步进式加热炉液压故障诊断分析.pdf

2 0 1 1年 7月 第 3 9 卷 第 1 4期 机床与液压 MACHI NE T OOL HYDRAUL I CS J u 1 ． 2 0 1 1 Vo 1 ． 3 9 No ．1 4 D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 1 ． 1 4 ． 0 4 1 步进式加热炉液压故障诊断分析 石建峰 兴澄特种钢铁有限公司，江苏江阴2 1 4 4 2 9 摘要分析步进式加热炉的机械结构与升降液压系统的工作原理 ，利用故障树分析法列出液压系统中影响步进梁不能 上升的各种因素，并逐一进行排除，从而解决现场突发问题。 关键词步进式加热炉；固定梁；活动梁；负载敏感泵；故障树分析法 中图分类号T P 3 0 6． 3 文献标识码 B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 1 1 41 2 9 2 1 步进式加热炉简介 在热轧生产工序中，步进式加热炉是特钢企业中 关键设备之一，其性能直接影响产品的质量 、加热的 工艺、钢坯的成材率以及生产效率。随着现代轧制向 着连续、高速、高精度和高质量多品种方向发展，对 步进式加热炉的性能要求越来越高，对其故障发生率 要求也降到最低。 在步进式加热炉内，机械部分主要有推钢机构、 固定梁、 I 段、Ⅱ 段活动梁、出钢机构组成。固定梁和 活动梁呈交错排列 ，固定梁用来长时间放置钢坯加热， 活动梁的作用是使炉内钢坯在整个平面上进行步进移 动。活动梁的运行轨迹设计为矩形，钢坯在炉内的运 动是通过活动梁的上升、前进、下降、后退来实现的， 每四个运动周期称为一步。当使用正循环步序 即上 升一前进一下降一后退时，钢坯在炉内前进；若使 用逆循环步序 即前进一上升一后退一下降时，钢 坯在炉内后退。活动梁机械机构示意图如图 1 所示。 前 进 ● ●}一 后 退 图2 加热炉液压系统原理图 1 - --负载敏感泵 2 2 一放气阀 3 一电磁溢流阀 } 一单向阀 5 比例换向阀 6 _梭阀 7 一插装式单向阀 8 ～插装阀 ’ 一溢流阀 1 O 一换向阀 I l 一比例溢流阀 l 2 一插装阀盖板 l 3 一换向阀 l 4 一安全阀 l 5 - ～ 比例换向阀 l 6 _ 溢流阀组件 l 7 一液控单向阀 l 8 I段升 降缸 l 9 一 Ⅱ段升降缸 2 O 一水平缸 收稿 日期 2 0 1 0 0 8 2 0 作者简介石建峰 1 9 7 7 一 ，男 ，工程师，主要从事液压技术方面的管理和维护工作。电话 0 5 1 08 6 1 9 1 4 0 2 ，E ma i l 6 7 3 5 4 7 8 3 q q ． c o rn。 1 3 0 机床与液压 第 3 9卷 负载敏感泵 1 ． 1 、1 ． 2为 I 段梁升降液压缸提供 油源 ，负载敏感泵 1 ． 3 、1 ． 4为 Ⅱ段梁升降液压缸及 水平液压缸提供油源 ，I 段、Ⅱ段活动梁液压原理相 同。采用负载敏感泵和比例方向阀的组成 ，可以使液 压系统 的压力 随负载的变化 而变化 ，从而达到节省能 源的目的，负载敏感泵的待机压力设定为3 MP a ，加 载后压 力 由负载决定 ，电磁溢流 阀压力设定 为 1 5 MP a 。通过对比例阀加减速的控制可以达到对钢坯的 轻拿轻放和保证液压缸的运行平稳 ，步进梁运动示意 图如图 3 。 a 活动梁正循环动作示意图 b 活动梁逆循环动作不葸图 图 3 步进梁运动示意图 以 I 段活动梁升降为例，I 段活动梁上升时 ，压 力油通过比例阀5 ． 1 、单向阀7 ． 1 及自锁阀块总成7 ． 2 、 1 2 ． 1 、1 3 ． 1 进入升降缸无杆腔，有杆腔回油至油箱， 上升速度 如图3 a 由比例换向阀根据液压缸内置 位移传感器设定的上升位置进行分段速度给定调节 ；I 段活动梁下降时，压力油进人有杆腔，同时自锁阀块 上电磁换向阀 1 3 ． 1 得电，单向阀7 ． 2打开，回油经单 向阀7 ． 2 、背压阀组件 8 ． 1 、9 ． 1回油箱，下降速度由 比例换向阀及 比例溢流阀根据液压缸内置位移传感器 设定的下降位置进行分段速度给定调节。 3 突发故障 某 日在正常生产的情况下 ，1 ． 1 、1 ． 2负载敏感 泵在待机状态下压力正常；生产时发现 I 段活动梁不 能从原位上升，活动梁从原位上升至托钢位时液压缸 只需克服活动梁本身的重量，正常情况下泵出口压力 为 5 MP a ，而当时压力只有 2 M P a ，具体表现为负载 敏感泵加载时输出压力低不能满足现场要求。 4 故障诊断分析与处理 根据作者现场多年来对液压系统安装与维护的经 验 ，发现液压系统的故障发生的原因往往不是一一对 应的，而是存在很多的因果关系，并且这些关系具有 隐蔽性 、干扰性和复杂性。因此 ，技术人员常采用故 障树分析法对液压故障进行诊断分析。故障树分析技 术最初 由美 国贝尔 电报公司的 电话实验室开发 ，它采 用逻辑的方法 ，形象地进行分析工作 ，具有直观、明 了，思路清晰，逻辑性强的特点 ，体现了以系统工程 方法研究安全问题的系统性、准确性。故障树分析法 是一种将系统故障形成的原因，由总体至局部按树状 进行逐级细化的分析方法，是对复杂故障进行诊断分 析的有效分析方法。 根据现场故障表现分析，引起故障的原因主要有 1 液压泵故障。油箱液位过低、吸油管接头 漏气等都会导致泵输出无压力或压力低。 2 液压缸故障。液压缸活塞环与缸筒因拉伤 、 磨损导致 间隙过大 ，或密封件老化损坏导致 液压缸泄 漏 ，致使系统压力降低。 3 管路泄漏故障。比例换向阀 5 ． 1后压力管 有泄漏 ，导致泵加载时压力低 。 4 比例换 向阀故障。比例换向阀阀芯与阀套 内拉伤 、磨损 ，换 向后 阀内泄漏量加大 ，导致 系统压 力降低。 5 背压阀故障。背压阀组关不住。 6 梭阀故障。梭阀 6 ． 1油路有泄漏导致反馈 油路至 主泵压力补偿器上 的压力减小也可造成主泵输 出压力不够。 为了尽快解决故障，结合故障树分析法应采用先 易后难 的排 除故 障 的原则 ，一般 遵循 “ 一 看二 听 三 摸四修”的检查顺序。 1 先通过现场检查确认管 线无泄漏； 2 观测主泵待机状态下运行情况和听 加载时运行声音，排除了泵的影响因素； 3 检查 液压缸 ，通过关闭液压缸出口球阀观测泵加载时系统 仍无压力排除液压缸故障。 对现场比例换向阀、梭阀逐一检查后 ，发现问题 出在背压阀上 。活动梁上升时背压 阀芯 8 ． 1 应处 于关 闭状态，但是通过对背压阀出口流量的检测发现主泵 在加载的情况 下压力油全从 8 ． 1处回油箱 了 ，导致进 油管压力不够液压缸无法克 服负载进行上 升动作 。分 别解体拆下液压元件 1 0 ． 1 、1 1 ． 1 、9 ． 1 后 ，发 现插装 阀 8 ． 1阀芯与阀套阀芯卡死，未完全关闭，且阀芯与 阀套密封面上有不同程度的划伤。通过更换整套插装 阀后，故障得到解决。 5 结束语 由于引起 液压 系统故 障的多样性 和复 杂性 ，因此 采用故障树分析法判断系统故障，思路清晰，能做到 有的放矢 ，避免盲 目拆换元件，节约检修时间，提高 生产节奏 ，降低生产成本，该方法值得借鉴参考。 参考文献 【 1 】罗国超， 陈奎生 ， 陈四华， 等． 液压步进加热炉的几种调 速方法[ J ] ． 液压气动与密封 ， 2 0 0 4 3 1 5～1 6 ． 【 2 】 赵太平． 应用故障树分析法诊断数控车床故障[ J ] ． 设 备管理与维修， 2 0 0 7 1 2 2 2 3 ． 【 3 】 周力， 蒋弦弋． 插装阀系统故障分析急处理方法[ J ] ． 轧 钢， 1 9 9 9 6 2 1 2 2 ． 【 4 】史纪定． 二通插装阀故障分析与排除[ J ] ． 液压气动与 密封 ， 2 0 0 3 3 1 61 8 ．