軋鋼機液壓系統故障及應對措施分析

魏洪濤

（萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼有限公司板帶廠，萊蕪 271104）

1 保障軋鋼機液壓系統安全的概念和意義

我國軋鋼機液壓系統的整體水平與歐美發達國家相比，仍然有較大差距，這在很大程度上限制和制約了中國精細工程液壓機械產品出口。提升工程液壓機械的實力，不僅僅在國際化方向發展，轉變大型化、連續化、高速化、自動化、功能多樣化的生產要求是現下我國相關生產體系的統一發展方向。液壓機械設備的“大腦”取決于液壓系統的良好運行，一旦發生故障，難以預計的經濟損失將遠大于現實生活所能接觸到的價值。軋鋼機液壓設備組成的液壓系統的領導元件是具有重要地位的核心配件，其故障將不僅僅是造成設備癱瘓，而且會導致機械壽命縮減，因此，需要保證機械液壓設備的正常工作。

2 造成軋鋼機液壓設備故障的問題

2.1 設備監控制度落后及處理辦法

國外進行液壓機械故障診斷的尖端國家多選擇用電子信息技術作為監控手段，用人工智能技術、現代仿真理論和網絡維修為界點，構建起在線維護平臺、智能管家診斷手段，打破監控人機分離困難的問題。但我國對此方面仍處于研發階段。以北美為首的工業化發達則國家認為，信息化和智能化可在本世紀20年代以后在軋鋼機液壓機械的信息化和智能化方向投入實際使用。如開發的裝載智能機都安裝有人工智能監控系統，用以監控機械內的液壓缸的液面高度、機械液壓油溫和壓力等在內的多項參數。不僅具有故障診斷能力，還可向總機發出報警信息的系統在國外大型無人流水作業時取得優異的故障診斷和作業狀態監控成績。相比之下，中國國內軋鋼機液壓機械故障頻繁發生，診斷技術仍采用傳統人工監控。針對這一情形，國產的許多大中型機械生產商在吸取國外核心技術的基礎上采用研發了我國特色的液壓設備，例如，基于海爾集團的遠程電子監控故障診斷平系統。面對易燃、易爆的工作運轉情況，及時開展故障會診，將有害物質及時遏制，并對此作出故障的反思總結。液壓缸的重量、體積影響了其慣性力度、功率效率、工作狀態模式，依據此類液壓電子設備可實現大范圍內的無縫快速調控。

2.2 設備外在環境影響下的故障問題及處理辦法

由于機械液壓系統本身具有封閉性，在通電作業的過程中直接觀察差性，比熱容過大的參數易導致其故障多發，金屬容器和運輸管道的隱蔽性低等原因，使軋鋼機液壓系統故障診斷頻率高發。據數據統計，由于人為的操作因素導致在工程作業中34%以上的故障都是由液壓不穩造成的。因此，如何保證軋鋼機機械液壓系統的安全運行，已經成為業界的一個公共安全共識。

傳統流水作業在進行作業時總是忽視設備管道的管理，從而導致設備發生故障時高速流體對壁管的沖擊過大，以致摩擦力度不斷加大，在沖刷力度無法人為控制的結果下發生故障，造成更大的經濟損失。據統計，我國軋鋼機機械故障發生率中，液壓系統管孔故障占15%～35%，遠高于發動機故障，甚至導致傳動系統故障。而在現實環境中，我國工業多在珠三角洲等發達地區，但造成設備故障的絕大多數原因中65%以上的問題來自于壁管破裂，導致實際維修時間占作業時長11.3%以上。由此可見，在嚴寒的季節對軋鋼機液壓系統進行保障，不僅僅是監測一項工作。更為重要的是，保證液壓缸的價值、液壓系統的正常工作，一個恒溫的作業環境尤為重要。

2.3 維修保障工作的不到位及處理辦法

在軋鋼機機械的日常維修工作中，液壓配件裝卸不當造成的故障占有很大比例。在發動機的故障中由此引發的后續問題比比皆是，由于液壓缸密封件的封閉效果取決于液壓系統的液面壓力，因此，作業裝置維修不當容易發生重大故障。在整個液壓系統故障中占比13.7%或15.2%。由于零部件長期使用，在容積內部傳動元件過程中，摩擦磨損會導致密封體積擴大，進而導致內壓升高，液壓缸內的熱傳遞能量不斷增強，是造成軋鋼機液壓系統故障的原因之一。因此，為使軋鋼機減少損耗，延長適用壽命，必須長期維修、更換使用了各種密封條件高的元件。但由于軋鋼機老化程度快，在裝配時容易發生工人貼合不嚴密，造成元件突發失效，液壓缸內泄漏或外泄漏的情況發生，嚴重時會導致環境污染。

對此，在更換全自動、半自動的工程機械配件時，當其嚴格符合液壓系統的規范要求，尤其是當液壓系統動力源損壞時，采用安裝工具要盡量減少液壓閥等銜接部位的管頭數量。對于比較明顯的外泄漏部位可通過使用油脂潤滑減少摩擦損傷。對于內部不易發現的內泄漏，保障工作可以采納改善液壓缸的密封件材料，加大回油管上的流量沖擊力度的安全性，通過檢測液體流速效率來判斷是否存在內泄漏問題。

2.4 元件材料使用不當及處理辦法

材料腐蝕是液壓系統的常見問題，但高精度的機械軋鋼機價格昂貴，在工程系統的串接下，安全運輸無形中增大了系統的壓力，進而易發生損失。但安裝高精密的元件有利于減少震動引起的故障。根據液壓壓力信號的反饋，沖擊力度流量過大的機械使用加工較簡單的原材料比價格昂貴的配件使用壽命更短。然而，根據流體傳動理論可知，液壓內泄漏會影響液壓缸動態壓力上升速度。因此，設計時適用膨脹效果好、密封效果高、精密系數大的機械液壓設備，可能會在液壓缸內泄漏發生故障時將損失降到最低值。而實際上，我國部分企業采用價格相對便宜的設備，導致事故不斷發生。這遠不是壓力信號能夠阻止的。在容易受到液壓控制薄弱的環節更要加大金屬材料的延展極限，減少內部設備損害的影響。

另外，通常在箱面的結合處，減少壓力是安全信號預防內軋鋼機故障的主要措施。接合面不平整是造成機械液壓設備大故障一個關鍵問題。質量不合格，制造缺陷加大了使用磨損力度，因此從使用不合質量的機械液壓設備造成的故障分析來看，最常見的問題是材料組織密度大、壁孔斷裂易出現氣孔等。通過保養設備的外在特征，如加大保養最大值、減少磨損最小值、保持恒溫值，可有效提高設備的使用頻率值。根據峰值計算，絕大多數故障特征采用一些簡單保養方法，如果使用得當，會取得較好的效果。事實上，平常采用此類方法進行進行故障診斷多是具有一個直觀分析能力的大型企業。對于企業效益參數值低，分布在我國三、四線的城市工業體系落后的小企業，隨時代進步卻依然無法采用高精密儀器，可以直接利用的往往是大型企業淘汰的機械液壓設備。面對出現的故障，無法及時更換的問題中，許多問題是由于設備低配及修理手段不全面，而且更新換代周期緩慢，如二手液壓缸和液壓馬達的重復使用，在作業時導致故障頻率增大。因此，液壓設備與企業效益掛鉤，使用安全性能高的精密儀器，減少機械液壓設備的泄露，是減少故障的第一注意事項。

3 結語

本文從采取預防和后續處理方面系統討論了關于如何處理軋鋼機液壓設備故障的一些方法。重點對對軋鋼機液壓機械內如何正確使用設備系統作出了簡單闡述，全面分析了軋鋼機設備內部因壓力上升或下降速率會受到信號處理的影響。因此，可根據“數形結合”思想，舉一反三地對壓力信號和位移信號分別進行分析，排除故障導致漏量的各種因素，將所得數據歸一化處理，該處理結果有利于指導實際工程應用，構建“軋鋼機械液壓缸故障應對系統”，實現軋鋼機械液壓故障的有效性處理。

[1]黃志堅，袁周.液壓設備故障診斷與監測實用技術[M].北京：機械工業出版社，2005：10.

[2]谷立臣.機械信號處理及應用[M].西安：陜西科學技術出版社，2000：7.