爐門升降液壓回路故障分析與改進

李宇林

(中冶賽迪工程技術股份有限公司流體系統部，重慶401122)

某熱連軋廠板坯加熱爐投產后，爐門下降速度不可調節并存在振動，爐門在下極限位停止時沖擊很大，經常造成軟管爆裂漏油、爐門機構損壞，嚴重影響生產。

1 原有液壓回路動作分析

爐門機構簡圖及原有升降液壓回路如圖1所示，爐門通過鏈條與升降缸活塞桿相連，爐門上下極限(停止)位由行程開關檢測。

圖1 爐門機構簡圖及原有升降液壓回路

當換向閥2a 得電，壓力油經過單向節流閥3、單向閥4 和平衡閥6 自由流入升降缸有桿腔，無桿腔液壓油通過單向節流閥3 和換向閥2 回到油箱。當有桿腔壓力能克服爐門重力時，升降缸縮回，爐門上升。當換向閥2b 得電，壓力油通過單向節流閥3 進入升降缸無桿腔，此時平衡閥6 仍鎖住，有桿腔油壓力與爐門重力平衡，爐門不動作。當無桿腔壓力pa達到2 MPa 時，平衡閥6 預開啟，當pa從2 MPa 逐漸增大至5 MPa 時，平衡閥6 逐步開啟直至完全打開。此時有桿腔卸壓，液壓油通過單向閥5 流向換向閥2 的P 口，構成差動回路，升降缸活塞桿伸出，爐門下降。

2 故障原因分析

爐門上升時，升降缸拉動爐門縮回，回油側(無桿腔)由單向節流閥3 進行節流調速，故其運動過程較平穩。

爐門下降時，爐門拉動升降缸伸出，是典型的負值負載，整個液壓差動回路中沒有速度調節元件，單向節流閥3 起單向閥功能。在爐門下降過程中，如系統流量足夠，無桿腔壓力大于平衡閥6 開啟壓力，下降速度就只取決于閥和管路的通流能力;如系統流量不足，可能會出現無桿腔失壓導致平衡閥6 關閉，然后無桿腔建壓，平衡閥又開啟的情況，這時爐門會振蕩下行，嚴重影響設備和生產安全。

爐門下降到下極限位時，行程開關發訊，換向閥2a/b 失電，閥切換至中位，升降缸無桿腔迅速失壓，平衡閥6 快速關閉，有桿腔油液由于負載拖動和慣性作用引起活塞伸出而造成壓力急劇上升，產生壓力沖擊。另外，爐門為鏈條懸掛，在快速停止時爐門會上下振蕩，從而加劇破壞效果。

3 改進后液壓回路

針對以上問題，通過比對分析，實施了如下改進方案:在液壓控制回路中取消換向閥2 和單向節流閥3，增加比例換向閥;爐門增加一個減速位行程開關。

這樣，通過改變比例換向閥的指令信號來調節閥口開度，就可以任意調節爐門升降速度。在爐門下降至減速位時，減小比例換向閥指令信號，使閥口開度變小，從而使爐門下降速度降至合理值，直至爐門在下極限位平穩停止。改進后液壓回路如圖2所示。

圖2 改進后液壓回路

4 結束語

實施改進方案后，爐門在下降過程中保持平穩，速度可調，消除了下降停位時的壓力沖擊和爐門振動。這說明:設計液壓回路，必須掌握控制對象工藝動作要求、機構結構、負載形式等，才能做到回路合理、功能完善。

［1］雷天覺.新編液壓工程手冊［M］.北京:北京理工大學出版社，1998.