高爐泥炮液壓系統故障分析與解決方案

蔣祖信

（四川機電職業技術學院，四川 攀枝花 617000）

泥炮是高爐爐前最重要的兩件設備之一，泥炮的作用就是在高爐出鐵后堵住出鐵口。所以高爐能否正常工作，與泥炮的可靠運行有著直接的關系。現在高爐泥炮都是使用液壓泥炮，雖然不同高爐使用泥炮的型號有所不同，但其原理相同，主要由回轉機構、壓緊機構和打泥機構等組成。若高爐泥炮出現故障會產生高爐慢風、休風現象，影響高爐連續生產，甚至造成安全事故。泥炮出現的故障原因很多，本文針對泥炮液壓系統出現的故障進行了分析，并提出了改進方案。

1 泥炮液壓系統工作循環分析

典型泥炮液壓系統如圖1所示：

圖1 典型泥炮液壓系統

回轉缸快速前行頂住出鐵口→保壓延時→打泥缸前進→保壓延時→打泥缸退回→回轉缸退回，完成一次工作循環。

1.1 回轉缸運動

快速進炮，啟動液壓泵，5YA通電吸合，向蓄能器15充壓；2YA通電吸合，換向閥1切換至右位，壓力油經單向節流閥5到平衡閥2左位，進入回轉缸7無桿腔，回轉缸向前運動；回轉缸7有桿腔壓力達到順序閥3調定壓力時，實現差動連接，回轉缸快速進炮。

保壓延時，回轉缸運行至出鐵口時，無桿腔壓力升高達到順序閥4調定壓力時，無桿腔液壓油回油箱；2YA失電，換向閥1回到中位，5YA失電，蓄能器與回轉缸7無桿腔接通，實現保壓。

快速退回，待打泥完成后，1YA通電吸合，換向閥1切換至左位，壓力油經單向閥節流閥6、單向順序閥4進入回轉缸有桿腔，實現快退；同時，5YA得電，蓄能器與回轉缸無桿腔斷開。

1.2 打泥缸運動

打泥缸前進，在回轉油缸保壓時，4YA得電吸合，換向閥8切換至右位，壓力油經單向節流閥9、液控單向閥11進入缸12無桿腔，打泥缸前進，單向節流閥10調節前進速度。

保壓，堵好口后，4YA失電，換向閥8回到中位，液控單向11實現保壓。

打泥缸退回，保壓完成后，3YA得電，換向閥切換至左位，壓力油經單向節流閥10進入打泥缸有桿腔，實現退回。

1.3 電磁鐵動作順序表（見表1）

2 液壓泥炮使用中的常見故障及原因分析

2.1 液壓泥炮在使用中的常見故障

系統壓力建立不起來，主要表現為系統在保壓工況時，系統壓力下降達不到保壓要求。

系統運動速度達不到設計要求，主要表現在回轉缸快速運動時，速度沒達到設計要求，退回不到位。

表1

系統在工作過程中伴隨有震動和沖擊的現象。

2.2 故障原因分析

2.2.1 系統設計缺陷產生的故障

高爐泥炮液壓系統屬于高壓系統，設計時采用進油節流調速和順序閥3、平衡閥2來控制回轉缸的運動速度和運動平穩性，未考慮對系統回油的控制和泥炮自重的作用，若節流閥流量調節過大，則回轉缸運動過快，若節流閥流量調節過小，則在慣性和自重作用下滑，通過節流閥的流量不能滿足回轉缸的運動速度要求，就會導致爬行現象。

回轉缸在保壓完成后，液壓油通過換向閥1的左位進入有桿腔，無桿腔的高壓油通過平衡閥2的右位直接回油箱，設計時沒有考慮高壓油能量的釋放過程，而是直接回油箱，液壓能突然釋放，導致系統產生震動和沖擊。

2.2.2 系統原件失效和泄漏產生的故障

回轉缸是用蓄能器15進行保壓，如果換向閥16出現泄漏，就會導致保壓時間不長；回轉缸是采用差動連接快速運動回路來實現快速運動，如果單向順序閥4卡住不能復位，有桿腔液壓油通過閥4回油箱，不能實現差動連接，回轉缸就不能快速前進；打泥缸使用液控單向閥進行保壓，如安全閥13失效或泄漏，就導致保壓失效。另外，液壓缸的泄漏，也會導致運動速度下降和保壓時間不長。

3 系統故障解決方案

通過對系統的故障分析，采用以下措施對系統進行完善和改進。

回轉缸進油節流調速改為回油節流調速。采用回油節流調速，由于有背壓力的存在，可以起到阻力作用，從而有效避免爬行現象，增加系統運動的平穩性；在平衡閥2的控制油路上增加單向節流閥，調節節流閥可以控制平衡閥2的換向速度，減少震動和沖擊。

采用限壓式變量泵保壓，壓力達到調定值時，泵的流量只需補充缸或閥的泄漏，因而，系統的功率損失較小，且能隨泄漏量的變化而自動調整輸出流量，因而其效率也較高。

在閥4、3之間增加1個兩位三通電磁換向閥，當回轉缸運行至出鐵口時，無桿腔壓力升高，換向閥換向與閥4接通，避免因閥4失效導致差動連接失效。

系統泄漏不可避免。對于液壓缸和液壓閥的內泄漏取決于密封、閥的結構形式、制造精度和配合精度，所以選用耐高溫、密封性能好的密封件，選擇經濟實用的元件。

改造后的液壓系統圖如圖2所示。

圖2 改造后的液壓系統圖

4 結語

高爐泥炮液壓系統通過以上改進后，系統運行平穩，回轉缸、打泥缸保壓穩定，能滿足工況要求。

[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.

[2]呂忠偉等. 高爐泥炮液壓系統的改進[J].液壓與氣動，2010.8

[3]馬曉芳等. 大型高爐泥炮液壓系統的故障分析及對策[J]. 梅山科技，2015.5