连铸机结晶器液压振动常见故障分析与对策.pdf

2 0 1 4年 1 0月 第 4 2卷 第 2 0期 机床与液压 MACHI NE TO0L HYDRAUL I CS Oc t ． 2 0 1 4 Vo 1 ． 4 2 No ． 2 0 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 4 ． 2 0 ． 0 4 5 连铸机结晶器液压振动常见故障分析与对策 方涛，向忠辉 ，李宏磊 武钢股份设备维修 总厂，湖北武汉 4 3 0 0 8 3 摘要根据连铸机结晶器液压振动的控制原理，对其常见故障进行了阐述和分析，并提出针对性的对策措施。 关键词 结晶器；液压振动； 做障分析 中图分 类号 T F 3 4 1 ． 6 文献标识 码 B 文章 编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 4 2 0 1 4 7 2 连铸机结晶器振动设备是连铸设备中十分重要的 部件，结晶器振动液压系统由两个油缸同时驱动做上 下运动 ，以防止在浇钢过程中钢水与结晶器铜板发生 粘连 ，从而获得良好的板坯表面质量。根据钢种、断 面、拉速的不 同，结 晶器振动的频率和振幅也有变 化。由于现场环境恶劣，高温 ，粉尘 ，高强度连续生 产作业 ，会对设备带来很多故障，尤其是液压系统及 电气系统故障率较高 ，判断也不太容易。因此如何对 振动系统故障做出快速有效的判断并做出有效措施 ， 直接关系到生产的顺利进行。 1 V A I 垂直升降双侧驱动的液压振动系统原理 液压振动系统原理 图见 图 1 ，液压振 动 电气 控制 原 理图见 图 2 。 l 一振动油缸 2 、3 _ _ 压力传感器4 一位移传感器 5 一伺服阀 6 一二位 四通换 向阀7 ～液控单向阀 c ～压缩空气 图 1 液压振动系统原理图 pLC 电磁阀控制信号2 4 v 伺服阀控制信号0 一 f 土1 0 mA 伺 服 阀反 馈信 号 4 0 mA 供 油 I ．．丈 电 磁 阀 电磁 阀 位 置传 感器 塑 堂 塑 信 号转 换器 振动及频率给定 振动油缸 图2 液压振动电气控制原理图 2 液压振动装置常见故障现象原 因分析及解决方 法 2 ． 1 两台振动装置都不动作 如果浇 钢过程 中 ，两 台振 动装 置都无 动作 ，一般 可认为 主要是无法建立 系统压力所致 ，而系统压力无 法建立 的原 因主要 有以下 几点 1 总油路截止阀人为关闭； 2 系统大漏油 ； 3 停 电导致 液压 泵无 法运 行或 液压 泵 突然损 坏 ，而备用泵未 能投入 ； 4 系统安全 阀故 障 ； 5 二位 四通换向阀 6未得电，导致液控单向 阀7无法打开，系统无油液通过 ； 6 蓄能器安全 阀内泄 导致 系统压力下 降等 。 实际故 障排 查 中 ，可 逐步 验 证 上述 各条 可 能原 因，一般来说 ，若 出现两台振动装置都不动作 的情 况 ，原 因 5 的可能性 更大一些 ，其次是 系统大漏 油 。 收稿 日期2 0 1 3 0 7 2 9 作者简介方涛 1 9 8 3 一 ，男，工程师，从事连铸机设备维护工作。E ma i l F T 6 2 5 4 4 3 4 2 C h i n a r e n ． t o m。 1 4 8 机床与液压 第 4 2卷 2 ． 2 单 台振动装置不动作 1 伺服阀5出现故障 常见 伺服阀5出现故障的原因有阀芯卡死和伺服阀电 气控制信号不正常两种可能。正常的情况下，伺服阀 阀芯的位移根据 电流的变化而有规律地改变 ，当阀芯 卡死时 ，阀芯位移就无 变化 ，从 而不 能控制振 动液压 缸，振动装置停止振动 。而阀芯卡死的原因主要还是 油液污染。电气控制信号不正常的一个常见因素是伺 服阀放大器进油烧损。从振动系统 D 6 3 4伺服阀结构 图 图 3 可以看出 油液进入控 制电路 盒的唯一途 径是通过位移传感器 ，位移传感器与阀芯相连 ，依靠 0型圈同途 中的 Y腔相 隔离 ，由于振 动 油缸 动 作频 率十分快 1 4 0次／ m i n ，在伺服阀动作过程中阀芯 极易磨损 ，导致泄漏量增大，阀芯端部图中方框处 ， 极容易发生液压困油现象而产生憋压 ，导致伺服阀放 大器进油烧损 ，从 而出现控制信号异 常。 控 弹簧 图3 D 6 3 4伺服阀结构图 对于伺服阀故障，通常只能是更换伺服阀。 2 振动油缸故障 ①油缸本身故障 少见 主要表现为振动伺服油缸外泄与 内泄 。 ②油缸位移传感器故障 常见 液压缸的内部设有位置传感器，用于实现位置反 馈控制。由于处于高温环境，如果冷却不良，传感器 系统 可能失控 。根据振动装置 电气控制柜上 的油缸活 塞 的位 移 变 化 ，正 常 情况 下 ，位 移 是 和 振 幅一起有规律地改变。 当传 感 器 故 障 时 ，油 缸活 塞 的位 置 变 化 信 号数据就会 出现紊乱 或者无反馈数据 见 图 4 ，这时 系统 就会 出现停振现象。对于 振动油缸故 障，通常 只能是重新更换油缸 。 l 八A V l 图4 传感器故障时产 生的紊乱信号 3 液压振动装置油缸侧部密封盒内积水、积 油，导致盒内电气元件损坏 常见 此类故障，只 能更换伺服阀和连接电缆。 4 液压振动装置电气控制系统 P L C 、通信电 气故障 5 振 动台架 机械故 障 通常表现为振动台架里的油缸联接活塞杆和台架 的螺杆被拉断，导致油缸的运动不能传递给台架。解 决办法是更换新螺杆 ，同时可 以在 台架 与油缸活塞杆 间加 固两块铁板 。 2 ． 3 两台装置动作不同步 V A I 垂直升降双侧驱动的液压振动系统，对两台 振动装置的动作同步性要求很高。当出现液压振动装 置两边振动不同步的情况时，主要还是伺服阀的问 题 ，此时应该考虑振动油缸位移传感器的电气校零问 题 ，可根据实际情况更换其中一台振动装置来匹配另 一 台，保持振动同步性。 2 ． 4 两台装置动作均正常，但 系统有异常震动噪 声 为吸收压力与流量的脉动 ，振动液压系统进回油 管路均设置了小型蓄能器。当蓄能器皮囊破损时，它 失去了吸收脉动的功能，由此管路的振动与噪声增 高。例如在蓄能器附近 ，系统正常时测的振动速度值 是 0 ． 9～1 ． 2 m m ／ s ；当蓄能器破损后 ，其 振动速 度值 变 为 3 m m ／ s 以上 。当回油蓄能器充氮压力调节不 当 ， 过高或过低时，均不能有效吸收回油压力与流量的脉 动 ，将引起令人讨厌的系统管线的谐振 ，造成管线系 统 的异常有规律 的周期振动和 冲击噪声 。 通过调节回油蓄能器的氮气压力值可有效地消除 管线系统的冲击振动噪声问题。实践证明对于高频 工作的液压系统 ，回油蓄能器的氮气压力值调节到回 油管线压力的 1 ／ 8为佳。 3 液压振动装置维护建议 1 液压振动油缸为伺服缸，其高频小振 幅动 作 的特性决 定 了油 缸在某 一 行程 区 间 内经常 频繁 动 作 ，油缸应考虑其使用寿命周期 建议 2 年 ； 2 液压振动 控 制系 统应 定 期 3个月 检 测 油液清洁度 ，液压系统高压过滤芯应依据实际工况确 定周期更换 不大于 3个月 ； 3 液压振动装置现场停机检查的重点，除液 压管道跑、冒、滴、漏外，还应放在油缸侧部密封盒 的密封性能、电缆及电缆接口状况、压缩空气管道设 备方面 ； 下转第 1 5 3页 第 2 0期 孙海玲 淬火机电动推杆的技术改进 1 5 3 5 改进效果 在 4月试 安装 一 台 电液 推杆 ，使 用效 果 非 常理 想，完全满足生产需要，不仅无事故时问，还使重轨 的淬火质量明显得到提高。 大型厂淬 火机电动推杆在线使用 6台 ，通过 实验 证明新设计的电液推杆无问题后 ，于6月份对在线全 部 电动 推杆进行 了更换 。从更换后 至年底使用情况 良 好，取得了明显的效果，故障事故时间统计见图 5 ， 产品质量合格率见图6 。 25 0 目 2 0 0 昌 扈 1 5 0 羹l 0 0 伸5 O O 蟪 加 器 茎 譬譬譬譬譬譬 警茎辱匿鹰 图6 淬火轨产品质量合格率 图 5 6中1 5月为使用电动推杆，61 2月 上接 第 1 4 8页 4 液压振动装置备件经过离线检修后应重点 做好上机前备件性能测试工作； 5 液压 振动 装置 生产 运 行过 程 中，要 重 视压 力 、温度等监测控制信号的异常变化。 4小结 连铸 机液压振动故 障体 现为机 、电、液信息相互 交织 ，现场计算机纪录的有关参量 伺服 阀控制信 号、位移曲线 、压力 曲线等是故 障诊断的重要信 息 ，很多故障都能通过电脑数据判断出来。故障的形 成与高频、连续运行及高温环境密切相关。经长期实 践观察 ，板坯连铸机液压振动的常见故 障也就是这 些 ，通过这些方法能有效地根据现象判断出故障的原 因 ，并能及 时有针对性地做 出正确 的处理措施 ，极大 地提高了连铸机生产的效率。 为使用电液推杆。 从事故 时间统计来 看 ，事 故时间得 到大 幅度 的下 降改进前 1 5月平均事故时间 1 4 8 m i n ，改进后 7 个月中7 、9 、1 0 、1 2月无事故时间，6 、9 、1 1 月分 别 为 3 0 、2 0 、1 0 m i n ，下 降幅度 明显 。 从淬火质量合格率来看改进前 5个月平均为 9 5 ． 3 ％ ，改进后平均为 9 6 ． 7 ％，合格率提高 1 ． 4 ％ ， 消除了电动推杆故障对淬火质量的影响。 大型厂淬火机电动推杆在线使用 6台，2 0 0 8年 至 2 0 0 9年上半年统计月平均损坏 1 2台，每台 3 2 0 0 元 ，仅备件费一项损失每年就达 4 6万元。而电液推 杆每台 1 ． 2 万元 ，全部改进仅投资 7 ． 2万元。备件费 年节省 3 8 ． 8万元。改进后事故时间月平均减少 2 ． 3 h ，以淬火机每小时生产 2 0根重轨、重轨的吨钢效益 为 2 0 0 元来计算 ，改进后年产生的效益 2 ． 32 01 ． 2 5 2 0 01 2 1 3 ． 8万元 电动推杆改进产生总经济效益为 5 2 ． 6 万元／ 年。 淬火机电动推杆成功改进后 ，为企业节约了大量 的资金，降低了备件消耗 ，不再频繁地影响生产，提 高了重轨的淬火质量 ，为大型厂生产出高质量的重轨 提供了有利的技术保障。 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 7 ． [ 2 ]嵇光国． 液压系统故障诊断与排除[ M] ． 北京 海洋出版 社 。 1 9 9 2 ． 参考文献 [ 1 ]刘忠， 杨国平． 工程机械液压传动原理、 故障诊断与排除 [ M] ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 4 ． [ 2 ]黄志坚． 液压元件使用与维修 1 5 0例[ M] ． 北京 中国电 力 出版社 ， 2 0 1 0 ． [ 3 ]黄浩， 向忠辉， 丁明． 顶升台架液压系统异常故障的分析 及处理[ J ] ． 机床与液压 ， 2 0 0 4 1 1 2 0 2 2 0 3 ． [ 4 ]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 ． [ 5 ]向忠辉 ， 方涛， 李宏磊． 连铸机结晶器振动液压系统优化 设计[ J ] ． 液压气动与密封， 2 0 1 2 1 1 5 8 5 9 ． [ 6 ]周士昌． 液压系统设计图集[ M] ． 北京 机械工业出版 社 ， 2 0 0 3 ． [ 7 ]姜继海． 液压与气体传动[ M] ． 北京 高等教育出版社 ， 2O 0 6．