冶金轧机宽厚板热分切剪液压系统运行中的故障分析与改进措施

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摘 要 :该 文对 冶金 宽厚板 轧机 液压铡 刀式热 分切 剪液压 系统 运行 中故 障的成 因进 行分析 ,并介 绍 了成 功 的 解 决 方 法 。
关 键 词 :热 分切 剪 ;液 压 系统 ;故 障分析
中 图分 类号 :TH137 文 献标识 码 :B 文章编 号 :10004858(2009)10-0078-03
2009年 第 10期
图 1 热ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分 剪 切 机 械 原 理 图
液 压 与 气动
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考虑到环境温度高使材料应力下降、液压冲击等因素 , 这部 分 管道 组建 结构 的 问题 属于设 计错 误 。
为解 决漏 油 故 障我们 进行 了如下改 进 : (1)考 虑 系统压 力 、环 境 温度 、冲 击 等 因 素 ,我 们 将 轧 机上 所有 管道 、接 头 和法 兰换 成 了 SAE60OOPsi系 列 0由于主剪切缸与管道 的连接仍 然属于法 兰连接 , 无 法更 换 系列 ,我 们 加 工 了按 SAE6000Psi系 列 标 准 , 几 套 特殊 的法 兰接 头进 行 了更换 ; (2)在进 行 以上管 道更 换 过程 中对 管道 的布 置 和 防热 辐射进 行 优化 。将 管道 布置 在远 离 红热 钢板 的一 层 ,并 增设 隔热 层 ,使 管 道不 受钢 板 的直接 热 辐射 ; (3)在 技 术管 理 方 面 ,增 加 每周 进行 一 次全 面 紧 固螺 丝 的维护 制度 。 经 过 以上 改进 ,管道 漏油 故 障解决 了。故 障是 :主 剪 切缸 尾盖 螺 丝经 常拉 断 。 我们 检查 了螺 丝 ,并 且 试 了多种 8.8级 和 10.9级 的螺丝 ,问题依 旧。我们在 关闭蓄 能器状 态 下对主剪 切 缸 的两侧压力进 行 了检测 。局部压 力 曲线如 图 3所示 。
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液压与 气动
2009年第 10期
何 曦 Faulty Analysis and Improvements for Hydraulic System of Hot Static
Shear in Heavy Plate Mill
HE Xi
(湖南 华 菱 湘 潭 钢 铁 有 限公 司 ,湖 南 湘 潭 411101)
图 5 蓄 能 器 仿 真 (一 )
实际运 行 时状况 非常 好 ,设 备运 行平 稳迅 速 ,没 有 任 何 冲击 。从泵 的能 力和 实 际需要 的流 量 以及 平均 流
量来 看 ,泵 的余 量 比较大 。 我们 那 么是否 可 以减少 一 台主泵 呢?经 过粗 略计
算 ,执行 以上动 作 在一 个 周期 内共需 要压 力油 298 L, 而 3台泵 在 同样 的周 期 内可 以提 供 约 270 L油 ,加 上 12个 蓄能器 在预 充气 100 MPa状 况下 能 提供 70 L压 力 油 ,开 3台泵 运 行 应 该是 有 可 能 的 。 同样进 行 蓄 能 器 仿真 ,结果 如 图 6所示 。
宽厚 板 轧机 的液 压 分 切剪 具 有 结 构 紧凑 、工作 平 稳 、安全 可靠 、设定 灵 活 等 优 点 ,是 宽厚 板 轧 机 生产 线 中关键设 备 。
由于设 计 、制 造 和调试 过程 中的问题 ,生产 线 中热 分剪切 液 压系统运 行 中 出现 了很 多故 障 ,使 轧 钢 生 产 线不 能正 常运行 ,大 大地 影 响 了企 业 的生 产 效 率 和经 济效益 。为此 ,我们 对 这些 故 障 产 生 的原 因进 行 分 析 并 提 出有效 的排 除方 法 。
经 过 观察 和测 压 以及 与原 设 计 的对 比发 现 :由于 前 段时 间 管道漏 油 较多 ,维护 人员 认 为压力 太 高 ,将 系 统 压力从 15 MPa降 低 到 了 13 MPa。 降低 之 后 ,系 统 液 压 冲击 大 的 问题仍 然没 有 改善 。 由于蓄 能器 不能 很
1.三位 四通 电磁换 向阀 2.平衡 阀 3—6.插装阀 7~1O.出 口球 阀
图 2 液 压 剪切 缸 原 理 图
缸尾盖螺丝拉断;③ 液压 冲击 ,剪 切过程 中液压 阀台 和蓄能 器 冲击非 常大 ,时常 能听 到蓄 能 器蘑 菇 阀关 闭 的嗒嗒声 。
我们 首先 从影 响生 产 ,最大 的漏 油故 障 问题着 手 。 观察 发现 ,漏 油部位 通 常 都 是 管道 法 兰接 头 裂 纹 以及 管道 焊缝处 漏 油 。液压 系 统压 力 为 15 MPa,由于设 备 剪切 的都是 刚轧制 出来 的红 钢 板 ,设 备 环 境 温 度 比较 高 。从 配管 图中得知 该 部分 碳 钢 管 道 (如 :89×11,60 ×9等 )是 按照 GB8163.87的 Sehl60等 级设 计 的 。这 部 分管 道暴 露在 高温 环 境 中 ,因此 材 料 的许 用 应 力 比 常温下有所 下降。设备上 法兰接头全 部是按 照 SAE 法 兰 的 3000Psi等 级 选 用 的 。经 查 相 关 标 准 ,与 89 x 1 1的管道相 配 的 80 mm 的 SAE3000Psi的法 兰在 常 温 下的最高工作压力就只允许 14 MPa,远低于 15 MPa。
参 考 文献 : [1] 朱德库 .空气弹簧及其控制系统 [M].济南 :山东科学技
术 出 版社 ,1989. [2] ContiTech Holding GmbH.ContiTech air springs for corn·
mercial vehicles[R].Hannover:ContiTech Holding GmbH, 2000(5). [3] WABCO.Air springs for commercial vehicles.3rd.Edition [M].Michigan:WABCO,2002.
(8)空气 弹簧 弹 性 下 降 ,越 来 越硬 。储 气 罐 中 的 水 汽没有 及 时排 出 ,使得 空气 弹簧 内的水 越积 越 多 ;
(9)橡胶 气囊 疲 劳 老 化 ,出现 皱 裂 。橡 胶气 囊 由 于 沾上 了油脂 等而 导 致过 早 老 化 ,也 有 可 能 是正 常老 化 。空气 弹 簧 的寿命 并 不是 无 限 的 ,而 疲 劳 破 坏 与其 他 几种故 障相 比 ,发生故 障 的概率 要小 得多 。 4 结束 语
经过 对前 面原 理 图 的分 析 和 与 现场 核 对 ,发 现 主 剪切 缸和 压 紧缸等 流量需 求 大 的元 件在 回路 中均没 有 节流 阀等 任何 速度 调 节 装 置 ,这 是 不合 理 的。执 行 元 件速 度没 有 限制就会 造成 前段 空行 程动 作 的巨大加 速 度 和巨大 的液 压 冲击 ,蓄 能 器 的 油也 会 很 快 排空 造 成 蘑菇 阀关 闭 冲击声 。
图 3 压 力 曲线
从 曲线 中可 以看 出在剪 切缸 收 回的末 段 出现 了一 个奇怪的峰值 ,活塞侧压力突然降为 0 MPa。显然 ,主 剪切 缸在 运 行到末 段 时遇 到 了一个 巨大 的阻力 。经 过 检查 机械 设备 发 现原 有 的机 械 限 位 失 效 ,加 上 液 压 缸 本身 没有 缓 冲 ,而指示 行 程 结 束 的 电气 接 近 开 关 的定 位超 出 了液压 缸极 限 ,造成 液压 缸 活塞撞 击尾 盖 ,尾盖 螺丝 拉断 。 由于机 械极 限无 法 很快恢 复 ,因此 ,将 电气 限位 开关 回调 了一 些 ,使 液 压 缸 达 到 行 程极 限 之前 停 下 来 。断 螺丝 的 问题 就 这样 解 决 了 ,但 是 之后 不 久 就 出现 了剪切 速度 慢 的 问题 。
132 128 124 120 l16 112 1O8
图 6 蓄 能 器 仿 真 (二 )
关 闭一 台主泵进 行 实 验 ,由于 液压 缸 回程段 系统 压力下 降 ,液压 缸速度 略 为降低 ,略微 调整 之后恢 复设 计 速 度 。整 体来 看设 备 仍 然 运行 迅 速 而 平稳 ,没有 出 现 明 显 的 冲击 。实 际 运 行 时 的 阀 台 处 P管 压 力 曲线 如 图 7所示 。
looo
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图 4 时 间-流 量 曲 线
系统 开 4台 260 lpm流量 的柱 塞 泵 ,带有 l2个 5O L蓄能器 ,设 置 系 统压 力 13 MPa,蓄 能 器 预 充 气 压 力 10 MPa时 。蓄 能器压 力仿 真结 果如 图 5所 示 。
131 129 127 125 123 12l
空气 弹 簧具有 非 常突 出的优 点 。装备 空气悬 架 的 商 用车具 有 良好 的行驶 特性 ,可 实现车 身高 度 的调节 , 对 高速行 驶 的重 型货 车 ,还 能 减 小对 高 速 公 路 路 面 的 破 坏 。但 是 为 了保 证 空气 弹簧 的使 用 寿命 ,还 必须 特
别 注意保 持正 确 的空 气 弹簧 工 作 气压 和工 作 行程 ,加 强 对空 气悬架 的维护 和保 养 ,严 防 高度控 制 阀失 效 ,防 止其 他零部件与橡胶 气囊 的干涉 摩擦 ,同时还应加 强空 气 弹簧 的清洁处理 ,减小橡胶气囊 表 面的损伤 。只有这 样 才能充分发挥 空气弹簧 的优势 ,避免其早期损坏 。
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好 地起 作用 ,自然 会 导致 需 要 大 流 量 的状 态 下 动 作 的 缓慢 ,这是 动作 节奏 慢 的原 因 。但是 我们 发 现 13 MPa 下此 分切 剪可 以剪 断几乎 所有 品种 和厚度 的钢 板 。从 节能 和减少 设备磨 损 的角 度 来 看 ,降低 系统 压 力 如果 能正 常使 用 ,是 最佳 的努力 方 向 。
于是 我们 定 了一些 与插装 阀相 配 的带行 程 限制 的 盖板 (LFA32H4—7X、LFA40H4—7X等 ),将 主 剪 切 缸 和 压 紧液压 缸 的 回油 一 侧 的插 装 阀盖 板 更换 ,然 后调 节 插 装 阀进行 回油节 流 限制流 量 。
至 此设备 和管 道 的冲击 明显 减 小 ,当速 度 限制 得 比较低 的时候 ,设 备运 行几 乎 只能听 到油 流的丝 丝声 。 但 是 ,这 样一 来设 备 运行 速 度 与 生 产节 奏 的矛 盾 就 突 出 了。要降 低 系统压 力 同时要保 障生 产节 奏就 只有 充 分 发挥 蓄能 器 的作 用 了 。系统 原设计 压 力 15 MPa,蓄 能 器原设 计 充 气 压 力 12.5 MPa。但 是 系 统 压 力 降低 到 13 MPa之 后要 保持 相 同或类 似 的蓄 能器 有 效 容 积 就必 须降低 蓄 能器充 气压 力 。我按 照原设 计 的执行 元 件 运 动速 度和 动作过 程 对蓄能 器进行 了仿 真 。抛弃 前 面 的辅助过 程 ,从 流 量 需 求较 大 的压 紧 板压 紧 同时 摆 动辊 道下 降开 始计算 ,时间流 量 曲线如 图 4所 示 。
热分 切剪是 典 型 的铡 刀 式 液 压剪 ,用来 作 为 冷 床
入 口的分切 剪 ,特殊情 况下 也被 用来作 为定 尺剪 ,其 机 械结 构如 图 1所 示 。
液压剪 切缸 部分 的原 理 图如 图 2所 示 。 热切 分 剪 液 压 系统 出现 的 主要 故 障 有 :① 漏 油 , 尤 其是设备 上面的大直径液压管道漏 油 ;② 主剪切
收 稿 日期 :2009-04-27 作者简介 :何曦 (1976一 ),男 ,湖南湘潭人 ,工 程师 ,主要从 事 重 工 业 液 压 技 术 方 面 的 工 作 。
损坏 、空气 管路 或制 动 系 管路 松 动 等 造 成 与橡 胶 气 囊 干涉 而产 生摩擦 ,也 会使 橡胶 气囊 表面磨 损 ;
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