AGC伺服阀故障分析.pdf

第 3 3卷第 6期 2 0 1 1年 l 2月 甘肃冶金 GANSU METALLURGY V0 1 ． 3 3 N o ． 6 De c ．， 2 011 文章编号 1 6 7 2 - 4 4 6 1 2 0 1 1 0 6 - 0 1 2 7 - 0 3 A G C伺服 阀故 障分析 薛海军 酒泉钢铁集团公司， 甘肃嘉峪关7 3 5 1 0 0 摘要 根据酒钢中板轧机 A G C 伺服阀的故障现象， 从 A G C 伺服阀控制原理、 工作状况逐一进行故障分析， 查找伺 服阀故障的原因， 提出故障处理的方法和预防措施。 关键词 A G C ； 伺服阀； 故障分析 中图分类号 T P 2 7 1 ． 3 l 文献标识码 B Th e An a l y s i s o f AGC S e r v o Va l v e’ S M a l f u n c t i o n X U E Ha i - j u n J i u q u a n I r o n S t e e l C o ． ， 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 O n t h e b a s i s o f t h e p h e n o me n a o f AGC s e r v o v a l v e ma l f u n c t i o n f o r t h e p l a t e mi l l ，t h e p a p e r p r o v i d e s c o n t r o l t h e o r y of AGC s e r v o v a l v e a n d w o r k s t a t u s ．t o a n a l y s i s t h e ma l f u n c t i o n b y s t e p，g i v e s r e a s o n s a nd s o me ma i n t e n a n c e me as a r e 8 for s e r v o v a l v e ma l f u n c t i o n ． Ke y W o r d sAGC；s e r v o v a l v e ；ma l f u n c t i o n a n aly s i s 1 引言 酒钢 2 8 0 0 m l n中板轧机的液压 A G C A u t o m a t i c G a u g e C o n t r o 1 系统是 由英国 D A V Y公司设计。 其中的三级电液伺服阀为 M O O G公司产品。伺服 阀的稳定性直接影响A G C系统的正常运行， 对板材 厚度精度控制和产品成材率起到至关重要的作用。 电液伺服控制系统因其控制精度高、 系统结构复杂， 出现故障时往往难以判断。酒钢中板轧机 A G C控 制系统自投产以来， 每年都会出现因伺服阀故障而 影响生产。国内外技术文献都以专业厂家的检测为 依据判断伺服阀的故障， 现场判断故障的介绍基本 没有 。所以， 通过对酒钢 中板轧机使用的 MO O G三 级电液伺 服阀在实际应用过程 中出现的各类故障的 分析， 找出根据现场发生的故障现象判断伺服阀故 障的方法， 进而提出解决办法和预防措施具有实际 意义 。 2 A GC系统构成及伺服阀控制原理 2 ． 1 A G C系统构成 A G C液压缸装在轧机两侧的压下螺丝底部与 上支撑辊之间。每个液压缸两侧的直径方向上安装 有两个数字位置传感器 每个液压缸两个， 分为内 侧和外侧 。在轧制过程 中， 液压缸一直处于充压 状态， 以维持正确的辊缝和轧制力； A G C系统要实 时动态调整辊缝值， 以保持精确的钢板出口厚度。 在轧制过程中， 轧机的辊缝控制由电动、 液压传 动系统共同完成。首先由一级控制系统根据二级系 统发送过来的轧制规程数据进行电动辊缝设置， 然 后由A G C 控制系统根据电动辊缝设置的偏差和本 道次轧制规程的厚度对辊缝进行快速精确定位， 并 针对本道次实时辊缝的变化进行调节。 2 ． 2 伺服阀控制原理 每个液压缸上安装有两个伺服阀， 一用一备， 其 中工作伺服阀通常处于溢流状态。伺服阀工作时， 通过调整进、 出液压缸 的液压油流量来控制液压缸 柱塞的伸缩量。液压缸两侧的位置传感器反馈的位 置实际值与给定值进行比较后产生的偏差经过调节 器调节， 最终使伺服阀内的马达线圈电流发生变化， 以控制伺服阀液压油流量， 从而控制柱塞上下移动， 达到调整辊缝的目的 图1 。 3 伺服阀故障分析 3 ． 1 电气部分故障现象及分析 藏昭 1 2 8 甘肃 冶金 第3 3卷 位置 培定 环 路 位置 编’蕞 增益 I “日 报 润铅定 外恻位置受馈 图 1 伺服阀原理图 3 ． 1 ． 1 两侧 液压缸 突然卸荷 轧钢过程中， 两侧液压缸突然卸荷。造成该故 障的主要原因有 1 电气线路开路造成， 如传感器信号线开路， 伺 服阀供电电源线路开路等。 2 伺服阀内部电路板老化。 3 伺服阀密封损坏， 造成伺服阀内部渗油， 腐蚀 电路板， 使得线路板出现故障。 4 液压缸位置传感器损坏。 3 ． 1 ． 2 主阀芯在零位偶 尔抖动 信号线屏蔽不好或伺服阀阀台附近有较强的磁 场干扰， 使得伺服阀给定信号或阀芯反馈信号不稳 定， 可引发主阀芯在零位抖动的异常故障。 3 ． 2 机械部分故障现象及分析 伺服阀机械部分故障主要是机械零件磨损造成 的。如喷嘴磨损 、 阀芯 阀套磨损 、 球头磨损 、 反馈杆 断裂等。机械零件的磨损是难以避免的， 但在一定 程度上取决于液压油的清洁程度 ， 因为液压油也是 一 种润滑油， 若润滑性不好， 定会加剧机械零件的磨 损。因此， 伺服阀机械部分故障的最终根源在于液 压油液的清洁程度， 故障现象可类比第 3 ． 3 节。 3 ． 3 液压部分故障现象及分析 液压部分的故障主要是油源污染造成的。油源 一 旦污染， 将导致伺服阀性能下降或伺服阀损坏。 3 ． 3 ． 1 伺服阀主阀芯异常波动 轧钢过程中主阀芯异常波动时， 主阀芯位置反 馈指示表一直处于快速波动状态， 无法正常生产。 出现这种现象， 反映出 A G C伺服阀调整比正常情况 更加频繁， 很可能说明伺服阀已经损坏， 而且大多数 原因都是由于先导部分和主阀芯内泄漏严重增大所 造成。表 1 列出了伺服阀故障后， 专业检测机构所 做的检测结果。从表中可以看出， 伺服阀异常波动 时， 先导部分和主阀芯的内泄漏量与 M O O G公司维 修标准相比都已严重超标。这说明专业检i 贝 4 与根据 现象做的判断相吻合。 表 1 内泄漏数据值 3 ． 3 ． 2 备 用伺服 阀无 响应 酒钢中板轧机 A G C油缸两侧的两个伺 服阀上 线测试正常后， 有一个伺服阀将处于备用状态。当 启用长时间处于备用状态的伺服阀时， 有时会发现 其无法正常工作， 同时液压缸也没有任何响应。出 现这种故障， 只能重新更换伺服阀， 但还是没有找出 伺服阀为何出现“ 不用而坏” 的故障原因。通常， 综 合分析机、 电、 液各方面的影响因素后 ， 可能会 怀疑 伺服阀供电电源， 但事实证明这种推测、 判断具有一 定的偏差。 多次对备用后无响应的伺服阀进行解体检测， 发现先导阀中的节流器严重堵塞。由此推断， 此故 障阀在上线时虽然没有选择使用， 但由于酒钢中板 轧机 A G C液压控制系统控制油路存在设计缺陷， 即 工作伺服阀与备用伺服阀阀共用同一条控制油路。 当工作阀工作时， 备用伺服阀的先导部分一直处于 准工作状态， 也就是说 ， 先导阀在油缸卸荷、 充油过 程中也会受到液压油冲击。当液压油油源受到污染 后 ， 污染的油液经过先导阀的滤芯进人节流器 ， 日积 月累 ， 会造成先导阀的节流器和滤芯堵塞 。 3 ． 3 ． 3 单侧液压缸突然卸荷 轧钢过程 中， 突然出现单侧液压缸卸荷 。这可 能是由于主阀芯卡在某一卸荷位 ， 无法归位所造成 。 3 ． 3 ． 4 高压软管剧烈振动 伺服阀在 A G C控制系统中是最终的执行结构。 中板轧机 A G C控制系统采用位置环控制， 控制系统 利用液压缸两侧的位置传感器进行位置采集， 传感 器的反馈值与给定的液压缸位置值进行 比较后， 根 据偏差值将增益转换成驱动伺服阀的电压信号控制 液压缸充、 泄液压油 ； 伺服阀内部检测主阀芯位置的 位置传感器经伺服阀本身的解调器将位置信号转{ 成电流信号， 并和给定电流值进行比较， 来控制先导 阀的运动， 重新定位主阀芯的位置。在轧钢过程中， 有时会 出现连接伺服阀和液压缸的高压软管剧烈振 动的现象， 此时如果停止轧钢， 情况依然如此。根据 伺服阀原理和现场情况判断分析， 当伺服阀主阀芯 内泄漏量严重超差 以至无法补偿时 ， 伺服阀主阀芯 位置和给定信号比较产生的电流偏差将一直存在， 这将导致伺服阀不停的通过充、 卸油进行油缸位置 调整。由于油压较高， 连接伺服阀和油缸的高压软 辫 黧 一l 第 6期 薛海军 A G C伺服阀故障分析 1 2 9 管会剧烈振动。 3 ． 3 ． 5 系统压力无法建立 出现此种故障， 一种可能原因是由于卸荷阀处 于常开状态。另一种原因是 由于伺服阀损坏， 或伺 服阀卡在某一卸荷位置 ， 系统压力无法建立。 3 ． 3 ． 6 液压缸无 充油指令 。 但 液压缸 有液压 油流 入 此现象大多数是 由于先导阀内泄漏超差或零偏 造成 ， 也有可能是主阀芯卡在 了某一充油位置。出 现这种故障时 ， 直接启用备用阀即可。 4 伺服阀的维护及预防 对伺服阀定期进行专业检测固然是可以降低故 障， 但需要较大的维护费用。如果有在线判断伺服 阀状况的实用方法， 将有效降低维护费用， 使设备保 持经济运行。通过对中板轧机 A G C故障和专业检 测单位多年维护数据的统计分析 ， 以及对系统运行 状况的跟踪 ， 发现可 以通过伺服阀运行过程中表现 出的一些现象 ， 准确判断故障原 因。同时如果能积 极采取一些有效措施， 就可延长伺服阀的服役时间。 4 ． 1 伺服阀的存放 伺服阀是一种精密液压元件， 其必须存放在无 油污、 污垢、 杂质、 灰尘的干燥洁净室内， 并设防尘设 施； 库房内不得同时存储带有磁性的工器具； 伺服阀 应水平放置， 存放地应为木质地板； 伺服阀存放前必 须进行清洁； 存放时， 必须确保电气插头部分用电工 胶布包扎好 ， 不许振动与外露。 4 ． 2 滤油器 由于液压油中有铁粉 ， 所以应选择磁性滤油器。 伺服阀内的滤油器需要返厂家才能清洗， 所以必须 定期化验液压油液品质， 尽量避免伺服阀返厂维修。 尤其是添加新油后， 必须缩短油样检验周期。 4 ． 3 伺服阀阀台 现场伺服阀应具有清洁的工作环境。连接伺服 阀和控制系统的通讯电缆必须有良好的屏蔽， 以防 止周围强磁场对伺服阀的控制精度的影响， 甚至损 坏伺服阀。 4 ． 4 故障情况 当伺服阀发生严重零偏或故障时， 应首先检查 和排除电路和伺服阀以外各环节的故障， 然后根据 第 3节中关于伺服阀故障情况的讨论进行解决。如 确认伺服阀本身有故障， 应严格按照伺服阀更换标 准进行更换。 4 ． 5 定期启用备用伺服阀 根据酒钢 中板 A G C现用油路控制系统 ， 为尽可 能避免备用伺服阀出现“ 不用而坏” 的故障， 须定期 启用备用伺服阀， 消除油液中的杂质聚集在先导节 流器中。 5 结语 轧机 A G C伺服系统是一个综合性， 集机、 电、 液、 仪一体化的控制系统， 故障因素较多， 分析、 判断 难度较大， 需多方专业技术人员共同探讨、 研究。本 文总结并分析了酒钢 中板轧机 A G C系统 的维护历 史， 介绍了中板 A G C M o o g 伺服阀故障的解决办法 及预防措施。根据生产情况， 这些措施的落实已经 收到了良好的效果， 大大减少了生产线非计划停机 时间， 提高了生产效率。 收稿 日期 2 0 1 1 - 0 6 -2 2 作者简介 薛海军 1 9 8 4 一 ， ， 汉族， 助理工程师， 2 0 0 6年毕业于太 原科技大学 自动化专业 。主要从事电气控制 系统的应用研究工作。 荔 嬲