李躍

（天津天鐵冶金集團(tuán)棒線廠，河北涉縣056404）

打捆壓實(shí)液壓系統(tǒng)故障原因分析與改進(jìn)

李躍

（天津天鐵冶金集團(tuán)棒線廠，河北涉縣056404）

針對(duì)高速線材自動(dòng)打捆壓實(shí)液壓系統(tǒng)故障，分析了其產(chǎn)生原因，通過(guò)改進(jìn)過(guò)濾系統(tǒng)、加強(qiáng)系統(tǒng)維護(hù)、加強(qiáng)油品污染監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控等措施，有效地降低了備件費(fèi)用消耗，提高了設(shè)備完好率，為高線的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)提供了設(shè)備保障。

液壓系統(tǒng)；故障；分析；改進(jìn)

1 引言

盤(pán)卷自動(dòng)打包是高速線材生產(chǎn)線一道重要生產(chǎn)工序，其壓實(shí)系統(tǒng)是對(duì)盤(pán)卷進(jìn)行壓實(shí)、保壓操作，為打包做好相應(yīng)準(zhǔn)備，天鐵棒線廠盤(pán)卷打包設(shè)備采用瑞士進(jìn)口森德斯廠生產(chǎn)的PCH-4KNB/4600自動(dòng)打捆機(jī)。2012年投產(chǎn)至今，連續(xù)多次出現(xiàn)液壓系統(tǒng)故障，其中故障停機(jī)最長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)停產(chǎn)96 h，嚴(yán)重制約了正常生產(chǎn)。為此對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)的壓實(shí)系統(tǒng)不自鎖、無(wú)退回、減速退回不到初始位等故障現(xiàn)象進(jìn)行了分析和探討，通過(guò)改進(jìn)細(xì)化日常維護(hù)措施，改善了液壓系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，消除了故障現(xiàn)象。

2 壓實(shí)液壓系統(tǒng)動(dòng)作過(guò)程和控制原理

2.1 動(dòng)作過(guò)程

壓實(shí)系統(tǒng)由2組壓實(shí)油缸相對(duì)運(yùn)動(dòng)完成壓實(shí)工藝，其動(dòng)作過(guò)程如下：系統(tǒng)接收打包信號(hào)，壓實(shí)油缸從初始位開(kāi)始快速移動(dòng)完成快速壓實(shí)動(dòng)作，待低速限位開(kāi)關(guān)感應(yīng)信號(hào)后低速壓實(shí)，當(dāng)壓實(shí)壓力達(dá)到系統(tǒng)要求后鎖緊、保壓，開(kāi)始送線、打包，然后快速退回，減速回到初始位，整個(gè)壓實(shí)、打包過(guò)程完畢。2.2 液壓控制原理

兩組壓實(shí)缸液壓控制原理完全一致，以下分析全部以圖1左側(cè)液壓缸為例（見(jiàn)圖1）。

（1）快速壓實(shí)，電磁鐵Y50b、Y54a得電，使得比例換向閥Y50右位接入系統(tǒng)，電液換向閥Y54左位接入系統(tǒng)，插裝閥Y52控制蓋板換向閥右位接入系統(tǒng)，比例溢流閥Y56控制壓實(shí)系統(tǒng)工作壓力。P油經(jīng)閥Y50、插裝閥Y52到液壓缸無(wú)桿腔，有桿腔的油液由閥Y54、單向閥V50直接進(jìn)入液壓缸無(wú)桿腔，形成差動(dòng)連接，實(shí)現(xiàn)油缸快速壓實(shí)。從原理上分析，液壓缸速度由比例換向閥Y50所獲得電壓信號(hào)大小控制，快速壓實(shí)動(dòng)作通過(guò)電液換向閥Y54和單向閥V50形成差動(dòng)回路實(shí)現(xiàn)，插裝閥Y52控制P油進(jìn)入無(wú)桿腔通道為打開(kāi)狀態(tài)。

（2）低速壓實(shí)，電磁鐵Y50b得電，使得比例換向閥Y50右位接入系統(tǒng)，電液換向閥Y54右位接入系統(tǒng)，插裝閥Y52控制蓋板換向閥右位接入系統(tǒng)。P油經(jīng)閥Y50、插裝閥Y52到液壓缸無(wú)桿腔，有桿腔的油液由閥Y54、閥Y50直接回到T回路，低速壓實(shí)完成。從原理上分析，低速壓實(shí)動(dòng)作通過(guò)電液換向閥Y54換向取消差動(dòng)回路，插裝閥Y52控制P油進(jìn)入無(wú)桿腔通道為打開(kāi)狀態(tài)。

（3）自鎖、保壓 ，電磁鐵Y52a得電，使得比例換向閥Y50中位接入系統(tǒng)，電液換向閥Y54右位接入系統(tǒng)，插裝閥Y52控制蓋板換向閥左位接入系統(tǒng)。閥Y50中位機(jī)能為“Y”型，P油口關(guān)閉，AB兩腔與T回路接通，插裝閥Y52關(guān)閉液壓缸無(wú)桿腔壓力油與T回路通道，實(shí)現(xiàn)自鎖、保壓。從原理上分析，插裝閥Y52控制無(wú)桿腔與T回路通道為關(guān)閉狀態(tài)，無(wú)桿腔內(nèi)部形成封閉空間，使油液無(wú)法回到T回路，達(dá)到自鎖、保壓目的。

（4）快速退回和減速到達(dá)初始位。電磁鐵Y50a得電，使得比例換向閥Y50左位接入系統(tǒng)，電液換向閥Y54右位接入系統(tǒng)，插裝閥Y52控制蓋板換向閥右位接入系統(tǒng)。P油經(jīng)閥Y50、閥Y54到液壓缸有桿腔，無(wú)桿腔的油液由插裝閥Y52、閥Y50回到T回路。從原理上分析，液壓缸退回速度由比例換向閥Y50所獲得電壓信號(hào)大小控制，插裝閥Y52控制無(wú)桿腔油液通道退回為打開(kāi)狀態(tài)。

圖1 壓實(shí)液壓系統(tǒng)原理圖

3 壓實(shí)液壓系統(tǒng)故障原因分析

3.1 液壓系統(tǒng)無(wú)自鎖原因分析

液壓系統(tǒng)在鎖緊、保壓過(guò)程中，壓實(shí)油缸緩慢自動(dòng)后退，導(dǎo)致打包工序無(wú)法進(jìn)行。通過(guò)排查后將插裝閥Y52控制蓋板電磁換向閥清洗后回裝，故障解除。造成系統(tǒng)無(wú)自鎖原因?yàn)椋河梢簤嚎刂圃砜芍到y(tǒng)自鎖、保壓功能只通過(guò)插裝閥Y52進(jìn)行控制，則判斷閥Y52控制蓋板換向閥左位沒(méi)有完全接入系統(tǒng)，引起液壓系統(tǒng)無(wú)自鎖。在裝控制蓋板電磁換向閥僅為6通徑，插裝閥主閥芯通徑為32通徑，當(dāng)油液中顆粒進(jìn)入閥后首先滯留在6通徑先導(dǎo)閥芯上，造成閥芯移動(dòng)阻力增大，電磁線圈產(chǎn)生的作用力推動(dòng)閥芯未到正常工作位置，先導(dǎo)閥右位仍然部分接入系統(tǒng)，無(wú)桿腔內(nèi)部無(wú)法形成封閉空間，使油液通過(guò)插裝閥Y52泄漏回到T回路，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法自鎖保壓。

3.2 壓實(shí)系統(tǒng)無(wú)退回動(dòng)作原因分析

在壓實(shí)過(guò)程中壓實(shí)油缸只能向前移動(dòng)，卻無(wú)法退回。由液壓控制原理排查后清洗Y50閥后故障沒(méi)有解除，再將閥Y52電磁換向閥清洗后回裝，故障立即解除，造成該故障原因有兩個(gè)方面：

（1）壓實(shí)油缸退回由比例換向閥Y50控制，閥Y50閥芯卡阻時(shí)系統(tǒng)給定的電壓信號(hào)產(chǎn)生的作用力小于閥芯移動(dòng)阻力，無(wú)法推動(dòng)閥Y50閥芯左位進(jìn)入系統(tǒng)，導(dǎo)致P油無(wú)法進(jìn)入油缸有桿腔，壓實(shí)油缸無(wú)后退動(dòng)作。

（2）在鎖緊、保壓過(guò)程結(jié)束后插裝閥 Y52失電，先導(dǎo)閥閥芯出現(xiàn)卡阻導(dǎo)致復(fù)位彈簧無(wú)法將閥芯復(fù)位，此時(shí)相當(dāng)于插裝閥Y52一直得電，油缸仍然處于自鎖、保壓狀態(tài)，無(wú)桿腔油液無(wú)法回到油箱，導(dǎo)致回油壓力與P油相等，壓實(shí)油缸無(wú)法后退。

3.3 壓實(shí)系統(tǒng)無(wú)法退至初始位原因分析

遠(yuǎn)程操作壓實(shí)油缸退回時(shí)比正常速度慢，無(wú)法退至初始位，使用故障檢測(cè)按鈕進(jìn)行檢測(cè)時(shí)壓實(shí)油缸能夠退回到初始位。壓實(shí)系統(tǒng)退回時(shí)速度僅由比例換向閥Y50所獲得電壓信號(hào)大小控制，其控制電壓信號(hào)范圍為±10 V，現(xiàn)場(chǎng)正常時(shí)設(shè)點(diǎn)至為-6 V，將其控制電壓由原來(lái)-6 V改為-10 V，與增大電壓前比較退回距離雖遠(yuǎn)些，但未退回至初始位?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)比例換向閥Y50先導(dǎo)閥進(jìn)行清洗，回裝后故障沒(méi)有解除，更換比例換向閥Y50新備件后恢復(fù)正常。

故障原因?yàn)楸壤龘Q向閥Y50可以根據(jù)系統(tǒng)給定任意一個(gè)開(kāi)度調(diào)整閥口，由此控制通過(guò)流量的大小調(diào)節(jié)油缸運(yùn)行速度。該閥的開(kāi)度是由比例電磁鐵直接根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定電壓值比例控制，程序控制設(shè)定-6 V電壓值產(chǎn)生閥芯作用力是定值，當(dāng)閥芯出現(xiàn)卡阻導(dǎo)致閥芯運(yùn)動(dòng)阻力增大，推動(dòng)閥芯的合力就會(huì)減小，則相應(yīng)閥芯開(kāi)度減小，當(dāng)?shù)竭_(dá)壓實(shí)油缸減速位置時(shí)，程序設(shè)定電壓值由原來(lái)的-6 V降到-2 V，產(chǎn)生作用力就無(wú)法推動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng)，此時(shí)閥芯開(kāi)度為零，壓實(shí)油缸進(jìn)入減速位置慣性運(yùn)行后停止，無(wú)法到達(dá)初始位。雖然現(xiàn)場(chǎng)使用清洗劑清洗比例換向閥Y50，由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境粉塵多，清洗過(guò)程很容易將粉塵、顆粒帶入閥芯中，而且無(wú)法排除由于安裝過(guò)程帶入污染物造成二次污染，致使雜質(zhì)進(jìn)入比例換向閥相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件之間的配合間隙，會(huì)劃傷配合表面，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成閥芯卡阻、失靈液壓故障。更換比例換向閥后Y50新備件故障解除，進(jìn)一步證明了以上分析。

除去以上3種故障原因復(fù)雜液壓故障外，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)壓實(shí)油缸無(wú)壓實(shí)動(dòng)作、運(yùn)行速度慢、無(wú)快速壓實(shí)等相對(duì)簡(jiǎn)單液壓故障，分析故障原因發(fā)現(xiàn)全部由于油液中污染物或檢修過(guò)程中帶入固體顆粒進(jìn)入液壓閥，閥芯與閥體配合間隙和空口，導(dǎo)致液壓元件使用壽命嚴(yán)重縮短，當(dāng)固體顆粒直徑大于或接近配合間隙時(shí)就會(huì)造成閥芯卡阻、設(shè)備失靈故障。

4 改進(jìn)措施及產(chǎn)生的效果

通過(guò)對(duì)液壓油液系統(tǒng)污染物來(lái)源采取相應(yīng)控制措施，保證系統(tǒng)油液清潔度達(dá)到NAS7級(jí)精度以上，達(dá)到液壓系統(tǒng)清潔度與關(guān)鍵元件耐污染度動(dòng)態(tài)平衡，確保元件的使用壽命和可靠性。

4.1 過(guò)濾系統(tǒng)改進(jìn)

（1）提高循環(huán)過(guò)濾精度，將過(guò)濾器內(nèi)濾芯過(guò)濾精度由原來(lái)20 μm提高到10 μm。

（2）縮短濾芯更換周期，將回油濾芯和循環(huán)濾芯更換周期由12個(gè)月改為4個(gè)月，定期更換。

4.2 加強(qiáng)系統(tǒng)維護(hù)

（1）檢修作業(yè)時(shí)必須專業(yè)技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，防止違章操作或工作疏忽造成氧化鐵皮、粉塵進(jìn)入液壓系統(tǒng)。

（2）補(bǔ)新油時(shí)必須使用過(guò)濾精度為5μ加油小車進(jìn)行過(guò)濾，防止新液壓油內(nèi)含有污染物進(jìn)入液壓系統(tǒng)中。

（3）借助2年一次的設(shè)備大修將液壓站油箱全面清洗，清除油箱內(nèi)部的雜質(zhì)，并更換同一牌號(hào)的液壓油。

4.3 加強(qiáng)油品污染監(jiān)控

（1）增加油品定期化驗(yàn)次數(shù)，由原來(lái)利用設(shè)備潤(rùn)滑月每年化驗(yàn)1次改為每年3次，發(fā)現(xiàn)不達(dá)標(biāo)及時(shí)采取相應(yīng)措施。

（2）增加油液取樣點(diǎn)，由原來(lái)只對(duì)油箱油液取樣基礎(chǔ)上增加對(duì)油泵出口、回油濾芯前、循環(huán)濾芯后3處取樣點(diǎn)，通過(guò)取樣化驗(yàn)可知進(jìn)入系統(tǒng)中油液、系統(tǒng)運(yùn)行后油液、循環(huán)過(guò)濾后油液清潔度指標(biāo)是否達(dá)標(biāo)。

4.4 加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控

（1）每班定期檢查液壓系統(tǒng)油溫并做好記錄，發(fā)現(xiàn)油溫突然升高及時(shí)排查，防止由于油液中雜質(zhì)、顆粒造成液壓閥泄漏和密封件磨損等故障停機(jī)。

（2）定期檢查循環(huán)濾芯前后壓差值，發(fā)現(xiàn)差值過(guò)多或達(dá)到報(bào)警值及時(shí)更換濾芯。

5 結(jié)束語(yǔ)

嚴(yán)格執(zhí)行改進(jìn)措施，始終控制液壓系統(tǒng)油液清潔度在NAS7級(jí)以上后，兩年來(lái)液壓系統(tǒng)運(yùn)行良好，未出現(xiàn)一次液壓系統(tǒng)故障，年均節(jié)約備件成本約10萬(wàn)元/年左右，減少故障停機(jī)時(shí)間200 h/年左右，為我廠高速線材生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的設(shè)備基礎(chǔ)。

[1]王積偉.液壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

Analysis on Fault Cause of Tying and Compacting Hydraulic System and Improvement

LI Yue
(Bar Rolling Mill,Tianjin Tiantie Metallurgy Group,She County,Hebei Province 056404,China)

The author analyzes the causes for the fault at automatic tying and compacting hydraulic system at high speed wire rod mill.The consumption of spare parts is effectively lowered and equipment soundness improved by means of improving filtering system,enhancing system maintenance and strengthening oil pollution monitoring and site supervision,providing equipment guarantee for high and stable production at the mill.

hydraulic system;fault;analysis;improvement

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.06.016

2014-07-04

2014-07-28

李躍（1986—），男，主要從事設(shè)備管理工作。