏差后停止。在继续生产的条件 ， 可以通过电气控 制程序给其与另一只横移油缸 同样 的位移反馈信 号， 虽然能临时解决其停止不前 ， 但此时横移油缸 位移同步不再受闭环控制 ， 位移误差会越来越大。 所以必须更换带 内置传感器的油缸或恢复断开的 传感器线路得以解决 。 图 2 横移 系统控 制 方框 图 2 方 向比例阀阀芯卡住。 两只横移油缸位移偏差大于设定值时 ， 横移系 统的方向比例 阀则进行流量调整来达到 同步 。但 由于油液的问题 ， 经常会导致其 中一只 比例方向阀 芯在某一位置卡住不动 ， 此种结果会导致两只横移 油缸不同步。而当正常 的一只方向 比例阀将其位 移误差调整到设定值范围内后 ， 横移油缸均停止不 前。 对于此种故障可以通过电气 P L C程序 ， 使其复 位 ， 有时能使卡住的阀芯重新恢复运行。但这只是 临时处理 ， 最后还要通过清洗阀芯或更换 比例阀块 来解决。 3 横移油缸出现大量内．世。 当横移油缸出现 内泄后 ， 进油腔的压力油直接 进入油缸回油腔 参见图 3 。由油缸匀速运动两端 受力平衡可知， 在横移油缸正常前 进时 P 1 X A 1 P 2 A 2F P 1为进油腔压力 ， Al 为无杆腔活塞面 积 ， P 2为 回油压力 ， A 2有杆 腔 活塞 面积 ， F为 负 载 。而油缸出现大量 内泄时 ， 进油腔压力等于 回 油腔压力， 设此 时压力也为 P 2。即P 2A1 P 2 X A 2F ， 再也无法推动负载 ， 所 以横移缸会停止不 前。此种故障也可以通过更换油缸予以解决。 图 3油 缸 压 力 分 析 4 当系统提供压力 P 3低于 1 6 MP a时， 当 P 3出 现 了下面关系式 P 3 A 1 F时， 横移油缸会停止不 前。即负载显得过大。 5 其它电气系统故障原因。 2 ． 2 横移油缸在前进过程中不停抖动 在冷床运行初期 ， 横移油缸在前进过程 中常出 现不停地抖动现象。该状况不仅影响生产节凑 ， 还 将会在一定程度上破坏设备结构 ， 故应及时处理。 后来 ， 通过分析发现有 以下主要原因 1 方向比例阀阀芯磨损。 方向比例阀比一般普通换向阀对油液清洁度 等级的要求高得多。受油液影响， 方向比例阀容易 全 2 0 1 0 年2 月 第 一 期 出现故障。一旦比例阀芯磨损到一定程度后， 两只 横移油缸频繁地超出位移偏差设定范围之外 ， 这样 比例阀块不断地进行流量调整。此种结果将导致 横移油缸 出现不停地抖动现象。通过更换磨损 阀 块得以解决。 2 两只横移油缸的位移误差值设定不合理。 随着阀块 、 油缸等液压元件的使用磨损 ， 若 电 气控制设定的位移误差一直不变 ， 或是起初位移误 差值设定过小 ， 由此导致方向比例阀过多地参与流 量调节， 将会 引起横移油缸不停地抖动。所以， 控 制横移系统同步的比例阀使用到后期时， 适当地放 大横移油缸位移偏差设定值， 使其既保证设备按设 定要求安全运行 ， 又能大大减少横移油缸抖动的机 会 。 3 横移油缸前进速度过快 ， 系统提供的进油流 量显得不够也会使横移油缸在前进时发生抖动现 象。 4 电气控制系统 的故障 本文不作闸述 。 3 冷床升降油缸高压软管经常性破 裂分析及处理 在使用初期 ， 翻转冷床多次发生升降缸下端高 压软管破裂。由于软管压力高 1 6 MP a 、 公称通径 大 、 冷床升降油缸位置低等因素影响 ， 当高压软管 一 旦破裂， 在短时间内出现大量液压油泄露， 直至 引起主液压站跳泵 ， 由此造成较大地经济损失。 3 ． 1 升降油缸的软管弯曲半径过小 软管多次破裂后 ， 我们经过现场查看 、 测量 ， 发 现 当时升降油缸 下端 高压软 管的外 径 D为 4 8 1T l r f l ， 而在升降油缸在摆动过程中， 高压软管的最小 弯曲半径 R1 8 0 m i l l 。根据液压软管的配管要求 ， 软管的弯曲半径 R至少大于等于 9 D， 且软管的弯 曲半径达不到规定的 1 ／ 2时， 寿命会大为缩短 。而 当时软管弯曲半径 R小于 1 ／ 2 X 9 D ， 所 以配管不合 要求是软管寿命大大缩短的主要原因。实践证 明 经过重新改配管并落实其它措施后， 后期生产没有 发生软管破裂、 油液大量泄露事故。 3 ． 2 冷床下温度过高 另外 ， 我们还发现 发生破裂的升降油缸软管 大多数集 中在 1号冷床 ， 而此处钢坯温度大多达 7 0 0 ～8 0 0 c 【 。由于受到高温辐射 的影响， 软管加速 疲劳和老化。升降油缸加隔热防护罩并在 1 号冷 床下加装喷淋水管后， 大大降低了高压软管表面温 度。 3 ． 3 高压软管在短周期内承受大的压力变化 在运行时， 翻转冷床不停地进行上升 、 前进、 下 降、 返回四个动作。依据运行工况， 冷床升降油缸 下端高压软管则在短周期 内不断地承受压力的变 化。高压软管在冷床上升和前进过程中承受高压 ， 而在另外两个动作 中承受低压。每个循环动作的 周期正常为 3 0秒左右 。也就是说 ， 有时高压 软管 在短短的 3 0秒时间内承受过两次 的压力大变化。 即 在 3 0 秒 内， 升降时软管压力瞬时升高到 l 6 MP a ， 在下降时软管压力瞬时降为很低。由此可见， 冷床 在连续生产的条件下 ， 软管要不断地承受大的压力 变化 ， 软管使用寿命 自然大大缩短。对于这种情 况， 只要严格把关好软管质量 ， 做好软管的定期更 换 即可。 4 钢坯偏移分析及处理 在冷床运行时另外一种常见的问题就是钢坯 产生偏移。钢坯偏移是指冷床在运行时， 横置冷床 上钢坯随冷床前进过程中钢坯向其本身一端逐渐 横移。发生严重偏移现象后 ， 很可能造成短钢坯坠 落在冷床下面， 导致其它设备的损坏。 由升降系统原理图可以看出， 升降油缸的下降 主要是靠冷床及钢坯的重力。当输送短钢坯时， 冷 床及钢坯 存放位置影响重心 重量影响油缸的下 降同步速度 ， 使 四个油缸下降速度不 同步 ， 再加上 冷床纵向机架导向间存在间隙， 冷床下降时造成了 钢坯单向便移。可以通过调节升降油缸 的下降速 度来纠正偏移。 5 结语 翻转冷床在调试及投人使用初期 ， 由于管路安 装不合理， 控制程度要求高 ， 工况较恶劣 ， 出现了多 种类型的故障与问题 。专业技术人员通过分析 ， 及 时解决存在的问题。但冷床运行时系统压力波动较 大， 阀台噪音异常等， 还有待进一步的分析和解决。 收稿 日期 2 0 0 9 0 3一l 1 审稿 周小华 编辑 魏海青