连铸机振动液压系统改造.pdf

总 第 2 2 5期 2 0 1 4年 第 9期 河北冶金 HE BEI M ETAL L URGY To t a l NO 2 2 5 2 01 4． Nu mb e r 9 连铸机振 动液压 系统 改造 靳鲁会 河北钢铁集团 承钢公 司 提钒钢轧二厂 ， 河北 承德 0 6 7 0 0 2 摘 要 振动区液压系统是板坯连铸机结晶器的动力源 ， 其运行稳 定与否 直接关 系到连铸 坯的质 量 ， 而液 压站主泵损坯 的原 因为油液污染 和油温 高所致 。分析 了油 液污染严重 、 温度高的原因 ， 并 给出 了相应 改 进措施 。实施效果 明显 ， 保证了 1 5 0 t 板坯连铸机 的稳定运行 ， 为同类 型液压 系统维 护提供 r参考 。 关键词 板坯连铸机 ； 液压 系统 ； 油污染 ； 高温 ； 改造 中图分 类号 T F 3 4 1 ． 6 文献标识码 B 文章 编号 1 0 0 6 5 0 0 8 2 0 1 4】 0 9 0 0 4 6 0 2 d o i 1 0 ． 1 3 6 3 0 ／ j ． c n k i ． 1 3一l 1 7 2 ． 2 0 1 4 ． 0 9 1 3 REF ROM ATI ON OF VI BRATI ON HYDRAULI C S YS TEM OF CAS TER J i n Lu hu i No ． 2 Va n a d i u m E x t r a c t i n g S t e e l Ro l l i n g Mi l l ，C h e n g d e I r o n a n d S t e e l Co mp a n y，He b e i I r o n a n d S t e e l Gr o u p，Ch e n g d e ，He b e i ， 0 6 7 0 0 2 Abs t r a c t The h yd r a u l i c s ys t e m i n v i br a t i on z on e i s t he p owe r s ou r c e f o r mol d o f s l a b c a s t e r，a nd i t s s t e a d y o pe r a t i on wou l d d i r e c t l y a f f e c t t he q ua l i t y o f c on t i n u ou s c a s t i n g bi l l e t ． The r e a s o n fo r d a m a g e of m a i n pu m p o f hy d r a ul i c s t a t i on i s o i l p o l l ut i on a n d t o o hi g h o i l t e mp e r a t u r e a n d t h e l a t t e r a r e a n a l y z e d．S ome c or r e s p o nd i ng i mpr o vi ng mea s u r e s a r e o f f e r e d． The p r a c t i c e e f f e c t i s g o od，a nd g ua r a nt e e s t he s t e a d y o p e r a t i o n o f 1 5 0 t s l a b c a s t e r ． Ke y W o r ds s l a b c a s t e r；h yd r a u l i c s ys t e m ；o i l po l l u t i on；h i gh t e mpe r a t u r e；r e f or ma t i o n 0 引 言 1 5 0 t 板 坯连 铸机 是 2 0 0 8年 6月 份建 成 并热 试 投 产 的第 一 台板坯 连铸 机 。它 的振 动 区液压 系 统是 服务于该连铸机结晶器振动装置所配的液压设备 的 总称 。采用 液压 系 统作 为结 晶器 的 动力 源 ， 通 过 结 晶器振 动有效 地 防止铸 坯在凝 固过程 中与铜 管 内壁 粘 结而 发生 挂拉 裂 或 拉 漏事 故 ， 从 而 保 证 铸坯 的表 面质量 ， 减少振痕深度。因此通过对结晶器液压振 动系统的维护， 可改善连铸坯的质量 ， 提高连铸机的 生 产能 力 ， 从 而有 效 地 解 决 制 约板 坯 连 铸 机拉 速 的 问题 。 上线初期 ， 板坯连铸机振动 区液压系统 因油液 污染严重， 油温高等原因导致液压站主泵损坏 ， 伺 服 阀堵塞 ， 振动停振等 ， 时常影响连铸机正常的浇钢 ， 收 稿 日期 2 0 1 40 62 6 作者简介 靳鲁会 1 9 7 8一， 男 ， 助理工程 师 ， 2 0 0 3年毕业于 昆明理 工大学机械工程及 自动化专业 ， 现 在河北钢铁 集团承钢公 司热轧卷 板事业部从事液压 设 备 的点检 维护 工作 ， Ema i l 3 1 6 0 3 4 9 1 q q ． 46 给生产 带来 严 重 的影 响 ， 曾多 次 邀 请 厂 家来 现 场 指 导处理 。振 动 区液压 系统 已成 为板坯 连铸 机 正 常生 产的障碍。为此 ， 通 过一段时问的学 习摸索掌握 了 1 套行之有效 的维修方法 ， 并结合 生产实际对振动 区液压 系 统进行 了改 造 。 1 控 制油 液污 染 的改造 1 ． 1 系统油样污染度测试 取 液 压系统 油样 进行检 验 ， 结果 见表 1 。 表 1 系统油样污染测试结果 Ta b．1 Ex a mi n a t i o n r e s u l t f o r p o l l u t ion o f s y s t e m o i l s a mple 取 样结 果 显示 油 液 污 染 为 N AS 9级 ， 主 要 污 染 颗粒 为黄 色铜 粉末 ， 系统 中铜 粉 末 来 源 于液 压 泵 内 部磨损 。而振 动 液 压 系 统 油 液 清 洁 度 一 般 要 求 为 N AS 6级及 以上 ， N AS 9级 的清 洁度 ， 污染 超标 ， 不适 合系统的工作要求。 1 ． 2污 染 物 来 源 分 析 河 北 冶金 2 0 1 4年 第 9期 循 环泵 和 主泵 参 数 见表 2 不 匹配 。 由表 2可 以看 出， 循环泵输 出流量 2 7 5 L ／ mi n ， 主泵输出流量 7 2 0 L ／ mi n ， 可 见 主泵单 元 的 系统 流量远 大 于循 环 单 元 的流 量 ， 这 就 意 味 着 系 统 中 的一 部 份 油 液 还 未 经 循环单元过滤就 已经到系统 中， 致使 污染物在 系统 中逐渐积蓄并参与对原件的磨损。磨损发生后又会 产生新 的磨粒和运动表面新 的粗糙 区， 并再 次参与 磨 损 ， 系统 内 部 生 成 大 量 新 的污 染 物 ， 形 成 链 式 反 应 ， 最终导致柱塞泵滑靴崩碎 ， 产生大量铜粉末。 表 2循环泵和主泵 参数 Ta b．2 M a i n p a r a me t e r s o f c i r c u l a t i o n p u mp a n d ma i n p u mp 名称 型号 数 工作制度 输 出流量 作压 油箱内部设 置的隔离板采用点焊方式焊接 ， 隔 离板与油箱底部有 3～5 mm 高的间隔缝隙， 脏油室 底部 的污染物经隔板底部 的缝 隙进入净油室。循环 泵 和 主 泵共 用 1根 吸 油管 从 油 箱 净 油室 吸 油 ， 而 循 环 系统 的回油则 回到 了脏 油 室 。 主泵泄油管不经过滤直接连接回油箱净油室。 油箱补油控制不严格 ， 每次都从空气滤清器 口 加 油 ， 加完 油 后 不 恢 复 空 气 滤 清 器 ， 甚 至 冬 季 温 度 低 ， 补不进油 ， 就把滤油小车 的滤芯拆 除， 不 经过滤 直 接 给油 箱 。 系统检修时 ， 因伺服阀周 围环境恶 劣， 水 、 保护 渣 、 干 油等 污染 物 多 ， 污 染 物容 易带 入系 统直 接 导致 伺 服 阀堵 塞 。 1 ． 3改进措施 改变循环泵工作模式 ， 取消备用泵 ， 2台循环泵 同时 工作 ， 增 大循 环泵 输 出流量 ， 提 高液 压油 的过 滤 和冷 却效 果 。 油箱 内的隔离板重新采用满焊焊接 ， 使 油箱净 油室和脏油室 只能通过 隔离板 中上部的通孔 连通 。 并对油箱 内部吸油管 、 回油管进行改造 ， 保证主泵吸 油均 在 净 油 室 ； 循 环 单 元 吸 油 、 系统 泄 油 均 在 脏 油 室。在油箱上增加带过滤器的专用注油 口。 在 液压 站 内增 加 1副油 箱 ， 每 次 到 现 场 的 新 油 先经过滤后注入副油箱 ， 用 副油箱上 的过滤装置对 油循环过滤。主油箱油位低时 ， 由副油箱上的补油 泵经主油箱注油 口直接补入主油箱 ， 保证加油过程 的清洁 。 在系统检修作业 中增加系统冲洗 ， 检修完成后 ， 用 线下 备好 的 M 型 中位 职能换 向阀代 替伺 服 阀 ， 对 系统进行快速冲洗 ， 然后用油液颗粒检测仪检测检 修 管道 清 洁度 ， 达 到 系 统要 求 N AS 6级 时才 恢 复 伺 服阀， 保证检修质量。 定期检查 、 更换过滤器滤芯， 分析其污染物来源。 2 系统 油温 控制 的改 造 2 ． 1 油温升高的危害 油温升高对液压系统来说也是一个恶性循环。 油温升高直接导致系统效率变低 ， 液压油润滑性变 差 ， 磨 损 加剧 ， 油液 变质 ， 密封 老化 ， 系统 发 热量 持续 增加 ， 温度持续升高。 2 ． 2油温升 高的原因分析 1 5 0 t 板坯连铸机振动 区液压系统 油温升高的 原因主要是系统压力高 、 油液污染严重造成主泵磨 损严重 ， 泄漏量大 ； 系统冷却器散热面积小 、 冷却水 水质脏 ， 水温高 ， 冷却水调节阀和冷却器经常堵塞造 成散热不 良； 液压站密闭并紧邻连铸机生产线 ， 现场 温度高 ， 站 内排风不畅。 2 ． 3改 进 措 施 振 动液 压 系统原 设计 根据 连铸 机生产 能 力要 求 最大拉速 2 ． 3 m ／ mi n ， 要求液 压系统压力 3 0 MP a 。 生产 中 受 各 种 因 素 影 响 ， 实 际 最 大 拉 速 只 有 1 ． 4 m／ mi n ， 振 动 液压缸 最 大 工作 压 力 1 7 MP a 。 通过 计 算和 实 际试验 ， 系统 压 力 调 至 2 1 MP a ， 降低 了 系统 压力 ， 减少 系统 负荷 。 系统冷却器采用板式散热片结构 ， 在不改变冷 却器结构的情况下增加散热片 ， 使冷却面积达由原 来 的 4 5 m 增 大到 6 0 IT I 。 冷却用水采用的是线上设备直接冷却水 ， 闭环 利用 。原液压系统冷却水从设备直接冷却水过滤器 前取水 ， 水质差造成冷却器堵塞。现把取水点改到 水过滤器后 ， 用过滤后的冷却水 ， 减少液压系统冷却 器堵 塞 。 改变循环泵工作模式 ， 取消备用泵 ， 2台循环泵 同时工作 ， 增大循环泵输出流量 ， 提高液压油的过滤 和冷却效果。 在液压站外墙上增加排气扇 ， 加速液压站 内空 气 流动 ， 降低 系统 环境 温度 。 3 结 语 在板坯连铸机振动液压系统 中， 7 0 ％ 一8 5 ％的 故障是因油液污染而引起的 ， 而温度是影响液压系 统长周期稳定性的主要因素之一。有效地控制液压 系统的污染程度和温度 ， 可减少液压设备的事故率。 下 转 第 8 2页 47 总第 2 2 5期 选用制冷量约 4 0 ． 0 7万 c a l ／ h的制冷机 电机为 9 6 k W 和冷冻机配套需增加装机容量 9 6 k W 供 电电 缆、 控制电缆。 2 在 1 5 5 0 0 m ／ h制氧机组空气预冷系统间， 将 冷却 泵 、 冷冻 泵 的就 地操 作柜 移位 ， 用于 安装 新 冷 冻机 ； 循环 水系 统 上 水 和 回水 与 原 水管 网勾 头 用 于 联接 冷冻 机 。 3 将 空分 系统供 出氮气 总 管径 由q 0 4 1 2 mm 6 mm 加 粗 为 7 1 2 mm 6 mm， 并 更 换 氮 气 流 量 计 、 加装氮气调节阀， 满足机组增加的氮气供出量。 2 改造效 果分 析 1 预冷系统增装冷冻机改造 自2 0 1 1 年 7月投 运 至今 ， 运 行 近 3年 时 间 ， 1 5 5 0 0 m ／ h制 氧 机 组 氮 气供 出量 比改造 前 提 高 6 0 0 0～1 0 0 0 0 m。 ／ h ， 高 于 增开了 1 套 6 0 0 0 m ／ h制氧机组的氮气产量。 2 改造前水冷塔出 口实际水温度为 1 6℃ ， 空 气出空冷塔 、 进分子筛之前的温度为 l 7℃ ， 已超出 工艺设计指标 1 5 ． 5 o C。降低分子筛对水和 C O， 的 吸附能力 ， 造成分子筛切换末期 C O 超标。为了提 高分子筛对水和 C O， 的吸附能力 ， 一是将再生温度 由 1 7 0 o C提高到 2 0 0℃ ， 提高能耗 ； 二是再生冷吹结 束温度较高， 致使进空分塔的空气温度升高， 空气质 量 变差 ， 不但 缩短 空分 设备 的运行 周期 ， 而且 增 加 了 空分装置的能耗 。改造后尽 管水冷塔 氮气有所减 少 ， 水冷塔出水温达 1 9℃以上 ， 但经冷冻机冷冻后 水温降至 1 l ～1 2℃ ， 极大地改善 了空冷塔冷却效 果 ， 使空气 出空冷塔 、 进分子筛 之前 的温度 降低 到 1 1 o C左右 ， 增加了分 子筛对水和 C O 的吸附能力 ， 并降低 了再生温度， 稳定了进空分塔空气的质量 ， 有 利于空分设备高效率 、 长周期安全运行 。 3 由于 1 5 5 0 0 m ／ h和 1 6 0 0 0 m ／ h 2套 制 氧 机组 出空分 塔 的氮气 管 网并 联 ， 1 5 5 0 0 m ／ h机组 预 冷 系 统改造 也 利 于 1 6 0 0 0 m ／ h机 组 的经 济 运 行 。 在保证 了 1 5 5 0 0 m ／ h机组空气 出空冷塔 、 进分子 筛 之前 的温度 为 1 3℃ 以下 ， 同时保 证冶 炼生 产厂 氮 上 接 第 4 7页 为此 ， 对连铸机振动区液压 系统进行优化改造 。提 高过滤器的过滤精度 ， 加大循环系统的流量 ， 杜绝一 些二次污染源 ， 并加强 日常维护 ， 使得连铸区振动液 压 系统 油液 的 污染得 到 了有 效控 制 。增大 冷却 器 面 积 ， 加 大 冷却 水 流 量 ， 提 高冷 却 水水 质 ， 合 理 优 化 系 统压力 ， 使液压系统温度控制在合适范围内， 保证了 8 2 气用量的前提下 ， 富余的氮气送入1 6 0 0 0 m ／ h制氧 机组水冷却塔 ， 降低水冷塔出水温度， 冷冻水进入 空 冷塔降低了空气 出空冷塔 、 进分子筛之前的温度 ， 从 而 改善 了进 空分塔 的空 气质量 ， 提 高 了 1 6 0 0 0 m ／ h 制氧机组运行经济效能和长周期安全运行。 4 改 造 前 ， 由于 运 行 的 1 5 5 0 0 m ／ h 、 1 6 0 0 0 m ／ h 2套制氧机组氧气 的生产 量高于氮气 的生产 量 ， 而当冶炼生产厂氧气的需求量少于氮气 的需求 量时， 为了满足冶炼厂氮气的需求 ， 氧气不能减产 ， 空透不能降负荷 ， 造成氧气大量放散和能耗的浪费。 空气预冷系统增装冷冻机后 ， 随着氮气供 出调节方 式的改变 ， 无需再 以提高空透的负荷来提高氮气 的 产量 。当冶炼厂氮气需求增加 时， 就减少去水冷塔 的氮 气 ， 增 加供 出氮 气量 ； 当冶 炼厂 氮气需 求 减少 时 就增加去水冷塔的氮气。这样 ， 1 5 5 0 0 m ／ h 、 1 6 0 0 0 m ／ h 2套制氧机组可根据冶炼生产厂对氧气和氮气 需求量的变化进行快速 的变工况生产， 实现生产组 织最 优 。 5 2 0 1 1年石 钢 2 高 炉改 造 投 产后 ， 随着 冶 炼 生产 厂氮 气用 量 明显 增 多 ， 1 5 5 0 0 m ／ h制 氧机 组 的 供氮气能力得到了有效 释放 ， 机组发挥的增 产效能 得 以显现 。运 行 1 5 5 0 0 m ／ h、 1 6 0 0 0 m ／ h 2套 制氧 机组 完全 可 以满 足 冶炼 生 产 厂 用 氧 、 用 氮 要求 。设 备 的单耗 明显 降低 ， 节 电效 益 十分 可观 。在 2 0 1 2年 2月份石钢 2 2万 k V变 电站故障单路供 电期 间， 由 于 限 电 ， 1 6 0 0 0 m ／ h制 氧 机 组处 于 停运 冷 备 状态 ， 1 5 5 0 0 m ／ h机组 氮气 供 出量 最 高达到 了 2 3 0 0 0 IT I ／ h ， 为公 司设 备故 障期 间 的生产 组 织 提供 了有 力 支持 。 3 推广应 用 价值 随着石化 、 冶金行业的快速发展 ， 大型空分设备 的广 泛应用 ， 氮 水 预 冷 系 统增 装 冷 冻 机 改造 项 目为 弥补 氮气供 给 不足提 供 了很好 帮助 。所带 来 的产 能 提高和节能效益， 具有较高的推广价值和应用前景。 连铸机的设备稳定， 使连铸机 因结晶器振动液压系 统设备事故 引起 的停机时间大大减少。 参考文献 [ 1 ] 路 甬祥 液压气动技术手册[ M] ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 2 [ 2 ] 成大先． 机械设计手册[ M] ． 北京 化学工业出版社 ， 2 0 0 2 ．