连铸坯修磨机台车液压系统故障原因与处理.pdf

技术改造与改进 第2 9 卷2 0 1 1 年第5 期 总第 1 5 5 期 连铸坯修磨机台车液压系统故障原因与处理 陆明 宝钢股份特钢事业部上海2 0 0 9 4 1 摘要针对连铸方坯修磨机在使用过程中暴露出的问题， 对修磨机 台车液压系统故障的原因进行分析并 提 出了改进措施 ， 实施后取得 了良好效果 。 关键词 方坯修磨机液压系统故障 油温过高 冷却器 Fa u l t Ca u s e a n d Tr e a t me n t o f t h e Pa l l e t Hy d r a u l i c S y s t e m f o r the Bi l l e t Gr i n d i n g M a c h i n e LU Mi n g S p e c i a l S t e e l D i v i o n o f B a o s t e e l C o ． ， L t d ． ， S h a n g h a i 2 0 0 9 4 1 【 A b s t r a c t 】S o m e p r o b l e m s a r e s h o w n i n t h e u s e o f b i l l e t g r i n d i n g m a c h i n e ． T h e f a u l t c a u s e s a n a l y s i s i s ma d e f o r t h e p a l l e t h y d r a u l i c s y s t e m o f t h e g r i n d i n g ma c h i n e a n d t h e i mp r o v e me n t me a s u r e s a r e p u t f o r ward h e r e i n ， t h e r e b y a c h i e v i n g g o o d r e s u l t s ． 【 K e y w o r d s 】 B il l e t g r i n d i n g m a c h i n e ； f a u l t o f h y d r a u l i c s y s t e m ； h i g h e r o i l t e m p e r a tu r e ； c o l l e r 1 前言 宝钢特钢事业部炼钢厂从 国外引进的三 台连 铸方坯修磨机 自投入使用以来 ， 台车液压系统故 障频发， 故障频率居各类主要设备榜首 ， 已经影响 了生产 。因此 ， 对该故障进行详尽分析并予 以解 决是十分必要的。 连铸方坯修磨机的基本原理是用砂轮对钢坯 表层进行强有力的磨削以达到清理发纹、 裂纹、 结 疤、 氧化层等缺陷的目的。台车是修磨机的主要 组成部分 ， 主要 由液压 系统 、 夹紧机构 、 翻转机构 和车体等部分组成 ， 其 中液压系统安装在 台车上 ， 用以实现夹紧机构和翻转机构的各种动作。 2 故障原因分析 2 ． 1 存在问题 修磨机台车处于多粉尘 修磨屑 环境中运 行， 采用三班工作制 ， 作业率较高， 每周停机维保 1 2 h ， 台车液压系统故障主要表现为台车夹紧液压 缸、 翻转液压缸经常性的不动作或动作缓慢。 2 ． 2 故障原 因 台车夹紧液压缸、 翻转液压缸不动作或动作 缓慢时， 一般采取更换或清洗阀类元件的方法来 消除故障。在对溢流阀、 油箱等进行清洗时， 发现 液压油中杂质较多 ， 杂质中除 了有磨屑粉尘外 ， 还 有大量墨绿色不规则多面体形状的沥青物质。还 发现油温较高， 当环境温度为2 8 C 时， 油温已达到 6 5 ℃以上 。由此可 以判断液 压油 已处于不 合格 状态。 从故障发生 的现象可 以得 出结论 ， 除 了外界 污染 物进入液 压系统外 ， 油温过高导致油液 中析 出沥青是造成油液清洁度超标的主要原因。 1 外界污染物进入液压 系统的原因是检修 人员不规范操作， 在拆检液压系统时， 人为造成污 染物进入。 2 油液温度过高 的原 因一是 液压 系统整体 安装在修磨机 台车上 ， 油箱跟 随台车 以2 m ／ s 的速 度进行往复运 动 ， 所处环境导致油箱 内的油液温 度上升 。二是 液压 系统没有冷却装置 ， 且油箱安 装在台车车体内， 仅依靠 自然冷却无法得到良好 地散热 ， 致使液压油温度居高不下。油温升高还 会产生一些其他不良影响 ①加速油液氧化变质， 析出沥青堵塞系统阻尼小孑 L 和缝隙式阀口， 导致 压力阀调节失灵、 流量阀不稳定和方向阀卡死等 故障。②导致油黏度降低使泄漏增大， 整个系统 效率降低。油黏度降低使系统滑阀类移动部件处 油膜变薄或破裂， 摩擦阻力增大， 导致磨损加剧， 进一步激发系统发热， 带来更大的温升。③使机 械零配件产生热变形 。液压系统 中， 各类元 件热 一 2 5 第2 9 卷2 0 1 1 年第5 期 总第 1 5 5 期 技术改造与改进 膨胀系数不完全相同， 造成运动部件之间的间隙 变小而卡死， 引起动作失灵。④会使橡胶密封件 变形， 失去弹性， 提早老化失效 ， 降低使用寿命， 丧 失密封性能 ， 造成泄漏 。 3 处理措施 液压系统的故障源于油温过高 ， 因此应以降 低油液温度为主要 目标 ， 兼顾 改变现场环境保持 油液清洁， 采取改善油箱散热效果 、 改进设备结构 和完善管理制度三个措施进行处理。 3 ． 1 改善油箱散热效果 根据测得的油液温度 ， 说 明液压 系统的散热 量不能满足系统要求， 需增加冷却器， 首先应计算 实际发热功率和散热功率然后选择冷却器。 1 发热功率与散热功率的计算 实际发热功率计算 P Po P 1 ． 6 9 3k W 式中 P l 一发热功率； P I液压系统的总输入功率 ； - 输出的有效功率。 实际散热功率计算 H A KAt 1 7 ． 5 5 W 式中 油箱能够达到的散热功率； A 油箱 的散热面积 ； 油箱传热系数； △t 油温与周围环境温度的温差 。 计算结果说明油箱 的散热能力不能满足系统 散热 的需求 ， 应另设冷却器 。 2 冷却器的选择 油冷却器按工作原理分主 要有水冷式 、 风冷式 和冰箱式三种 。它们 的主要 特点 水冷式结构简单、 体积小、 成本低 、 冷却效果 好 ， 但辅助设施多； 风冷式可节省工业用水、 减少 污染、 保护环境 ， 但噪声大； 冰箱式性能良好、 降温 效率高、 占地面积小， 但投资大。 台车 以2 m ／ s 的速度往 复运动 ， 行程 1 2 m。从 安装形式来选择 ， 应优先选择风冷式或冰箱式 ， 理 由为安装容易 ， 外接电源设置较为方便。但台车 往复运动风扇容易损坏， 冰箱式冷却方法投资费 用大 ， 所以， 均不是理想的选择 ， 不宜采用。 水冷式冷却器需要外接冷却水源， 系统复杂， 管线要 随台车往复运动 ， 安装困难 。但可以采取 措施解决这个问题， 因此采用水冷式冷却器是一 个较为合理的方案。 所需冷却器的散热面积为 一 26一 APh ．-P K A t m 0．49 mz 式中 尸 h 一液压系统输入总功率； 液压系统输出有效功率； 冷却器传热系数； 1 f J m _ _ _平均温升， 妄 一 -A t A t ， Z 为油进入冷却器时的温度 ， 为油 流出冷却器时的温度， ￡ 。 为冷却水的 入 口温度 ， t 2 为冷却水 出口温度 。 考虑到冷却器在长期使用中， 设备腐蚀和污 垢对散热的影响 ， 冷却面积按计算值的 1 _3 倍考 虑 ， 实际选用 的冷却器散热面积为 0 ． 6 3 7 m 3 ． 2 设备结构改进 原有结构不利 于油箱通 风散 热和设备检修 ， 需要对泵的安装方式、 台车车体结构和油箱作必 要的改进 。 1 泵 的安装方式 原有液压泵为立式安装 ， 即液压泵沉人油箱 内， 每 次拆检液压泵均需将液 压泵从油箱内取出， 不仅拆检困难 ， 而且油箱敞开 外露， 在拆检过程中容易使液压油受到污染。现 改为卧式安装 ， 避免了外界粉尘的侵入。 2 台车车体结构 由于油箱为整体嵌入在台 车车体内， 油箱的通风条件很差， 为了改善通风条 件， 在台车车体两侧靠近油箱的位置开设通风孔 ， 在保证车体刚度和强度的条件下改善了车体内油 箱的通风条件。 3 油箱 原油箱无检修孑 L ， 例行检修和清洗 油箱时 ， 需将油箱盖板拆除 ， 而盖板上安装有液压 泵 、 阀组等容易损坏 。现在车体通风 口处增设油 箱检修孔 ， 避免因拆检而造成液压元件的损坏。 3 ． 3 完善规章制度 制定 设备作业标准 并由相关作业区落实执 行 ， 及时清理台车车体上的修磨屑， 减少了外界污 染物进人液压系统。 修订 点检作业标准 和 检修维护作业标准 以指导维修人员进行标准化作业 ； 编写 案例分 析 ， 提升点检检修人员在设备检修中的技能。 4 改进后的效果 1 降低了油温 经过改进 ， 液压油的温度基 本控制在5 0 c I 左右。 2 降低了故障率 改进前 ， 平均每月要发生 台车液压系统故障3 起 ， 故障停机2 2 0 m i n 。改进 [ 下转第2 8 页] 第2 9 卷2 0 1 1 年第5 期 总第 1 5 5 期 技术改造与改进 无需记忆， 无需找参考点 ， 而且不用一直计数 ， 什 么时候需要知道位置 ， 什 么时候就去读取它 的位 置。因此编码器 的抗干扰性和数据传输 的可靠性 大大提高， 能解决使用增量型编码器时主卷扬料 车停车位置不准确和保护功能不可靠的问题。 2 绝对值型编码器与原增量 型编码 器安装 孔直径完全相同 ， 外型尺寸基本一致 ， 只是连接轴 直径 较增量 型编码器 的直径稍细一点 ， 这可以通 过更换弹性联轴器来实现与主卷扬卷筒输 出轴的 可靠连接。 3 绝对值编码器所需用的数据传输通讯电 缆与原来所用的屏蔽电缆型号一致， 无需再敷设 电缆。 4 多圈绝 对值编码器具有测量范 围大 的优 点 ， 实际使用 中往往富裕较多 ， 这样在安装时不必 要费劲找零点 ， 将 中间任一位置作 为起始点就可 以了， 就能满足主卷扬卷筒旋转 十几 圈的计数要 求， 而且大大降低了安装调试难度， 5 由于绝对值 编码器 的计数原理及通讯方 式与增量型编码 器的不尽相 同 ， 所 以原来增量型 编码器所使用的P L C 高速计数模块不再适用， 需 要 更换 P L C高速计数模块。而所需用 的新型高速 计数模块据已有成功应用的先例 ， 连接端口与原 来增量型编码器的完全相同 ， 可以直接插拔更换 ， P L C配线方面无需进行任何改动。 5 改造方案 1 根据原运行程序及绝对值编码器 的计 数 原理和通讯方式 ， 提前设计 、 编制主卷扬料车运行 [ 上接第2 6页] 后， 基本消除了台车液压系统故障， 经过半年的正 常 运行 ， 没 有发 生 因粉尘 或 油液 析 出物导 致 的 故障。 3 延长了液压油更换 周期 改进前 ， 平均每 4 0 d 就需更换一次液压油。改进方案实施三个月 后， 对液压油进行的检测结果表明各项指标合格， 可继续使用。 5 结束语 连铸坯 修磨机液压油的污染会导至泵 、 阀等 一 2 8一 控制程序。 2 利用高炉检修机会将原来使用 的增 量型 编码器更换 为绝对值 编码 器 ， 将原来 的 P L C高速 计数模块更换 为新 型的 P L C高速计数模 块 ， 并 进 行 P L C的相关配置 。 3 模拟调试主卷扬料车运行程序， 观察绝对 值编码器计数的稳定性。 4 当料车运行时 ， 观察编码器在 1 个料 车上 行过程中所统计的码数 多观察几次， 取平均值 ， 计算出每个码所对应的实际长度。 5 观察料车停车时位置显示是否稳定 6 模拟绝对值编码器分别计数到减速 、 定点 检查 、 到位、 过卷等数值时各输出继电器的得电动 作情况。 7 空车全程低速 、 高速运行 ， 在线观测主卷 扬料车控制程序的运行情况 ， 适 当调整 、 修改控制 参数及程序。 8 重车全程低速 、 高速运行 ， 在线观测主卷 扬料车控制程序的运行情况， 料车停车位置及各 控制参数的控制准确性 ， 适当调整、 修改控制参数 及程序 。 6结 语 改用制造工艺先进， 测量数据准确， 传输数据 可靠， 抗干扰能力强的多圈绝对值编码器后 ， 保证 了主卷扬料车停车位置的准确及各项保护功能的 可靠实现， 故障率降低， 确保了高炉的生产顺行。 2 0 1 0 1 2 - 0 8 收稿 元件 的磨损 ， 造成系统或元件特性 的改变 ， 引起精 度和性能下降； 污染严重时， 则会使泵、 阀卡死而 停止工作。为了延长液压元件的使用寿命 ， 保证 液压系统正常工作 ， 必须对液压油的污染进行严 格控制， 确保油液的清洁。必要时增加冷却器， 避 免液压油的工作温度过高。应定期检查、 取样化 验， 观察油液的变质情况， 确保液压油的理化指标 处于合格范围内。这样才有利于连铸坯修磨机的 正常运行， 起到设备对生产的保障作用。 2 0 1 1 - 0 7 - 2 0 收稿