板坯输送液压系统的故障分析.pdf

板 坯 输 送 液 压 系 统 的 故 障 分 析 李成 曾良才 付曙光 魏欣 1武汉科技大学机械 自动化 学院 武汉4 3 0 0 8 1 2武钢钢铁 集团设计研究院武汉4 3 0 0 8 0 摘要 板坯 输送 液压系统在调试过程 中 ，回转部 分 、水平 移送部 分、升降 部分各 自出现 了一 些 问题 ，分 别对其进行详 细分 析 ，并提出改进措施。实际应用 表明 ，改进 后的 系统解决 了原 系统 存在 的问题 ，连续 运行情 况 良好 。 关键词 板坯输送 ；液压系统；故障分析；改进 中图分类号T H 1 3 7 ． 9 文献标识码B 文章编号1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 0 0 8 0 0 8 6 0 4 Ab s t r a c t Du rin g t h e c o mmi s s i o n i n g o f t he h y d r a u l i c s y s t e m f o r s l a b c o nv e y i n g，s o me pr o bl e ms o c c u r t o t he r o t a t i n g p a r t ，t h e h o ri z o n t a l t r a n s f e r p a r t a n d l i f t i n g p a r t r e s p e e t i ， e l y，a n d t h e n d e t a i l e d a n a l y s i s i s p e r f o r me d f o r t h e p r o b l e ms wi t h a l s o i mp r o v e me n t me a s ur e s pr o po s e d．Th e a p pl i c a t i o n s ho ws t h a t i mp r o v e d s y s t e m s o l v e s t h e p r o b l e ms o f t h e o r i g i na l s y s t e rn ，a n d t h e c o n t i n u o u s o p e r a t i o n i s s o u n d 。 Ke y wor ds s l a b c o n v e y i n g；h y dr a u l i c s y s t e m；f a i l u r e a n a l ys i s ；i mpr o v e me nt 1 液压故 障分析 与识别基础 液压故障机理是诱发液压元 件和液压 系统 发 生液压故障的物理与化学过 程 、电学与机械 学过 程等 ，也 是形 成液 压故 障源 的原 因。一 般地说 ， 在研究液压故障机理时 ，至少要研究下列 3个基 本因素 1 液压故 障对象 发生液压故 障的液压元 件和液压系统本身实体 ，是液压故障的因素 ； 2 液压故 障诱 因 加害 于液压故 障对 象， 使其发生液压故 障的外 因，或者说是输入 的液压 故障加害因素 ，即输人诱因 ； 3 输出结 果输 出的异常状态 、液 压故障 模式等 ，或者说是 液压 故障诱 因作用于液 压故障 对象的结果 。 液压故 障机 理可用液压 故障模型表示 。把液 压故障对象 和液压故障诱 因同液压 故障机 理相关 的事件用图 、表 、数式等加以表现，就称为液压故 障模型。它是研究关于液压故 障发生机理 过程 的一种思路或逻辑表述。液压故 障模 型多种多样 ， 如液压故障发生方框图就是一种通用形式 ，见图 1 。 根据已知 的液压设备故 障的状态 、征 兆和特 湖北省 自然科学基金项 目 2 0 0 7 AB A 2 7 1 一 8 6 一 作用在液压没备} 的 液压故障原 的能量 液压 故障 不发生 液压故障 图 1 液压设备故障发生方框图 征类型 ，与检测出的液压故 障状态 和特征 即检 测所获得 的诊 断信息 集合 可理解为若干可能 性加以区分 ，进行分类比较 以判断其液压故障。 液压故障识别的基本方法有 1 分类探查 ，明确 区分所要识 别的状态及 其诊断对象 ，即事先应规定液压设备技术状态。 2 选择检测 的特征 ，确定这些特征与液压 设备状态之间的关系 ，即区分正常状态还 是故障 状态。根据液压设备 的状态相应地选择 1组检测 起重运输机械 2 0 1 0 8 一 特征。 3 提 出识别 的决策规划。一般按液压故 障 对象 液压故 障诱 因 液压故 障模式 的原则判 断 液压故障 。 2 板坯 输送液压 系统故 障分 析 板坯输送液压 系统 主要 作用是将 辊道上 的板 坯输送至加热炉 ，在加 热过程 中支撑板坯 并在加 热完成后将板坯输送 至辊 道。该 系统采 用 比例 阀 作为关键控 制元 件，主要 包括 回转部 分、水平 移送部分及升 降部分。在实 际使用时 ，要求各部 分液压缸同步运动且对液压缸运动精度要求较高。 本文针对该 系统在调试时 出现 的一些液压故 障进 行分析 ，并提出了解决方案。 1 回转部分 同转部分 安装存水 平移送 小车 上 ，主要 由 2 个液压缸驱动 回转手臂定轴旋转 ，实现板坯从 0 。 ～ 9 0 。 或者从 9 0 。 ～ 0 。 回转。每个液压缸由 1个 比例 换向阀控制 ，其结构简 图及 液压系统原理简 图如 图 2、图 3所 示 。 图 2 回转部分简图 1 ．回转 液压 缸2 ．回转机械手 3 ．机械手配重 图3 回转部分液压系统原理简图 1 ．比例换 向阀2 ． 平 衡阀 3 ．液控 单向阀4 ．回转液压缸 在调试过程 中，该 系统 出现 了以下 故 障 同 起重运输机械 2 0 1 0 8 转液压缸缩 回 即 回转机 械手 由 0 。 向 9 0 。 旋转 时 ，当机械手 回转 至 6 5 。 左右 时 ，突然加 速前冲， 液压缸速度失控。查看运行记录及压力表发现，在 回转液压缸缩 回时 ，有杆腔出现突然失压的现象。 经过查阅相 关资 料和负 载计算 发现 ，由于配 重的作用 ，机械手在 回转过程 中，其负 载重 心会 在 回转轴两侧摆动 ，在 6 5 。 左右时 ，重心 由回转轴 左侧跳至右侧 ，而有杆腔 一侧没有 背压 ，因而造 成机械手突然前 冲，并在无杆腔一 侧形成 了局 部 负压 。为了解 决这一 问题 ，将平衡 阀更换 为叠 加 式压力补偿器 ，如图 4所示 。 图 4 第 1 次 改进后 的 回转部分液压 系统 原理简图 1 ．比例换 向阀2 ．压力补偿器 3 ．液控单 向阀4 ．回转液压缸 压力补偿 器 的作用 实际上就 是在无杆 腔一侧 又加 了 1个平衡 阀。其流量控制 功能 的开 口面积 是逐渐打开 的，主要靠主 阀芯 的控制棱边逐 渐打 开阀套上的小孔实 现。从而可起 到速度控制 和缓 冲作用 ，提高系统的平稳性。 但在随后 的调试 中又 出现 了新 的问题 ① 回 转液压缸 伸 出 即 回转 机械 手 由 9 0 。 向 0 。 旋 转 时 ，液压缸时 走时停 ，速度极 不稳 定 ；② 系统停 止运行后 ，即使机械手空载 ，比例换 向阀 A、B口 球阀关闭 ，液压缸仍以 0 ． 3 ram ／ ra i n的速度 向缩 回 方向滑行 ，无 法准确定 位。查 看运行记 录及压力 表发现 ，回转 液压缸伸 出时 ，液控单 向阀与压力 补偿器之 间，压力波动较大 ，一般为 0～ 3 MP a 。 经分析 ，回转 液压缸伸 出时 ，由于压力 补偿 器 的作用 ，有杆腔会产生一定 的背压 ，根据 图 3 ， 液控单向阀采 用 的是外控 内泄 的方式 ，由于压 力 补偿器的作用 ，其泄漏 油具有一 定的背压 此 系 统 中为无杆腔 进油压力 的 3 ． 5～5 ． 5倍 ，背压 过 一 87 大时，导致液控单 向阀时开时闭 ，从 而导致液压 缸时走 时停 ，速度不稳。由图 4可知 ，仅在图 3所 示系统上将平衡 阀更 换为压力补偿器后 ，实际上 相当于在无杆腔加 了 1个平衡 阀，在 系统停止运 行时 ，压力补偿器无法打 开。由于机械手 自重和 配重的原 因，液压 缸无杆 腔始 终有 一定 的压力 ， 且越来越大，最终使得液控单 向阀开启，液控单 向阀的控制油 即无 杆腔的压力油 泄漏到 了有 杆腔 ，于是液压缸与液控单向阀组成 了 1个 回路， 最终导致液压缸无法准确定位 J 。 以上 2个 问题 全部 出现在 液控单 向阀上 ，本 来作为防爆 用的液控单 向阀现在却 成了上述 问题 的根源 。考虑 到现有液控单 向阀的功 能在此 系统 中是必须 的，故 系统采用 了事故切断 阀来代替 液 控单向阀，如 图 5所示 ，该 阀的作用是 为了防止 软管爆裂。 旃 l垣 面 H 图 5 改进后 的回转部分液压 系统 原理 图 1 ．比例换向阀2 ．压力补偿器 3 ．事故切断阀4 ．回转液压缸 当软管爆裂 时，由于另一侧 压力 的缘故 ，大 量 的油从反方 向流经 该阀 ，该 阀的内部结构使 阀 迅速切换到截止位置 ，从 而防止液压缸失 控。液 压缸 2腔上都有平衡 阀 ，其也能起 到缸 在任意位 置锁紧的作用 。 2 水平移送部分 水平移送部分由2个液压缸拖动移送小车 其上 装有回转液压缸前进或者后退 ，带动板坯前进或者 后退，其液压系统原理简图如图6所示。同同转 回路 一 样，2个液压缸也各由 1 个比例换向阀控制。 在调试 过程 中发现 ，即使系统全部停 止 ，移 送小车仍然向前滑行 ，即使在换 向阀 A、B口加上 一 8 8 一 液压锁 ，滑行依然存 在。对移送小 车进行受力分 析发现 ，该小车只在运行 时受到水平摩擦 力的作 用 ，液压缸只受水平拉力 或压 力 ，在小 车停止 运 动后 ，液压缸水平方 向不 受力。检查小 车与液压 缸安装水平度 ，未发现任何异 常。经多次试验后 发现 ，移送小车只在机械手为 9 0 。 时发生滑行 ，且 只向前进方 向滑行 ，其总位移为 6 0 mm左 右。结 合现场实际情况发现，机械手 回转至 9 0 。 时 ，被其 他机构顶住 ，无法再旋转 ，此 时移送小车距墙壁 的距离应是 1 5 0 m m左右 ，而实 际测量结果显示 ， 小车滑行停止后 ，机械手实际角度大于 9 0 。 ，小车 距墙壁 的距离不到 1 0 0 m m。因此 ，暂 时推断小车 的滑行是 由于回转机械手滑行造成的。 将 回路 改进为 图 6所示后 ，经 多次试验 ，移 送小车未出现滑行问题 ，证明前面推断正确。 图 6 水 平移 送部分液压系统原 理简图 1 ．比例换 向阀2 ．移送 回转液压缸 3 升降部分 升降部分由 2个比例换 向阀分别控制 2个液压 缸带动升 降梁上升或下 降，将 板坯送人或者移 出 加热炉并在加热 时对 板坯起 到支撑作用。其液压 系统 原理 如 图 7所示 。 图7 升降部分液压系统原理简图 1 ．比例换向阀2 ．平衡阀 3 ．内泄式液控单向阀4 ．升降液压缸 在调试过程 中，液压缸 出现了剧烈抖 动，噪 声很大。液压缸在上 升过程 中，速度平稳 ，无噪 声 。压力表无波动 ，显示正 常。在慢速 小 于 l 5 起重运输机械 2 0 1 0 8 一 m m ／ s 下降过程中 ，系统无异常 ；在 中速 1 5～ 4 5 m m ／ s 下降过程 中，出现轻微抖动 ，无 噪声 ， 压力波动较小 ；在快速 大于 4 5 m m ／ s 下降过程 中，抖动剧烈且伴有很大噪声 ，压力表抖动剧烈。 初步判断故 障出现在平 衡 阀上 。清洗 、更换 平衡阀后 ，此故 障仍 然存在 ，但略减 轻。分 析原 理图后发现 ，该 系统与未 改进之 前的 回转 系统基 本相同，液压缸的剧烈抖动很有 可能是 回转 缸运 行速度极 为不稳 定的放大 ，因此 ，分析故 障的原 因同样是 由液控单 向阀引起。拆掉 液控单 向阀阀 芯后 ，升降缸在上升 、下降过程 中均未 出现任何 异常 ，运行 平稳。由于现场 条件及 安装尺寸 的限 制 ，此处液控单 向阀不能更换 为事故切 断 阀。因 此 ，将外控 内泄式液控单 向阀更换 为外控外泄式 ， 并在 阀块相应位置 开泄漏孔。改进后 ，液压系统 运行 良好 ，改进后的原理简图如图 8所示。 图 8 改进后 的升降部分液压系统原理 简图 1 ．比例换向 阀2 ．平衡 阀 3 ． 外泄液控单向阀4 ．升降液压缸 3 小结 本文对板坯输送液 压系统在调 试过程 中的故 障进行 了分析并提出了改进措施。现场应用表明 ， 改进后 的液压系统满足工艺要求 ，运行情况 良好 ， 连续运行 1个月未出现任何故障。 由上可知 ，液压 系统故 障具 有一定 的相通 性 和关联性 。本文 中，升降系统 与回转系统 实现的 功能不 同，但具有基本相 同 的结构 ，在故 障分 析 时，可以考虑二者故 障的相通性 ；移 送液压 系统 故障是 由回转 系统 引起 的，解决 了回转 系统 的故 障 ，移送 系统的故障也就 消失 了。而对 于 回转 系 统 ，在解决 了 1个 问题后 却 出现 了更 多 的问题 ， 这就要求 在分析液压 系统 故障时 ，要有 全局 的眼 光 ，能够预见 1 个 问题可能引发的其他问题。 参考文献 [ 1 ]湛从昌．液压可靠性与故障诊断[ M] ．第 2版 ．北京 冶金工业 出版社 ，2 0 0 9 ． [ 2 ]陈奎生 ．液压与气压传动 [ M] ．武汉 武汉理工大学 版社 ，2 0 0 3 ． 作 者 李成 地 址 武汉市青 山区和平大道 9 4 7号武汉科技大学 4 3 2信箱 邮 编 4 3 0 0 8 1 收稿 日期 2 0 0 9～1 2 2 3 快速处理港口单机 6 k V高压故障的方法 孙 强 秦皇岛港股份有 限公司 秦皇岛0 6 6 0 0 0 文章 编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 0 0 8 0 0 8 90 2 秦皇岛港煤炭运输 主要依靠翻车机 、堆料机 、 取料机 、装船 机 等单 机完 成 。翻车机 、堆 料 机 、 取料机 、装船机等单机的 6 k V动力 电源是 由变 电 所通过地 面高压 电缆提供 的，通 过单机 的各 高压 柜将 电能传送 给各用 电机构 ，高压 柜能否正 常运 行，直接关 系到设 备能否正 常工作。港 口单机 6 k V高压系统包括高压进线柜 、馈线柜 、电容 补偿 起重运输机械 2 0 1 0 8 柜和动力变 压器柜等 。本 文根据现场经 验介绍快 速处理港 口单机 高压故 障的知识 和技能 、处 理方 法以及注意事项。 1 维修人员应具备的知识和技能 1 高压一次系统和二次 系统 原理 ，高压断 路器和高压真空接触器的工作原理。 一 8 9 一 ～ 一 一 ～ 一