朱松濤

（新疆八一鋼鐵股份有限公司）

熱軋卷取AJC伺服系統(tǒng)故障的快速診斷

朱松濤

（新疆八一鋼鐵股份有限公司）

八鋼熱軋卷取機采用全液壓AJC伺服系統(tǒng)控制卷取全過程，由于機電液一體化控制高度集成，內(nèi)部結構復雜，一旦出現(xiàn)故障，排查較為困難。文章介紹了利用IB實時在線監(jiān)測系統(tǒng)，分析了幾種常見AJC伺服系統(tǒng)故障原因及其有規(guī)律的曲線圖，幫助現(xiàn)場快速診斷故障原因，從而快速消除故障。

AJC伺服系統(tǒng)；噴嘴擋板式伺服閥；IB實時在線監(jiān)測；快速診斷

1 前言

八鋼熱軋卷取機采用了全液壓AJC伺服系統(tǒng)控制卷取全過程，采用J079系列噴嘴擋板式伺服閥，使卷取機控制精度高、響應速度快。但由于機電液一體化控制高度集成，內(nèi)部結構復雜，一旦出現(xiàn)內(nèi)部故障，排查較為困難。通過更換來消除故障，不僅耗時長，還浪費人力物力。如何利用有效工具快速診斷故障原因，是設備維護人員的工作方向。

2 AJC伺服系統(tǒng)控制原理簡述

2.1 AJC伺服系統(tǒng)控制原理

熱軋卷取AJC伺服控制系統(tǒng)，采用J079系列噴嘴擋板式三級電液伺服閥，通過位移傳感器、壓力傳感器精密檢測元件，結合PLC伺服控制模塊控制助卷臂油缸的位置、壓力和位移速度，實現(xiàn)助卷輥自動踏步AJC的閉環(huán)控制。

2.2 噴嘴擋板伺服閥結構原理

J079系列噴嘴擋板式三級電液伺服閥主要由力矩馬達、噴嘴、擋板、反饋彈簧桿、閥芯、閥套及內(nèi)置放大板等零部件組成。

工作原理：當力矩馬達兩控制線圈有差動控制電流時，在銜鐵上產(chǎn)生電磁力矩，使銜鐵擋板組件發(fā)生偏轉(zhuǎn)，彈簧管產(chǎn)生變形，擋板偏離中間位置，這時噴嘴擋板間左右間隙發(fā)生變化，兩噴嘴負載腔有差動壓力輸出，使二級控制閥滑閥閥芯位置變化，這時閥芯推動反饋桿端部球頭，產(chǎn)生反饋力矩作用在銜鐵擋板組件上，當反饋力矩逐漸等于電磁力矩時，銜鐵擋板組件被逐漸移回到對中位置，于是閥芯停留在一個平衡位置，從而使三級伺服閥在AB口產(chǎn)生相對應輸出流量驅(qū)動執(zhí)行元件動作。通過給定不同的控制電流，實現(xiàn)伺服閥不同的流量輸出及動態(tài)特性。這其中，噴嘴與擋板之間的間隙極小，為0.025～0.050mm，液壓油中的污染物顆粒將會直接影響到伺服閥的動作。

3 AJC伺服系統(tǒng)常見故障原因診斷分析

在卷取過程中，AJC伺服控制系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)的故障現(xiàn)象主要有：助卷輥輥縫異常波動，無法穩(wěn)定在精度范圍內(nèi)；助卷輥位置控制失控，快速打開或快速壓在卷筒上，無法正常穿帶卷鋼；助卷輥動作緩慢，無法達到設定輥縫，報伺服閥故障禁止穿帶；伺服閥無法驅(qū)動助卷輥動作等。

針對現(xiàn)象，通過對IB實時在線監(jiān)測系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)曲線故障，進行了分析，認為這幾種常見伺服系統(tǒng)故障的原因，即某一元件出現(xiàn)故障與IB記錄有規(guī)律的曲線圖存在著關聯(lián)性。

3.1 外部卡阻造成AJC異常

故障現(xiàn)象：助卷輥無法動作。

IB記錄曲線圖（圖1）解讀：助卷輥無法按照設定位置執(zhí)行關閉動作，但伺服閥閥芯開口度設定值與反饋值均達到關閉方向的最大值，助卷輥油缸無桿腔壓力已升至系統(tǒng)壓20MPa。

原因分析：從實時監(jiān)測數(shù)據(jù)曲線圖可判斷出，伺服閥工作正常，壓力反映正常，液壓控制回路正常，造成助卷輥無法關閉，應是外部機械卡阻造成。

現(xiàn)場排障：經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是安全銷竄出，致使助卷輥無法關閉動作。將安全銷恢復原位，助卷輥動作隨即恢復正常。

圖1 外部卡阻AJC控制異常波形

3.2 噴嘴擋板堵塞造成AJC動作異常

故障現(xiàn)象：助卷輥位置保持不住，往一邊位移。

IB記錄曲線圖（圖2）解讀：助卷輥輥縫位置在無輸出指令信號的情況下，逐漸增大；伺服閥閥芯開口度設定值與反饋值出現(xiàn)明顯偏離，在某一點又突然跳躍到跟隨一致。

原因分析：伺服閥閥芯反饋與設定值出現(xiàn)偏離，是由于油液中污染物顆粒造成一側(cè)噴嘴堵塞，閥芯平衡位置控制破壞，偏置到一側(cè)，造成助卷輥位置保持不住。同時先導控制油路濾芯過濾保護功能失效，需更換。

現(xiàn)場排障：更換伺服閥，并更換伺服閥先導控制油路濾芯，AJC伺服系統(tǒng)動作恢復正常。

圖2 噴嘴擋板堵塞控制異常波形

3.3 伺服閥內(nèi)置放大器板卡故障

故障現(xiàn)象：報伺服閥故障，助卷輥無法動作。

IB記錄曲線圖（圖3）解讀：助卷輥輥縫位置在無輸出指令信號的情況下，自己發(fā)生變化；伺服閥閥芯開口度反饋值出現(xiàn)高頻寬幅波動，幅值達到最大開度，且持續(xù)較長時間。

原因分析：伺服閥閥芯反饋劇烈波動，應是伺服閥內(nèi)置放大器板卡損壞，造成無法正常工作。

現(xiàn)場排障：更換伺服閥，AJC伺服系統(tǒng)動作恢復正常。

圖3 內(nèi)置放大器故障控制異常波形

3.4 內(nèi)泄漏超差造成助卷輥達不到輥縫設定值

故障現(xiàn)象：助卷輥實際輥縫始終達不到設定值，無法滿足卷取條件禁止穿帶。

IB記錄曲線圖（圖4）解讀：助卷輥輥縫實際位置始終無法到達設定值；伺服閥閥芯開口度與反饋值出現(xiàn)7%的較大偏差。

原因分析：伺服閥閥芯閥套因磨損，內(nèi)泄漏量變大，閥芯給定與反饋值零漂過大，PID調(diào)節(jié)設定參數(shù)已無法使助卷輥輥縫位置實現(xiàn)收斂，即達不到設定值。

現(xiàn)場排障：更換伺服閥，使助卷輥輥縫控制精度恢復正常。

圖4 內(nèi)泄漏超差控制異常波形

3.5 伺服閥反饋桿球頭磨損，助卷輥輥縫異常波動

故障現(xiàn)象：助卷輥輥縫波動大、頻率高，卷取時卷取機震動劇烈，帶鋼表面壓痕明顯。

IB記錄曲線圖（圖5）解讀：助卷輥輥縫實際值出現(xiàn)明顯波動，超出位置精度范圍；伺服閥閥芯反饋值出現(xiàn)異常高頻震蕩，震蕩范圍達6%。

圖5 反饋桿球頭磨損控制異常波形

原因分析：伺服閥反饋桿球頭磨損，導致二級控制閥滑閥閥芯位置無法穩(wěn)定，使得伺服閥滯環(huán)增大零區(qū)不穩(wěn)定，主閥芯出現(xiàn)高頻震蕩，從而助卷輥輥縫位置異常波動。

現(xiàn)場排障：更換伺服閥后，助卷輥輥縫無異常波動，精度恢復。

4 故障快速診斷及處理措施

（1）通過對AJC伺服系統(tǒng)故障曲線圖的分析，總結歸納了常見故障產(chǎn)生的原因，及判斷和處理方法。

（2）借助IB在線實時監(jiān)測系統(tǒng)，調(diào)出故障狀態(tài)下的曲線圖，與總結出的規(guī)律性曲線圖進行快速對比，能快速判斷故障原因，并精準排除故障。

（3）通過分析研究，認為噴嘴擋板伺服閥控制回路受油液清潔度的影響較大，油液中的顆粒會造成噴嘴堵塞，閥芯閥套、主閥芯棱邊加速磨損，從而導致伺服控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

（4）建議對于伺服系統(tǒng)，應加強日常油品清潔度控制，定期檢測清潔度，定期更換系統(tǒng)各部位濾芯，將油品清潔度控制在NAS5級，會大大減少噴嘴擋板伺服閥故障的發(fā)生，提升卷取AJC伺服控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度。

5 結束語

八鋼熱軋卷取機AJC伺服系統(tǒng)，機電液一體化集成度高、內(nèi)部結構復雜。通過充分利用IB實時在線監(jiān)測系統(tǒng)，分析出AJC伺服系統(tǒng)故障原因和其有規(guī)律的曲線圖，并應用到日常檢查和發(fā)生故障時的排查，就能作到快速診斷消除故障。通過制定有效措施，預防和減少伺服系統(tǒng)故障的發(fā)生。

[1] 路甬祥.液壓氣動技術手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2002.

[2] 胡海清,陳慶勝.液壓氣動控制技術.北京：理工大學出版社，2009.

[3] 任光融,張振華,周永強.電液伺服閥制造工藝.宇航出版社，1988.

[4] 陳召國,黃琪.雙噴嘴擋板電液伺服閥流量特性的研究.機床與液壓，2006,(3).

Fault Diagnosis of Hot Rolling Coil AJC Servo System

ZHUSong-tao
（XinjiangBayi Iron&Steel Co.,Ltd)

Coilingmachine adopts full hydraulic AJCservosystemtocontrol the coilingprocess。Because the integration of highly integrated electro-hydraulic control and complex internal structure,once the failure，the investigation is more difficult.This paper summarizes the use of IB the real-time monitoring system,analyzes the causes of several common faults ofservosystemAJCand its regular graph,soas tohelp the rapid diagnosis offault site,eliminate the faults.

AJCservosystem;nozzle baffle type servovalve;IBreal time on-line monitoring;rapid diagnosis

TG333.2+4

B

1672—4224（2016）04—0043—03

聯(lián)系人：朱松濤，男，本科，冶金機械工程師，烏魯木齊（830022）新疆八一鋼鐵股份有限公司軋鋼廠熱軋分廠

E-mail：zhust@bygt.com.cn