加热炉步进梁液压系统应用与日常维护.pdf

第 3 6 卷第 1 期 2 0 1 4年 2月 甘肃冶金 GANS U METALLURGY V0 1 ． 3 6 No ． 1 F e b ． 。 2 0 1 4 文章编 号 1 6 7 2 4 4 6 1 2 0 1 4 o l 一 0 0 9 8 0 3 加热炉步进梁液压 系统应用与 日常维护 张建康 酒泉钢铁 集团 有 限责任公司 炼 轧厂 ， 甘肃嘉峪关7 3 5 1 0 0 摘要 叙述了加热炉步进梁液压系统工作原理及维护处理方法。加热炉液压系统是如何完成动作和检查调整， 在日常的运行维护中如何控制， 如何预防； 确保在现场使用中的安全顺行 ， 以及液压系统与电器系统如何维护及基 本原理， 在设备管理与操作方面对液压系统的影响。加热炉步进梁液压在步进式的传动中得到广泛应用， 它既节 能， 又有良好的稳定性。 关键字 逻辑阀； 电液比例阀； 油缸； 电磁阀； 步进梁 中图分类号 T H1 3 7 文献标 识码 B Ap p l i c a t i o n a n d M a i n t e na n c e o f Hy d r a u l i c S y s t e m i n S t e p p i n g Be a m He a t i n g Fu r n a c e Z HANG J a n k a n g S t e e l ma k i n g a n d R o l l i n g P l a n t o f J i u s t e e l ， J i a y u g u a n 7 3 5 1 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r d e s c r i b e s i n d e t a i l t h e w o r k i n g p r i n c i p l e a n d ma i n t e n a n c e me t h o d o f t h e h y d r a u l i c s y s t e m i n t h e s t e p p i n g b e a m o f h e a t i n g f u r n a c e ． T h e h e a t i n g f u r n a c e h y d r a u l i c s y s t e m i s h o w t o c o m p l e t e t h e a c t i o n a n d c h e c k a d j u s t m e n t ， i n t h e d a i l y o p e r a t i o n o f h o w t o c o n t r o l ，h o w t o p r e v e n t t h e ma i n t e n a n c e；t o e n s u r e t h e s a f e t y i n u s e d i r e c t f i e l d，h o w we l l t h e h y d r a u l i c s y s t e m a n d e l e c t r i c a l s y s t e m ma i n t e n a n c e a n d b a s i c p r i n c i p l e ，h o w t o i n fl u e n c e t h e e q u i p me n t ma n a g e me n t a n d o p e r a t i o n o f t h e h y d r a u l i c s y s t e m． Hy d r a u l i c s t e p p i n g b e a m h e a t i n g f u r n a c e h a s b e e n w i d e l y u s e d i n t h e t r a n s mi s s i o n s t e p t y p e，i t i s e n e r g y s a v i n g ，a n d g o o d s t a b i l i t y ． Ke y W o r d s l o g i c v a l v e ； e l e c t r o h y d r a u l i c p r o p o r t i o n a l v a l v e； c y l i n d e r ； e l e c t r o ma g n e t i c v a l v e ； wa l k i n g b e a m 1 引言 高速棒材在生产过程中， 加热炉步进梁作为钢 坯轧热的关键设备 ， 在 日常的使用过程 中， 由于步进 梁框架和加热炉内钢坯具有庞大的质量和惯性 ， 因 此要保证步进梁工作平稳 ， 该液压系统 的步进梁升 降 、 前进 后退 运动采用矩形运动轨迹及循环控制 图 1 ， 所示步进梁以一定的加速度上升 ， 当步进梁 要接近 固定梁时 也 就是快要接近钢坯时 还要做 一 次 中间减速 ， 从而使步进梁在定梁抬起或放下钢 坯时冲击较小 ， 升降和平移采用中间减速控制 ， 可以 使钢坯在加热炉的跑偏量有较大量减少。为了实现 步进梁的加减速运动与 中间减速运动及步进梁平稳 运行， 在液压传动上采用液压油泵的分级加载以及 一 个带补偿的电液比例 阀和抗冲击的减压插件来控 制液压系统 ， 另外 由于采用 两组逻辑开闭阀使 系统 的升降和平移有一个调速法， 简化系统结构， 提高了 元件的使用率 ， 考虑到步进梁运动的巨大惯性力 ， 在 紧急停车情况下 ， 系统设计压力释放的安全保护 回 路。 根据加热炉步进梁运动和结构特点 ， 在步进梁 上升阶段 ， 由系统的泵站提供动力 ， 工作压力为 1 7 0 b a r ， 而在步进梁下降阶段则 由自重势能完成下 降动 作 。考虑到横移步进梁 的作用力较小 ， 起动步进梁 力要小的多， 因此设定横移步进梁时液压系统工作 压力一般小于 5 0 b a r ， 现场调整 ， 这样不但减少耗能 而且冲击较小， 使系统设计更为合理。 2 液压系统的组成及控制系统工作原 理 原理图如图 2所示 ， 该系统主油泵 由定量斜轴 舞 黧瓣 第 1期 张建康 加热炉步进梁液压系统应用与日常维护 柱塞泵 A 2 F 1 6 0 R 2 P 3 三台 其中一台为备用 、 卸荷 液换向阀、 各种控制盖板、 溢流阀、 比例放大器、 工业 溢流阀块、 V O阀块、 循环泵、 逻辑阀、 电液比例阀、 电 控制计算机、 液压油缸及相应液压辅件等组成。 诂 怍 上 升 下 阼 蘸 避 后 退 L - 9 嚣 一 一 ． s 一 5 4 一 作 时 间 0 I I I I I l I s 0 I I l l I I } s D } I ic s n I I }e S _ J 觑上一 J LJ J ， I jj d j -l J l _I l I I t 1 l 一 ． ． f I ，T 』 { 一 _ l J Ⅲ l S 一 ⋯ 一l 一一 ●●⋯1 i 请作曲簌 一 ～． 一 ～ v． n／ 卜 H H 口 随盛 燕 拯 赢 作 行 程 I I l l l I a l I I I I I I D I I I l 1 0 I l I I I I I I j l一『 I l 『 L i - t L t ．J_ l n L 二 。 。 。 。 。 ’ 一 l 一 } 。 ‘ l_。 I r 一一一r 蚩 牛 V 卜 ， 1 V 2 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ _■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ _ V 3 ＼， V l ’ v M 5 l A V M S l B ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ _ V H 6 V M7 、 ， B A 图 1 加热炉步进梁动作控制速度表 图2 液压系统控制原理图 根据步进梁运动 的特点 ， 计算机程序要按照 图 1动作控 制表进行运行 ， 这样油缸 在不 同的位置有 不同的速度， 根据原理及动作图要求液压主泵的输 出压力不变 ， 流量不断变化 ， 主泵是 以恒定的转速运 行 ， 决定步进梁的升降和横移 的速度主要通过 电液 比例 阀开 口大小来实现 ， 在 启动 比例 阀 V M 7 ， 首先 要计算机通过 比例放大器给电液 比例阀一个静态信 号 ， 驱动阀芯到达相应位置控制阀开启量 ， 放大器对 该信号进行放 大， P I D调节， 位置反馈 ， 死 区补偿及 斜率等处理， 同时叠加一个振幅可调整的高频振荡 信号， 经过处理信号驱动阀芯移动， 移动方向和大小 取决计算机给该信号的正负和幅值 ， 比例 阀上 L V D T 线性差动变压器 式传感器， 把阀芯移动和 方 向以电压形式输 出反馈给放大器 ， 形成 阀芯移动 的闭环控制 ， 当阀芯移动时 ， 控制油就油缸随着阀的 开启量大小控 制步进梁 升降和平移运行 各种 曲线 要求 。 另外 ， 由于升降油缸两腔活塞的面积差 ， 在步进 梁下降时， 一部分有杆的油回到无杆腔内， 同时又要 保证有杆腔与有杆腔压力适应加热炉和炉内钢坯的 重量及下降速度 ， 这里同样采用 V M7比例阀控制。 在步进梁下降时， 通过位移传感器的位置， 通过 计算机设定值 ， 经过放大器处理驱动 电液 比例阀阀 芯 ， 使 阀的开 口度与步进梁下 降速度与速度表相 吻 合 ， 同时保证液压系统管路油不能为空时 ， 回油主管 黜 a m a t , 量 le l r n 量 辱 m 。。 1 0 0 甘肃冶金 第 3 6卷 路控制 阀一般设 定 在 1 O～2 0 b a r由 V M4电磁 阀 控制 。 3 步进梁主要技术参数 1 步进梁最大载荷重 3 2 0 0 0 0 k G； 2 曲拐升降机构动比 2 9 8 ～ 3 ． 5 5 ； 3 升降油缸 C D 2 5 0 E 2 8 0 ／ 1 8 0 ． 7 5 0 ， 拉力 F拉 5 6 0 k N ； 4 平 移油缸 C D 2 5 0 E 2 0 0 ／ 1 2 5 4 0 0 ， F拉／ F推 1 8 8 kN／1 7 2 k N； 5 升降油缸总拉力 F拉 1 1 2 0 k N； 6 升降油缸工作最大行程 0 7 5 0 m m； 7 横移油缸工作行程 2 5 0 ～ 4 0 0 mm； 8 步进梁动作形式 正循环一 逆循环一 踏步一 保 持 ； 9 步进梁的步进周期 3 3 s ； 步进梁升降、 前进 、 下 降、 后退等动作切换的 间歇时间 1 s ； o ] D 系统工作介质 L I-I M 4 6 高级抗磨液压油； 油温控制范围 3 5 5 5 c I 。 4 加热炉液压 的工作过程 加 热 炉 液 压 设 备 工 作 系 统 主 要 有 三 台 A F 1 6 0 R P 3 其 中一 台为备用 ， Q2 3 0 L ／ mi n 、 P 1 7 0 b a r ， 电机为 9 0 k W， N1 4 8 0 mi n ， 系统过滤精度 1 0 Ix m 。 步进梁上升动作如顺序表所示 电磁阀 V M 1 得 电、 V M6得电、 电液 比例阀 V M7得 电， 步进梁开始 上升 ， 为 了减少压力冲击 电磁 阀 V M5 B得 电使得压 力不能大于 7 0 b a r ， 当步进梁上升 到正常速度一半 时， 电磁 阀 V M2得 电， 这样液压系统供应 系统流量 增大 ， 同时步进梁上升速度 主要是通过电液 比例 阀 V M 7 开口大小， 通过计算机与安装升降油缸的位移 传感器设定程序 ， 给定 的电流完成步进梁上升 曲线。 当完成步进梁上升后 ， 如果步进梁液压系统是 打 自动状态 ， 系统就 自动在一秒钟后 自动完成前进 的动作， 如果使用手动就可以通过手动操作 前进 或下降动作 ， 当步进梁要前进时电磁阀V M 2 得电， 电磁阀 V M 5 A得 电 主要控制前进压力不能大于 4 0 b a r ， 电液换 向阀 V M8 B得 电， 电液 比例 阀 V M7得 电按设定曲线打开， 这时步进梁就按计算机与平移 油缸位移传感器设定电流， 按照设定曲线前进。 当完成步进梁前进后 ， 如果 步进梁液压 系统是 打自动状态， 系统就自动在一秒钟后自动完成下降 的动作， 如果使用手动就可以通过手动操作 下降 或后退动作 ， 当步进梁要下降时， 电磁阀 V M 9得 电， 电磁阀 V M 4 得电 主要控制下降有杆腔油不能 吸空 ， 电液比例阀 V M 7 得电按设定曲线打开， 这时 步进梁就按计算机与升降油缸位移传感器设定电 流 ， 完成步进梁下降曲线。 当完成步进梁下降后 ， 如果步进梁液压系统是 打自动状态， 系统就 自动在一秒钟后 自动完成后退 的动作， 如果使用手动就可以通过手动操作 后退 或上升动作 ， 当步进梁要前进时电磁阀V M1 得电， 电磁 阀 V M5 B得 电 主要控制回退压力不能大于 7 0 b a r ， 电液换向阀 V M 8 A得电， 电液比例阀V M 7得 电按设定 曲线打开， 这时步进梁就按计算机与平移 油缸位移传感器设定 电流， 按照设定 曲线后退。这 样完成步进梁的运动正循环 ， 如果步进梁出现问题 则采用手动操作逆循环退钢。 轧钢厂步进梁液压系统控制主要根据现场要求 分制动控制状态与手动操作状态， 制动状态设备运 行 比较平稳 ， 钢坯不容易跑偏 ， 操作人员的劳动强度 较小 ， 手动操作主要是防止加热炉钢坯不能上炕 ， 加 热炉出不去钢 ， 炉内钢坯跑偏刮墙、 钢坯不规整时没 有规律、 机械机构存在问题等时使用手动操作。 5 步进梁系统的维护 1 在液压 中的使用应贯彻维护为主、 修理为辅 的方针， 加强 日常维护工作， 就能减少设备故障发 生 。 要减少液压故 障发 生就要保证 液压油 的清洁 度， 在步进梁液压系统中关键是电液比例阀V M 7 要 求液压油的清洁度在 N A S 1 6 3 8 分 7 级以上， 所以我 们要在 以下几点加以注意 ①油箱加入液压油要通过滤油机加油保证油液 清洁度 ； ②修理和清洗液压系统要注意清洁， 防止污染 物进入系统； ③定期更换循环滤芯与系统管道滤芯 ； ④由于油缸在加热炉下部， 油缸周围灰尘较大， 油缸必须安装防尘罩 ， 这样不但防止粉尘进入液压 系统， 而且可以大大延长液压油缸使用寿命， 减少检 修时间。 ⑤定期对油品进行取样抽检测试， 存在问题立 即更换油品。 2 避免液压油泵频繁启动， 当液压系统使用一 段时间后， 由于泄漏与管道及系统检修等原因， 系统 中会产生大量空气 ， 在运行时造成气蚀和气穴现象 ， 引起噪音、 震动和爬行等， 由于空气进入油液的途径 很多， 除了检修阀块与管道气液直接进入系统外， 主 下转第 1 0 3页 Ol t ； 5 t c o m w ，f 魏 拥 钟 嘴 暂 。l e 王 ～ 抟 io 第 1期 何正先 浅谈7 0 2 9 D高低温润滑脂在高速剪转辙器上的应用 1 0 3 脲基润滑脂 7 0 2 9 D 1 耐温范围为- 4 0 ～ 2 0 0℃， 具有很好的耐高低温性能， 采用脲基稠化剂 ， 具有脲 基脂特有的高温性能 ， 可以承受 2 0 0 的高温； 极好 的抗结焦性能 高温下不会生成金属氧化焦质物， 蒸 发量较小 ， 不会结焦 、 干涸 ； 具有很好 的低温性能 最 低使用温度． 4 0℃ ， 具有很好 的抗水性能 ， 特别适宜 冬季高海拔地 区的设备润滑。 5 实施效 果 经过对油脂 的选型优化 ， 更换上线 的润滑脂使 用效果明显 ， 在低温环境下表现优异 ， 在 2 0 1 2年度 ， 该区域设备故 障大幅度下 降， 保证 了 ‘ 主轧线 的平稳 顺行 ， 保证了生产产量 的持续提高。 6 结语 通过对转辙器存在的问题进行分析解决 ， 转辙 器的使用效果有 了很大的改善 ， 运行平稳 ， 从根本上 解决了转辙器发生的各类故障制约棒材生产线连续 生产的问题 ， 大幅度的减少影响生产的时间 ， 有利于 生产成本的进一步降低 。 参考文献 [ 1 ] 濮 良贵， 纪名刚． 机械设计 [ M] ． 北京 高等教育 出版 社 。 2 0 0 1 ． [ 2 ] 邹家祥． 车 L 钢机械[ M] ． 北京 冶金工业出版社 ， 2 0 0 0 ． 收稿 日期 2 0 1 3 - 1 1 - 2 6 作者简介 何正 先 1 9 8 0 ． ， 男 ， 2 0 0 3年毕 业 于兰 州理工 大 学 ， 工 程 师 。 上接 第 1 0 0页 要通过油箱及 吸油过程各环节 ， 只要使用维护 中密 切注意是可以使空气量 降到最低水平 。 3 油温主要影 响油 的黏度 ， 油 温过低 ， 黏度增 大 ， 会 引起 油泵 吸油困难 ， 系统运行较慢。油温过 高， 黏度降低， 使泄漏增大， 对油品的老化和变质有 较大的影响 ， 油温过高还 能使 密封件加速老化变质 失效。当油温升高时， 应首先考虑内泄增加或溢流 增加等 ， 依此寻找热源 ， 同时考虑周围环境与散热条 件 ， 然后通过采取措施 ， 保 持系统油温在 3 5 ～5 5℃ 之间。 4 注意液压系统异常噪音 ， 异常噪音是系统 出 现故障最明显的标志 ， 要密切注意 ， 首先判断产生噪 音的部位 ， 然后分析噪音的部位 ， 然后分析产生噪音 的原因， 最后再排除故障。 5 ；0 11 热炉液压系统许多故障与电气设备有关， 维护电气设备要注意以下几点 ①继电器 、 接触器 的触点 、 控制下的接头状况。 ②位移传感器 、 仪表是否在安装位置 ， 可靠性 、 抗干扰性等存在问题。 ③计算机在运行中运行中断或内存信息被破坏 等问题。 ④操作按纽、 手柄是否在使用中存在问题等。 6 加热炉液压设备管理方面 一 套液压系统的正常运行 ， 一方 面需要有较高 性能 的设备及元件 ， 另一方面还要培养高素质点检 维护人员 ， 并制定一套有效地管理体制和严格 的规 章制度。液压控制技术是专业性和理论性很强的科 学 ， 它与 电气控制与计算机专业密不可分 ， 因此在加 热炉步进梁系统维护和修理都必须从机械 、 液压 、 电 气和计算机等这几个方面综合考虑。 收稿 日期 2 0 1 3 1 1 - 1 1 曩 融螺 番 镯