精炼炉液压系统分析与维护.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 1年 第 4期 精炼炉液压系统分析与维护 杨 殿 宝 海 门市 油威力 液压工业 有限责 任公 司 ， 江苏南通2 2 6 1 0 0 摘要 本文讲述 了一型精炼炉液压系统的技改过程 。 通过在原系统基础上 的改造， 消除了原设计不良引起的共振现象， 并实现节能降 耗。并 以此提 出在保证效果前提下 ， 技术改造工作的重点应该是 的“ 改” ， 而不是“ 造” 。 关键词 精炼炉； 技改； 共振 ； 曲线 ； 防爆 ； 节能 中图分类号 T Hl 3 7 ． 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 1 0 4 0 0 4 6 0 3 S t u d y o n Hy d r a u l i c I n t e g r a t e d S y s t e m o f F i n e r y YANG Di a n b a o Ha i me n Yo u we i l i Hy d u s t y C o ． ， L t d ． ，Na n t o n g 2 2 6 1 0 0， C h i n a Ab t r a c t T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e t e c h n o l o g i c a l t r a n s f o r ma t i o n o f fi n e r y ． T h r o u g h t h e t r a n s f o rm a t i o n b a s e d o n t h e o ri g i n a l h y d r a u l i c s y s t e m e l i mi n a t e d t h e o r i g i n al r e s o n a n c e p h e n o me n o n c a u s e d b y p o o r d e s i g n a n d a c h i e v e e n e r g y - s a v i n g ． An d t o e n s u r e t h e e f f e c t i v e n e s s o f t h e p r e mi s e ， t e c h n i c al t r a n s f o rm a t i o n o f t h e e mp h a s i s s h o u l d b e a c h a n g e n o t ma d e Ke y W o r d s fi n e r y ； t e c h n o l o g i c al t r a n s f o r ma t i o n c h a n g e ； r e s o n a t e ； c u r v e； a n t i e x p l o s i o n ； e n e r gy s a v i n g O 引言 进入 2 1 世纪以来 ， 设备安全、 环保无公害 、 节能生 态化 日益成为工 程应用领 域的重要 特征 。然 而 ， 当今 还 收稿 日期 2 0 1 0 - 1 0 2 9 作者简介 杨殿 宝 1 9 7 5 一 ， 男 ， 工程师 ， 江苏高邮人 ， 海门市油威力液压 工业有限责任公司。 有不少相对陈旧的或者说是相对落伍的设备在继续使 用， 基于经济性实用性原则， 相关使用单位在旧设备技 改方 面积极 探索 ， 力 求减 少投 入 ， 同时 又能使 设 备性能 达到现代工艺要求 ， 以求环保节能高效。2 0 0 9年 ， 笔者 应 邀参加 某 钢厂 精炼 炉液 压 系统 的技 改 ，小 文就 这次 液 压 系统 的技改 做一 点介 绍 ，希望 能 与一线 的技 术维 护 人员共享 -十一十- ■一- - ● 一-十一 一-十一 。 卜 -十- 卜-十-十-一 十一-十一● 一一十一 。 f一 一-十一 -十一 一- ’一一 。 十 一- 。 十 一一 卜- 十一- 一-t ～- 一-t 一-十一 - t一- 一- 卜 - 一-’ 一 ● 一- 十-。 一。 十一。 十一- 。’ 一‘ 臂下沉 ， 应拆检和清洗先导阀或更换先导阀 ； 如果没有 是突变， 如果是渐变， 一般是 由于磨损导致原始尺寸与 液压油冒出， 则应打开组合阀的回油口， 观察该油 口是 配合的改变而丧失原始功能 ， 如果是突变 ， 则往往是零 否有液压油冒出， 如果有液压油冒出， 则是由于组合 阀 部件突然损坏所致 ， 如弹簧折断、 密封件损坏 、 运动件 的内漏造成动臂下沉 ，应拆检和清洗组合 阀或更换组 卡死或被污物堵塞等。②要分清易损件 、 非易损件 ； 处 合阀。 于高频重载下的运动件， 还是处于低频 、 轻载或基本相 5 如果第一到第 四种情况均排除 的情况下动臂 对静止的零件。通常低频 、 轻载或基本相对静止的零件 下沉现象仍未消失，则应停机 ，将动臂及铲斗放到最 不易发生故障。掌握这些规律后 ， 对于快速分析判断故 低 ， 拆卸分配阀的动臂阀杆 ， 仔细查看阀杆和阀孔以及 障部位可起到积极作用。 它们的配合情况等。 参考文献 2 击 汪 【 1 】 左健 民． 液压与气动传动【 M ] ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 2 ． 一 H／。 H f 2 1 张风 山 ，静永臣． 工程机械液压液力系统故 障诊 断与维修【 M】 ． 以上结合 Z L 5 0 G型装载机工作液压系统两个故障 北京 化学工业出版社． 2 0 0 9 ． 实例 ， 阐述 了装 载机工作 液压系 统故障分 析和排除 。使 【 3 】 黄志坚， 吴百海． 液压设备故障诊断与维修案例精选【 M 】 ． 北 用 和维 修人 员 只要 掌握 原 理 ， 熟悉 结 构 ， 重 视分 析 ， 就 京 化学工业出版社， 2 0 0 9 ． 会大大地提高故障诊断准确性和维修质量。另外． 在装 [ 4 J李新德． 液压系统故障诊断与维修技术手册【 M 】 ． 北京 中国电 载机工 作液 压系统 故 障分析 诊 断中 ，根据 系统工 作原 力出版社， 2 0 0 9 理 ， 需掌握一些规律或常识 ①分析故障过程是渐变还 【 ] 武开军， 卢义斋 液压系统的故障原因分析和故障特征及诊 断【 J 】 ． 制造业 自动化 ， 2 0 1 0 5 ． 46 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ， N 0 ． 4 ． 2 0 1 1 1 设备技改原 因 这次 技改 原 因 主要是 基 于 以下 三个 方 面 一是 系 统工 作时 泵源 部分 有 振 动和 啸 叫 ；二是 与 同类 炼钢 电 炉相 比 ， 单 位 产 量 耗 电量超 出 5 ％～ 6 ％ 三 是 该 系统 曾 经发生过钢渣外溢 ， 烫坏胶管使电极快速下滑 ； 导致 电 控部分的过载起火事件。相关主管希望借此技改优化 设 备 功能 ， 保证 生 产安 全 和节 能环 保 ， 同时寻 找 相对 符 合企业 环境 的设备技 改之 路 。 2 技改过程 原系统分析 与系统优化 在 泵 源液 压 回路 图 l a中 ， 泵 1 样 、 2 是 相 同规 格 的 恒压型变量柱塞泵 ， 同时向系统供液压油 ， 溢流阀 3 、 钳 也 是 同样 的规 格 ，分别 装 在泵 1 舞 、 2 的出 口作为 定 值 安 全 阀用 ，调 整压 力 为 1 4 MP a ，出 口换 向阀 中位 是 “ 0” 型， 启动后 ， 当系统压力到达工作压力值时 ， 系统发 出鸣笛一般的振动和啸叫声 。经现场调试发现 ， 单独使 用任意一个泵源时没有这种现象 ．只要两泵 同时工作 就会发 生一 定 振动 和 啸 叫 。 由此 可 以判断 ， 噪 声 的原 因 是由于两个两个溢流阀在流体的作用下 ， 发生了共振 。 根据溢流阀的工作原理可知 ，溢流阀是在液压力和弹 簧力相互作用下工作的，相对 比较容易激起振动而发 出噪音 。与溢 流 阀相关 的油流越 稳定 ， 阀的工作 就越 稳 定 ， 反之就不能稳定工作。在回路 中， 两只泵的输 出压 力油经单向阀后合并发生了流体冲击波动，引起单向 阀震 荡 ， 进 而 导 致 了液 压 泵 出 口压 力 油 不稳 定 ， 同时 ， 泵 的输 出油 本来 就 有脉 动 。因此最 终将 引起 相 同 固有 频 率 的溢 流 阀的共振 和 出 口单 向阀频 繁动作 。 为排除这个现象 ， 笔者提供了两个的方案 ① 在满 足工艺工况的前提下 ，将两只泵头工作压力错位 0 ． 5 1 ． 0 MP a ， 以避 免共 振 发 生 一般 情 况 下 ， 这 样 能 消 除 噪 音 、 振动现象 ②改进 回路如泵源液压回路图 l b ． 利用 远 程调 压彻 底解 决 问题 。 因 为液 压泵 是恒 压 型 的 ， 电 磁 溢流 阀 只是起 到安 全 阀作 用 用 一 只溢 流 阀作 为两 只泵 的安全 阀完 全 可 以 ．至于 空载 启 动也 完 全可 以实 现 系统 中蓄能 器组 在停 机 时是 无 压 的 。 辅 以电磁 溢 流 阀卸压 ， 两只电动机启 动不可能形成较大的峰值 电流 ， 电机启动后系统加压可正常工作。 如果是液压泵本身 有质量 ， 但问题不影响正常使用 ， 只是本来就有较大脉 动 ， 辅 以方 案① 。 参照方案① ， 现场调整参数后 ， 蓄能器充压完毕 ， 再无 异常声 响 反 复几 次卸压 停机 再启 动均无 异 常 。用 户 维护人 员将 维 护试 验 过程 记 录在 案 ，并将 方案 2记 录在册． 以备用。 a 身 { 源液压网路}冬 I b 泵源液压 同路 图 图 l 关 于 电炉 的 电耗量 较 大 ，起初 我 们认 为有 可 能是 一 线生 产工 人 操作 方法 不 当 ，甚 至工 作态 度不 够端 正 所致 因为该厂一线炼钢工人工资只同钢产量挂钩 ， 与 原 材料 消耗 量 无关 。询 问车 间调 度得 到 的情 况是 该 电炉 1 9 9 8年开始投入生产 ， 三班制作业 ， 在这十来年 里 ．又因为企业改制和重组 ，已经更换过几个 当班班 长 ．除了新设备试生产半个月消耗电量和原料相对较 大外 ， 其他时间段里。耗电量相对还是比较稳定的。这 样就基本上排除了操作不当的可能。但是从液压回路 上 也看 不 出什 么 问题 见 图 2 1 、 2 、 3 、 撕 、 5 集 中形 成了“ O” 型机能的大通径电液换向阀 ， 6 阀和蓄能器保 证了该阀的控制油稳定 ，应该说这是一个外控外泄的 “ 0 ”型机能的电液换 向阀。比例阀用于炼钢时 自动调 节 。 电液换 向 阀用于 应急升 降 和更换石 墨 电极 时用 。而 炼钢 时 跟 电耗量 有关 的很 可能 就是 电动机 使用 中输 出 功率相对较大 ， 也可能是比例阀调节或设置不当引起 。 经现场检查各压力调整部件设 置参数和蓄能器充气 ． 均在较合理的范 围之内。经过查 阅设备原始说明书和 相关技术资料 ， 发现一个很奇怪的问题 ， 就是该设备使 用 的 比例 阀 曲线 ， 是非 线性 的 、 普 通频 响的 。 图 2 4 7 液 压 气 动 与 密 封， 2 O1 1年 第 4期 如 图 3 d所示 。 是 该 阀的频率特 性 曲线 在 该 图中 3 是 1 0 ％ 9 0 ％阀芯行程 时 频率 特 性 曲线 ； 4是 5 0 ％正负 5 ％频率特性曲线 曲线图 3 c中 4是普通比例阀流量调 整 曲线 。 根据这个 曲线 可知 ，在 同样 的斜坡设定 条件下 ， 该 阀的阀芯反应速度较线性的慢， 同样的电信号下 ， 开口 也有 较大差 别 。 基 于这 个推 断 ， 换 向时压力 将形 成相 对 较大的峰值冲击， 液压缸的位移调整量也会加大， 由此 ， 可能形成同等产量下的较长时问消耗 ， 这样就可以解释 该设备耗电量问题了。经过库存仔细查对 ， 没有同样规 格 的线性 曲线 比例 阀 ， 但 是意外 发现三 只较高规格 的高 频 响 比例伺服 阀 该件 是该厂进 口设备上 的备用 库存 。 认真比对各项技术参数以及机械电器连接后， 各方面技 术人员认 为可以试用 起 码这种试 用不会损 坏试用件 ， 也不会造成原设备的损坏 。下面是查阅比例伺服阀厂 家样本得到的曲线。 曲线表明该阀性能虽然不是特别 优秀， 但相对先前的阀而言已经好很多。 如图 3 a所示 ． 是该高频响应伺服 比例阀频率特性 曲线 在图中 5是阀芯行程正负 1 0 0 ％曲线； 2是阀芯行 程正负 5 ％曲线； 如图 3 b所示 ， 图中 9是该高频响应伺 服 比例阀调整曲线。 、 、 、 、 ． 、 | 1 ／ ， ’ ／ ，／ a ‘ } 7 ／ ／ ／ 0 2 0 4 0 6 0 8 0 l 0 扩展 晟大值的 ％ 广rT ]r1 ] 0 0 5 2 4 6 8 l 0 输入信 最大值 的％ c 展 最人值的 ％ 厂T r]_ r T ] 0 o 5 2 4 6 8 1 o 输入信 号 最大值的 ％ b 、 ＼ 。、 ＼ 、 、 ／ ／ ／ ， ／ ／ 0 l 0 6 0 I O 0 2 0 0 质 ／ L ／ ram 【 d 图 3 还有 一个 问题就 是用 户坚 持增 加防爆 阀 以防止 管 路漏油严重或动作失灵造成事故。因为该系统工艺要 求手动 操作 为液 压缸快 速 动作 。而炼 钢时 液压缸 动作 平稳， 所需流量相对要小得多。这样就基本上排除了选 用防爆阀的可能 除非推翻原有设备， 重新设计和制作液 4 8 压系统 ， 要防爆同时不能使用防爆阀， 在不改动原回路 的前提下 ，笔者很 自然的就想到了较原始的液控单 向 阀， 下面是液压缸控制部分技改后的回路图 D 见图 4 。 图 4 在相应的电气改造后 ，对该回路进行了防爆模拟 实验 打开小通径的截止阀 ， 控制中枢检测到压力继电 器低压动作发出的信号后 Y V得电。 切断液控单向阀的 控 制 油 ， 液控 单 向阀 自动 关 闭 ， 起 到 防 爆作 用 ； 关 闭小 通径的截止阀， 手动操作液压缸上升， 此时控制中枢检 测到压力继电器开关量取反 ， Y V 自动失电，设备可正 常使 用 。本 回路 中液控单 向阀必须 选用外 控外泄 的 ， 为 避免压力继电器误动作或不动作不但 压力设 定要合 适 ， 还必须设置合适的阻尼。 3结 论 该精炼炉液压系统经过此次技改后使用至今已近 一 年 ． 泵 源 处振 动异 响再未 出现 ； 单 位产 量耗 电量 明显 下降， 甚至低于国产同类设备。这次技改跟以前不同的 是 在原来旧设备的基础上“ 改” ， 不但没有抛弃陈旧， 反 而变废 为 宝 ， 为 我所 用 ， 积极 地 防止 了浪费 和重复 投 人 ， 它 是 在保 证 目标 效 果 前 提 下 ， 实 现 “ 改 ” ， 而不 是 “ 造” ． 应该可以成为技术改造工作的主要思路之一。 参 考 文 献 【 l 】 路甬祥． 液压气动技术手册【 M 】 ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 3 ． 【 2 】 杨尔庄． 环保节能和液压技术[ J 】 ． 液压气动与密封 ， 2 0 0 5 5 ． 【 3 】 杨殿宝 ． 液 压设备 的维护 与管理初 步【 J 】 ． 液压 气动与 密封 ， 2 0 1 0 1 2 ． 【 4 】 杨殿 宝． 单 向阀应用初步[ J 】 ． 液压气动与密封， 2 0 1 l 1 ． [ 5 】 杨殿宝． 打造绿色液压系统 ， 开创持续发展道路【 J 】 ． 液压气动 与密 封 ， 2 0 1 1 3 ． ∞ ∞ ∞ 舳 ∞ O