高炉炉前液压系统动力单元改进.pdf

第3 0 卷2 0 1 2 年第 1 期 总第 1 5 7 期 技术改造与改进 技术改造与改进 高炉炉前液压系统动力单元改进 李丹 武汉钢铁股份公司设备 维修 总厂 武汉4 3 0 0 8 0 【 摘要】 结合炼铁厂炉前液压设备调试和使用生产实践， 对某高炉投产初期炉前液压系统动力单元启动 时的故障进行分析并加以改进， 有效提高了液压系统的使用可靠性 ， 为高炉连续安全生产提供 了必要的保障。 【 关键词】 炉前液压系统 动力单元 变量泵 流量控制 润滑 I m pr o v e m e nt o f Po we r Uni t f o r Hy dr a ul i c S y s t e m a t t he Ca s t Ho us e o f Bl a s t Fu r n ac e L I Da n G e n e r a l E q u ip m e n t Ma i n t e n a n c e F a c t o r y o f W I S C O ， W u h a n 4 3 0 0 8 0 【 A b s t r a c t 】 I n t h e e a r l y s t a g e o f t h e s t a r t u p o f a b l a s t f u r n a c e ， t h e p o w e r u n i t f o r t h e h y d r a u l i c s y s t e m a t t he c a s t h o u s e f a i l e d wh e n t h e s y s t e m s t a rte d．I n c o mbi na t i o n wi t h t h e c o mmi s s i o n i n g a n d us e o f t h e h y d r a u l i c s y s t e m， t h e f a i l u r e r e a s o n s a r e a n a l y z e d ， a n d t h e n t h e i mp r o v e me n t s a r e p u t f o r w a r d t o e f f e c t i v e l y i n c r e a s e t h e o p e r a t i o n r e l i a bi l i t y o f t he h y d r a ul i c s y s t e m，p r o v i d i ng t h e n e c e s s a r y g u a r a nt e e f o r t he s a f e a n d c o n t i nu o us pr o d u c t i o n o f t he b l a s t f u rn a c e ． 【 K e y w o r d s 】 H y d r a u l i c s y s t e m a t t h e c a s t h o u s e ， p o w e r u n i t ， v a r i a b l e d e li v e r y p u m p ， fl o w r a t e c o n t r o l ， l u b r i c a t i o n 1 前 言 高 炉炉前液压系统 主要为炉前泥炮 、 开 口机 和揭盖机 等炉前 大型关键液压设备提供 动力 ， 液 压传动系统包括动力单元 、 执行单元 、 控制单元及 其他辅助部分 。对炉前液压系统动力单元 的基本 要求是 ①能够 连续 为整个液压系统提供足够 的 压力与流量 。②随时能够稳定启动。③启动瞬间 要有效 克服压力波动大 ， 瞬时压力过高 等是影响 系统安全运行 的不利 因素。 2 动力单元的组成及工作状况 1 动力单元 的组成 某高炉炉前液压泥炮液 压系统动力单元如 图 1 所示 ， 动力单元 由三台德 国 R E X R O T H 公 司 生 产 的 型 号 为 A 4 V S O1 2 5 D R ／ 2 2 R P P B 1 3 N 0 0 的恒压变量柱塞泵提供压力油 ， 流 量 1 8 0 I ．J mi n ， 额 定压 力 为 2 9 MP a ， 最 大 输 出压 力 3 1 ．5 M P a ， 两台工作一台备用。每台泵还有下列辅 件 吸油球 阀、 吸油管上的行程开关 z s H9 2 1 1 、 一 38一 溢流阀 防止 系统过压 ， 设置压力 3 0 MP a 、 单 向阀 使 该 主泵 备用 时 与系 统 隔离 、 压 力 开关 P S L H9 2 1 1 ， 显示低压力 。在三 台主泵 的压力主管上 设有四个压力开关点 P S L L H 9 2 1 4 ， P S L H9 2 1 5 ， P S L H9 2 1 6 ， P S H H9 2 1 7 ； 分别对应 的压力为 1 6 ， 2 4， 2 7， 3 0 MPa。 高炉 共有两套炉前液 压系统 ， 每套为两个 相 邻的出铁口设备提供动力 ， 由于高炉采用相对铁 口分别 出铁的工作方式 ， 因此 ， 一套液压 系统工作 时 ， 另外一套处于待机状态。 2 动力单元工作状况 动力单元在机旁控制 箱和操作室集中控制盘上都设有启动开关和备用 泵选择开关， 当将一台泵选作备用泵时， 其他二台 泵作为工作泵， 可按编号顺序确定哪两台泵作为 工作泵。也就是说 ， 如果 2 号泵是备用泵 ， 那么 ， 先 启动 的就是 3 号泵 ， 接着启动是 1 号泵。泵 的启动 采用 自动控制方式， 即在机旁控制箱或操作室集 栏 目编辑 王先强 技术改造与改进 第 3 0 卷 2 0 1 2 年第 1 期 总第 1 5 7 期 图 1 改进前的动力单元原理 以一台主泵为例 中控制盘上选择好备用泵并按下启动 开关 时 ， 泵 组将按照编号顺序依次启 动 ， 后一 台泵 的启动 时 间与前 一台泵的启动时间相差 2 s 。当系统工作异 常 压力低于2 7 MP a 时 ， 备用泵也 自动启动。备用 泵应 定期工 作并使 每 台泵 的工作 小时数 大致相 同， 在没有任何设 备动作 、 1 5 m i n 后 ， 第二工作主泵 或备用泵必须停止。 3 故障现象及原因分析 3 ． 1 故障现 象 1 按 照操作规程 ， 在 出完铁水 、 泥炮堵 口之 后应及时手动停止炉前液压 系统动力单元 工作 ， 这样做 的 目的主要是考虑到炉前的环境及动力单 元连续运行将产生大量热量 ， 会造成系统液压油 温度升高 ， 同时主泵工作时 间大 幅增加也会 降低 其使用 寿命 。但是 ， 投产初期 ， 启动液压系统时常 常 出现第一 台主泵启动后 ， 第二 台主泵 刚刚准备 启动时动力单元主泵驱动电动机的断路器突然跳 电， 造成整个液压系统无法动作 ， 被迫使出铁口前 各项工作停止， 若处理不及时， 会造成当次无法出 铁 ， 严重时将影响堵 出铁 口， 造成重大生产事故 。 2 在投产初期， 第一个月就损坏了4 台主泵 炉前两套动力单元共 6 台主泵 ， 故障现象均为运 转过程 中主泵 内部逐渐产生异响 ， 同时伴 随输 出 压力大幅度降低 ， 最终主泵输 出压力为零 ， 彻底损 坏 。拆下检查时发现主泵吸油 口有铜块或类似的 碎屑残留。 3 ． 2 故 障原 因 1 按设计要求 ， 当出现下列情况 时 ， 每 台泵 都可 以 自动或 以手动方式立 即停止 ① 油箱 油位 的接点“ 油位低低” 、 “ 油温低低” 或“ 油温高高” 信 号 之 一 显 示 时 ； ② 吸 油 阀 的 行 程 开 关 z s H 9 2 1 1 没有信号时 ； ③备用泵延 时启动后 ， 主油 管内的“ 油压低低” 信号显示时； ④按下机旁控制 盘上的事故停止开关时； ⑤有电气故障时。 在进行认真排查之后 ， 发现上面几种故 障原 因都不会造成 电路跳电 ， 随后测量 了主泵启动 时 电动机 的 电流 ， 发 现 其 中一 台 的瞬时 电流 高达 9 3 0 A， 两 台共达 1 2 0 0 A。分析后认为 造成这种现 象的原 因主要是 三 台主泵虽然是恒压变量泵 ， 但 是在启动到平稳运转期间， 主泵的流量一 压力调节 功能受响应时间影响不能有效发挥作用 ， 此过程 主泵带压工作 ， 而主泵出 口处的溢流阀虽然也 能 起到卸荷的作用。但是由于其设定压力为 3 0 MP a ， 一 3 9 第3 0 卷2 0 1 2 年第 1 期 总第 1 5 7 期 技术改造与改进 在主泵压力直到 3 0 M P a 时才会起作用 ， 因此造成 驱 动电动机的堵转力矩过大 ， 并直接 表现为主泵 启 动期 间电动机的启动 电流过大 ， 而断路 器额定 动作电流仅为8 0 0 A， 因此， 主泵带压启动造成的电 动 机 的堵 转 力矩 过 大 是造 成 系统 断 电 的 主要 原 因。 2 针对 液压泵损坏的现象 ， 经过查找相关技 术资料分析发现， 主泵轴头部分的轴承需要从外 部 引入 液压油进行润滑冷却 ， 由于没有 安装对应 的润滑油路管道 ， 主泵上 的润滑油 口一直被封堵 ， 轴 承得 不到有效润滑 ， 因而造成 主泵使 用寿命大 幅降低。 4 改进方案 改进后的液压动力单元如图2 所示 。 1 要有效减小堵转力矩必须降低主泵启动 图2 改进后动力单元原理 以一台主泵为例 压 力 。 根 据 安 装 尺 寸 和 流 通 能 力 ， 改 用 D B W2 0 一 A 2 5 2 ／ 3 5 0 6 E G 2 4 N 9 K 4型 的 电 磁 溢 流 阀 ， 电气 控制线只需从动力单元 自带 的端子箱 内 引出即可 ， 并 由程序设定 主泵启动方式为 主泵启 动前 2 s ， 电磁溢流 阀得电开启 ， 主泵启动至运转平 稳期 间主泵 出 口处一 直处于卸荷状态 ， 主泵运行 8 s 后 电磁溢流阀失电关闭 ， 此 时， 主泵与驱动电动 机都 已运转平稳 ， 主泵再开始建立压力 ， 其 自身的 流量一 压力调节功能就会有效发挥作用。在系统 压力波动 的情况 下 ， 实 测 电动机的峰值 电流波动 不大 于 5 0 A， 工作 电流稳 定在 3 1 0 A左右 ， 保 证 了 安全 。 2 在冷却循环油路 出油 口处加装一条管道 ， 并分成三条支路分别 与主泵轴承润滑冷却油 口相 ． 4 0 ． 连 ， 由于润滑冷却油路所需 的流量 和压力 小于冷 却循环油路 的流量 ， 所 以在 三条 支路 上分别安装 型号 为 D V 一 0 8 0 1 1 ／ 0的节 流 阀 ， 以有 效控 制润滑 油的流量。 5 结束语 经过 以上改进后 ， 炉前液压控 制动力单元 主 泵启动时断路器跳电的故障得以彻底解决。加装 润滑冷却油路后， 主泵使用寿命大幅提高 ， 再未更 换过一台主泵， 故障率大大降低， 使安全生产和维 护工作得到有力的保障。随后和设计院沟通在新 建高炉的同类系统中进行了同样的改进 ， 取得较 好的效果。 2 0 1 1 - 0 9 - 2 9 收稿