連鑄機結(jié)晶器液壓振動常見故障分析與對策

方濤，向忠輝，李宏磊

(武鋼股份設(shè)備維修總廠，湖北武漢 430083)

連鑄機結(jié)晶器振動設(shè)備是連鑄設(shè)備中十分重要的部件，結(jié)晶器振動液壓系統(tǒng)由兩個油缸同時驅(qū)動做上下運動，以防止在澆鋼過程中鋼水與結(jié)晶器銅板發(fā)生粘連，從而獲得良好的板坯表面質(zhì)量。根據(jù)鋼種、斷面、拉速的不同，結(jié)晶器振動的頻率和振幅也有變化。由于現(xiàn)場環(huán)境惡劣，高溫，粉塵，高強度連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)，會對設(shè)備帶來很多故障，尤其是液壓系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)故障率較高，判斷也不太容易。因此如何對振動系統(tǒng)故障做出快速有效的判斷并做出有效措施，直接關(guān)系到生產(chǎn)的順利進行。

1 VAI 垂直升降雙側(cè)驅(qū)動的液壓振動系統(tǒng)原理

液壓振動系統(tǒng)原理圖見圖1，液壓振動電氣控制原理圖見圖2。

圖1 液壓振動系統(tǒng)原理圖

圖2 液壓振動電氣控制原理圖

2 液壓振動裝置常見故障現(xiàn)象原因分析及解決方法

2.1 兩臺振動裝置都不動作

如果澆鋼過程中，兩臺振動裝置都無動作，一般可認為主要是無法建立系統(tǒng)壓力所致，而系統(tǒng)壓力無法建立的原因主要有以下幾點:

(1)總油路截止閥人為關(guān)閉;

(2)系統(tǒng)大漏油;

(3)停電導(dǎo)致液壓泵無法運行或液壓泵突然損壞，而備用泵未能投入;

(4)系統(tǒng)安全閥故障;

(5)二位四通換向閥6 未得電，導(dǎo)致液控單向閥7 無法打開，系統(tǒng)無油液通過;

(6)蓄能器安全閥內(nèi)泄導(dǎo)致系統(tǒng)壓力下降等。

實際故障排查中，可逐步驗證上述各條可能原因，一般來說，若出現(xiàn)兩臺振動裝置都不動作的情況，原因(5)的可能性更大一些，其次是系統(tǒng)大漏油。

2.2 單臺振動裝置不動作

(1)伺服閥5 出現(xiàn)故障(常見)

伺服閥5 出現(xiàn)故障的原因有閥芯卡死和伺服閥電氣控制信號不正常兩種可能。正常的情況下，伺服閥閥芯的位移根據(jù)電流的變化而有規(guī)律地改變，當(dāng)閥芯卡死時，閥芯位移就無變化，從而不能控制振動液壓缸，振動裝置停止振動。而閥芯卡死的原因主要還是油液污染。電氣控制信號不正常的一個常見因素是伺服閥放大器進油燒損。從振動系統(tǒng)D634 伺服閥結(jié)構(gòu)圖(圖3)可以看出:油液進入控制電路盒的唯一途徑是通過位移傳感器，位移傳感器與閥芯相連，依靠O 型圈同途中的Y 腔相隔離，由于振動油缸動作頻率十分快(140 次/min)，在伺服閥動作過程中閥芯極易磨損，導(dǎo)致泄漏量增大，閥芯端部圖中方框處，極容易發(fā)生液壓困油現(xiàn)象而產(chǎn)生憋壓，導(dǎo)致伺服閥放大器進油燒損，從而出現(xiàn)控制信號異常。

圖3 D634 伺服閥結(jié)構(gòu)圖

對于伺服閥故障，通常只能是更換伺服閥。

(2)振動油缸故障

①油缸本身故障(少見)

主要表現(xiàn)為振動伺服油缸外泄與內(nèi)泄。

②油缸位移傳感器故障(常見)

液壓缸的內(nèi)部設(shè)有位置傳感器，用于實現(xiàn)位置反饋控制。由于處于高溫環(huán)境，如果冷卻不良，傳感器系統(tǒng)可能失控。根據(jù)振動裝置電氣控制柜上的油缸活塞的位移變化，正常情況下，位移是和振幅一起有規(guī)律地改變。當(dāng)傳感器故障時，油缸活塞的位置變化信號數(shù)據(jù)就會出現(xiàn)紊亂或者無反饋數(shù)據(jù) (見圖4)，這時系統(tǒng)就會出現(xiàn)停振現(xiàn)象。對于振動油缸故障，通常只能是重新更換油缸。

圖4 傳感器故障時產(chǎn)生的紊亂信號

(3)液壓振動裝置油缸側(cè)部密封盒內(nèi)積水、積油，導(dǎo)致盒內(nèi)電氣元件損壞(常見)此類故障，只能更換伺服閥和連接電纜。

(4)液壓振動裝置電氣控制系統(tǒng)PLC、通信電氣故障

(5)振動臺架機械故障

通常表現(xiàn)為振動臺架里的油缸聯(lián)接活塞桿和臺架的螺桿被拉斷，導(dǎo)致油缸的運動不能傳遞給臺架。解決辦法是更換新螺桿，同時可以在臺架與油缸活塞桿間加固兩塊鐵板。

2.3 兩臺裝置動作不同步

VAI 垂直升降雙側(cè)驅(qū)動的液壓振動系統(tǒng)，對兩臺振動裝置的動作同步性要求很高。當(dāng)出現(xiàn)液壓振動裝置兩邊振動不同步的情況時，主要還是伺服閥的問題，此時應(yīng)該考慮振動油缸位移傳感器的電氣校零問題，可根據(jù)實際情況更換其中一臺振動裝置來匹配另一臺，保持振動同步性。

2.4 兩臺裝置動作均正常，但系統(tǒng)有異常震動噪聲

為吸收壓力與流量的脈動，振動液壓系統(tǒng)進回油管路均設(shè)置了小型蓄能器。當(dāng)蓄能器皮囊破損時，它失去了吸收脈動的功能，由此管路的振動與噪聲增高。例如在蓄能器附近，系統(tǒng)正常時測的振動速度值是0.9～1.2 mm/s;當(dāng)蓄能器破損后，其振動速度值變?yōu)? mm/s 以上。當(dāng)回油蓄能器充氮壓力調(diào)節(jié)不當(dāng)，過高或過低時，均不能有效吸收回油壓力與流量的脈動，將引起令人討厭的系統(tǒng)管線的諧振，造成管線系統(tǒng)的異常有規(guī)律的周期振動和沖擊噪聲。

通過調(diào)節(jié)回油蓄能器的氮氣壓力值可有效地消除管線系統(tǒng)的沖擊振動噪聲問題。實踐證明:對于高頻工作的液壓系統(tǒng)，回油蓄能器的氮氣壓力值調(diào)節(jié)到回油管線壓力的1/8 為佳。

3 液壓振動裝置維護建議

(1)液壓振動油缸為伺服缸，其高頻小振幅動作的特性決定了油缸在某一行程區(qū)間內(nèi)經(jīng)常頻繁動作，油缸應(yīng)考慮其使用壽命周期(建議2年);

(2)液壓振動控制系統(tǒng)應(yīng)定期(3 個月)檢測油液清潔度，液壓系統(tǒng)高壓過濾芯應(yīng)依據(jù)實際工況確定周期更換(不大于3 個月);

(3)液壓振動裝置現(xiàn)場停機檢查的重點，除液壓管道跑、冒、滴、漏外，還應(yīng)放在油缸側(cè)部密封盒的密封性能、電纜及電纜接口狀況、壓縮空氣管道設(shè)備方面;

(4)液壓振動裝置備件經(jīng)過離線檢修后應(yīng)重點做好上機前備件性能測試工作;

(5)液壓振動裝置生產(chǎn)運行過程中，要重視壓力、溫度等監(jiān)測控制信號的異常變化。

4 小結(jié)

連鑄機液壓振動故障體現(xiàn)為機、電、液信息相互交織，現(xiàn)場計算機紀錄的有關(guān)參量(伺服閥控制信號、位移曲線、壓力曲線等)是故障診斷的重要信息，很多故障都能通過電腦數(shù)據(jù)判斷出來。故障的形成與高頻、連續(xù)運行及高溫環(huán)境密切相關(guān)。經(jīng)長期實踐觀察，板坯連鑄機液壓振動的常見故障也就是這些，通過這些方法能有效地根據(jù)現(xiàn)象判斷出故障的原因，并能及時有針對性地做出正確的處理措施，極大地提高了連鑄機生產(chǎn)的效率。

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