转炉旁通阀液压系统一例典型故障分析与诊断.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 3年 第 0 9期 转炉旁通阀液压系统一例典型故障分析与诊断 方 涛 ， 李宏 磊 武钢股份设备维修总厂 ， 湖北 武汉 ， 4 3 0 0 8 3 摘 要 根据炼钢厂转炉旁通阀液压系统的工作原理 ， 对 旁通 阀液压系统 现的一例典型故 障进行 了分析与诊断。 关键词 转炉旁通阀 ； 液压系统 ； 故障 中图分类号 ． T H1 3 7 ．7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 0 9 0 0 2 8 0 3 O n e Ty p i c a l Fa i l ur e Ana l y s i s a n d Tr e a t m e n t o f Co nv e r t e r By p a s s V a l v e’ S H y d r a u l i c S y s t e m F ANG T a o， LI Hon g -l e i G e n e r a l E q u i p m e n t Ma i n t e n a n c e a n d R e p a i r P l a n t o f WI S C O， Wu h a n 4 3 0 0 8 3 ， C h i n a Ab s t r a c t Ba s e d o n t h e h y d r a u l i c s y s t e m’ S o p e r a t i o n p r i n c i p l e o f t h e s t e e l wo r k s ’ S c o n v e r t e r b y p a s s v a l v e ， t h e t y p i c a l f a i l u r e a n a l y s i s o f c o n v e r t e r b y p a s s v a I v e i s p r e s e n t e d ， a n d t h e c o n t r o l me t h o d s a n d me a s u r e s a r e r a i s e d ． Ke y wo r d s c o n v e rte r b y p a s s v a l v e ； h y d r a u l i c s y s t e ms ； f a i l u r e 0 引言 转炉旁通阀是炼钢厂用来控制转炉烟气安全放散 的装置 ．其旁通阀阀板的驱动方式是靠一个直接安装 在小型液压系统上的液压缸来实现的 在 日常生产过 程 中。该液压系统出现过系统压力无法建立 的故障现 象 。我们仔细分析转炉旁通阀液压系统的工作原理 ． 并 结合该系统压力无法建立的现象 ．找出来这次故障发 生 的主要 原 因 l 转炉旁通阀液压系统原理 旁通阀液压系统是一个集成的液压系统 见图 1 ， 所有控制原件的布局相 当紧凑 ．该系统油泵 2安装在 油箱内部 ， 油缸的无杆腔直接安装在油箱上 ． 而油缸 的 活塞杆是 固定在旁通阀阀板上 ． 阀板上安装有配重块。 该 系统 的工作原理是 1 阀板开 启 液 压泵 2启 动 同时换 向阀 9得 电 。 液压 单 向阀 8反 向处 于关 闭状 态 。液 压泵 2的油 经过单 向阀 3 ， 单 向节流阀 1 0 、 1 1 及节流阀 1 2 ， 达到液 压缸 1 3无杆 腔 ． 活塞杆往外伸 出． 推动阀板将旁通 阀 开启 。阀板到位后 ． 电磁换向阀 9继续得电 ． 待系统压 力达到 1 8 ． 5 M P a后 ． 通过压力继电器 1 7的压力信号作 用下 ， 油泵 2停止工作 。 待压力下降到 1 0 MP a后 ， 油泵 2又开始工作 ， 期间旁通阀保持开启状态 。 收稿 日期 2 0 1 3 0 2 2 7 作者简介 方涛 1 9 8 3 一 ， 男 ， 湖北蕲春人 ， 工程师 ， 本科 ， 从事连铸机设备维 护工作 。 2 8 1 一 油箱2 一 液 压 泵3 、 6 、 7 - 单 向 阀 4 、 1 5 一 溢流阀 5 一 事故 手动泵8 一 液控单向阀 9 一 二位 三通换 向阀 1 0 、 1 1 - 单 向节流 阀 l 2 一 节 流阀 l 3 一 液压缸 1 4 一 油管 1 6 一 三通转阀 1 7 一 压力继电器 图 1 转炉旁通 阀液压系统原理图 2 阀板关 闭 电磁换 向阀 9失 电， 来 自液压泵 2 的油经过 电磁换 向阀 9 ， 打开液控单 向阀 8 ． 使得在 配 重块的作用下 ．无杆腔的油液直接通过液控单 向阀 8 直接回油箱 ． 油缸活塞杆带动阀板快速收回 ． 实现关闭 状态。 注 通常旁通阀一直处于关闭状态 ， 只有在需要进 Hy dr a u l i c s P ne u ma t i c s Se a l s ／ NO ． 09 ． 201 3 有 可能 是蓄 能器 的三通转 阀 1 6出现 了 问题 。 于是我们在现场 把该转阀做了一个简单的测试 ， 拆开转阀本体 ． 果然发现该转阀内的密封破损 ， 使转阀 内 的三 个 油 E l 相 互 联通 产 生 内泄 ，从 而 造 成 系统 压 力 无法建立 所 以我们将该转阀的泄油 口进行了相应的 封堵 ． 断开了回油油路 。但是当我们把处理好的转阀安 装到系统上并开泵进行试压时 ，系统仍然没有压力建 立 ． 但是此时蓄能器 的油管没有发热了， 那么还有什么 原因会造成系统压力无法建立呢为了进一步解决该 液压系统 的问题 ． 我们继续寻找 问题点 ， 并且仔细认真 地 分析 了 图纸 ． 通 过 图纸 分 析 。 我们 把 问题 点定 在液 控 单 向阀 8上 ． 如果该液控单 向阀出现卡阻 ， 系统的进油 与回油油路接通 ． 会造成 系统的压力油形成空循环 ， 使 系统没 有 压力 当我们把液控单 向阀拆下来时 ，果然发现 阀套内 有异物将 阀芯卡死 ．同时我们还发现安装液控单 向阀 的阀块里面也有很多异物 于是我们把 阀块和液控单 向阀一起 取出进行了清洗 ．最后我们把清洗干净的阀 块 和液控单向阀安装 到系统 ．并使用干净液压油对系 统中可能存在 的杂物进行 了反复地冲洗之后试车 ． 终 于该液压系统的压力恢复了正常工作 后来 我们对清洗 出的异物进行检查分析 ．发现异 物为白色塑料材质的物体 ．我们结合蓄能器转阀内泄 的故障分析出这些异物为蓄能器转 阀内部 的密封 那 么整个故障原因也就清楚 了当旁通阀液压系统在工 作时 ．该系统的蓄能器转 阀内部 的密封破损造成 系统 内泄 ． 由于此时油泵仍然处于工作状态 ， 压力油将破损 的密封 冲进油箱 ．油泵又将破损 的密封吸入油泵并随 着油路再次打入系统 中并将液控单 向阀阀芯卡死 ． 导 致最终系统压力无法建立 的故障 3 小结 从最终处理结果来看 ， 这是一起看似复杂 ． 实则很 简单的液压系统故 障．就是 由于该系统的蓄能器转 阀 内部的密封破损造成其他控制元件卡阻的故 障．但非 常具有典型意义。通过此次故障， 我们认识到 1 液压故 障分析一定要 高度重视故 障诊 断过程 分析 。 找到最深层次 的根本原 因 2 因之前设计局 限。 整个液压 系统未设置液压球 阀． 增加 了故障诊断的难度 ． 日后可考虑在液压管路上 增加液压球 阀． 方便设备检修与故障诊断 参 考 文 献 【 l 】 吴远洪 ． 液压 故 障诊 断现 象逆推 法 的探 讨『 J ] ． 液压 气动 与密 封， 2 0 1 3 ， 1 ． 行烟气放散时 ， 液压系统才启动 ， 开启旁通 阀阀板 ， 实 现烟气 安全放 散 。在停 电及 主泵故 障时 ， 可 通过事故 手动泵 5和手动换 向阀 9将旁通阀的阀板打到全开 的 位 置 。 2 故 障分 析与诊断 1 故障分析 结合液压系统原理图 ，能够影响系统压力无法建 立 的原 因主要有如下几方面 1 系统存在外漏 ； 2 电磁 换 向 阀 9未 得 电 ； 3 液压泵故障 ； 4 液压 阀 内泄 ； 5 油缸 内泄 。 2 诊 断 处 理过 程 1 首先检查液压系统未发现有漏油情况 ， 排 除了 因系统外漏导致压力无法建立的可能。 2 检查 电磁换向阀 9的得失 电情况 ， 因为如果 电 磁阀未得 电． 则系统的压力也建立不起来 。 然而电磁 阀 的得电情况正常 ， 手捅阀芯也未发现卡死现象 ， 特别是 在更换 电磁阀 9后 ． 故障依然 。 这样电磁阀 9的疑点被 排 除掉 3 检查油泵 2的运行情况 。 泵体无发热 ， 振动 ， 噪 声等现象 ． 启动事故手动泵 5后 ， 故障依然存在 。但考 虑到之前曾经发生过两次旁通阀液压系统无法建立压 力 的故障 。 都是 因为该系统油泵 2的密封破损 。 导致油 泵 内泄从而无法建立压力 ． 我们还是对该系统 的油泵 2 进行解体拆除检查 。 但这一次对油泵进行检查后 ， 发现 油泵 的密封完好无损 ．特别是在更换一台新油泵后重 新 进 行试 压 ， 系 统仍 然 没有 压 力 显示 ． 彻 底将 油 泵 2损 坏 的可能性排除 4 鉴 于油 缸 1 3更 换 才 不 久 ． 基 本 也 排 除 了 内 泄 的可能。基于此 ， 我们一致认为该液压系统故障是 由其 他控制元件内泄造成的 ．我们对其他 的每一个控制元 件进行了检查 检查溢流阀 4 。 阀体无发热现象 ． 初步判断溢流阀未 产生内泄。 考虑到溢流阀 4更换也比较方便 ， 对溢流阀 4 进行更换 ， 故障依然存在 ， 溢流阀的疑点也被排除掉。 当我们检查到该系统 的蓄能器 系统时 ．我们用手 摸蓄能器进油管发现油管发热 ． 同时泄油管也发热 ， 这 说 明蓄能器的油路正在产生泄漏 ．于是我们再对蓄能 器 的溢流阀 1 5进行检查 ．发现该溢流阀并未发热 ． 证 明该溢流阀工作正常并未产生卸荷 那么蓄能器系统 的油管发热的原 因在哪里呢我们根据原理 图， 觉得很 29 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 01 3年 第 0 9期 主配压 阀响应速度特性仿真研究 吴 缙， 苏永亮， 张建伟， 朱荣巧， 于红岩 国网电力科学研究院／ 南京南瑞集团公司， 江苏 南京2 1 0 0 0 3 摘要 该文利用液压仿真软件建立了水轮机调速系统主配压阀响应 速度分析模型 ， 并对搭叠量 、 控制 活塞 面积 、 阀芯 阀套径 向间隙对 响应速度的影响进行了仿真研究 。 结果表 明 主配压 阀响应速度与搭叠量 、 控制活塞面积成反比 ， 与阀芯阀套 径向间隙成正 比。最后指 出在保证主配压阀静态 特性 的前提下 ， 可通过减少搭叠量与控制活塞 面积来提高其响应速度。 关键词 主配压 阀； 响应速度 ； 仿真 中图分类号 T H1 3 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 0 9 0 0 3 0 0 3 S i mu l a t i o n o n t h e Re s p o ns e S pe e d o f M a i n Di s t r i b ut i n g Va l v e WU J i n， S U Y o n g - l i a n g， Z HANG J i b t - we i ， Z HU Ro n g - q i a o， YU Ho n g - y a n S t a t e G r i d E l e c t r i c P o w e r R e s e a r c h I n s t i t u t e ，N a n j i n g 2 1 0 0 0 3 ， C h i n a Ab s t r a c t Th e r e s p o n s e s p e e d mo d e l o f ma i n d i s t rib u t i n g v a l v e o f h y d r a u l i c t u r b i n e g o v e r n o r wa s e s t a b l i s h e d u s i n g h y d r a u l i c s i mu l a t i o n s o f t wa r e ， a n d t h e i n fl u e n c e o f u n d e r l a lr e a o f c o n t r o l p i s t o n、 r a d i a l c l e a r a n c e of s p o o l a n d v alv e s l e e v e we r e a n aly z e d b y s i mu l a t i o n ． Th e c o n c l u s i o n s a r e d r a w n tha t t h e s p e e d r e s p o n s e i s i n v e r s e p r o p o r t i o n a l t o u n d e r l a p a n d a r e a o f c o n t rol p i s t o n ，wh i l e i t i s p rop o rti o n al to r a d i al c l e a r a n c e o f s p o o l and v a l v e s l e e v e ．T h e r e s p o n s e s p e e d c a n b e i mp r o v e d b y r e d u c i n g u n d e r l a p a n d are a of c o n t r o l p i s t o n u n d e r t h e p r e mi s e o f e n s u ri n g s t a t i c c h ara c t e ri s t i c s ． Ke y wo r d s ma i n d i s t r i b u t i n g v alv e ； r e s p o n s e s p e e d； s i mu l a t i o n 0 引言 随着 电网稳定性的要求越来越高 ．对水轮机调速 系统的动态响应速度亦提 出了较高要求 ．要求其能满 足多工况情况的实时 、 快速调节要求 ， 并满足国标规定 的甩负荷 、 接力器不动时间等指标要求。在构成水轮机 调速系统 的电气 、 机械 、 液压系统中 ， 液压系统的响应 速度往往是最慢的 ．其限制 了调速系统的整体响应速 度。主配压阀是调速液压系统的核心元件 ， 其对液压系 统的响应速度产生了举足轻重的影 响。为提高水轮机 调速系统的响应速度 ， 需提高主配压阀的响应速度。 主配压 阀是水轮机调速系统机械液压系统的功率 级液压放大器 ．它将 电液转换器的机械位移或液压控 收稿 日期 2 0 1 3 0 6 0 3 作者简介 1 9 8 3 一 ， 男， 江苏泰兴人 ， 工程师 ， 硕士 ， 主要研究方向为机 电液一体化。 制信号放大成相应方向的、 与其成 比例的、 满足接力器 流量要求的液压信号 ， 控制接力器的开启或关闭【 ” 。 主配压阀系统构成复杂 ．传统的功率键合图分析 法 、传递函数分析法很难建立其响应速度模型并进行 求解与仿真。而成熟 的液压仿真软件可 以快速、 方便地 建立起主配压阀响应速度模型 本文以某型主配压阀 为例 ， 建立起其仿 真模 型， 分析其 响应速度特性 ， 为主 配压 阀的设计提供重要的依据 。 1 主配压 阀功能简介 图 1为某型主配压阀功能示意图 ．其采用立式结 构 ， 主要 由阀体 、 阀套 、 阀芯 、 恒压活塞 、 控制活塞等构 成。 对外设有 P 、 A、 B、 T 1 、 T 2 、 H、 C共七个油 口。 P口接主 进油 ， A 口连接力器关腔 ， B口连接力器开腔 ， T 1 、 T 2口 均接回油 ， H口接恒压油， C E l 接控制油 。图示位置为中 间位置 。 此时阀芯将油 口完全封闭， P 、 A、 B 、 T l 、 T 2口均 [ 2 1 刘忠， 杨 国平 ． 工程 机械液压传 动原理 、 故 障诊 断与排 除[ M】 ． 北京 机械工业 出版社． 2 0 0 4 ． 【 3 】 胡增荣． 液压系统故障分析及处理叨． 液压气动与密封， 2 0 1 1 ， 8 ． [ 4 1 黄志坚． 液 压元 件使 用与维修 1 5 0例【 M】 ． 北京 中国电力出版 社 ． 2 0 1 0 ． 3 n [ 5 】 周士昌． 液压系统设计 图集[ M】 ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 3 ． [ 6 ] 姜继海， 宋锦 春， 高 常识． 液压与气压传 动[ M] ． 北京 高 等教 育 出版社． 2 0 0 9 ． [ 7 1 雷 天觉． 新编 液压工程 手册[ M ] ． 北京 北京理 工大 学出版社 ， 1 9 9 8 ．