1780熱軋產線除鱗系統故障分析與改進

周少見，趙　磊

（河鋼集團承鋼公司 板帶事業部，河北 承德067102）

1　前言

高壓水除鱗系統設備是熱軋線關鍵設備之一，目的是在軋制過程中運用高壓水除去帶鋼表面的氧化鐵皮，減少軋制難度，提高帶鋼表面質量，其設備性能優劣直接影響軋制產品質量和生產順行。

承鋼1780熱軋生產線于2008年建成投產，設計年生產熱軋鋼卷330萬t，整條生產線主要設備包括：3臺步進式加熱爐、1架二輥立輥軋機、1架四輥萬能粗軋機、熱卷箱、飛剪、四輥精軋機F1-F7、層流冷卻設備、兩臺卷取機、步進梁運輸設備等。全線高壓水除鱗點包括：爐后高壓水除鱗裝置（2組集管）、粗軋機高壓水除鱗裝置（1組集管）和精軋機前高壓水除鱗裝置（2組集管）。工作介質采用0.8 MPa的濁環中壓水，通過自清洗過濾器后被吸入高壓離心泵，輸出的高壓水一部分通過止回閥、液動閘閥及最低液面閥充入高壓蓄能器儲存，另一部分通過除鱗噴射閥送到除鱗裝置實現對鋼坯的除鱗。

2　除鱗系統故障及解決措施

除鱗系統形式為電機、液力耦合器、離心泵、蓄能器組合。其中：除鱗系統水泵機組共4套，工作模式為3用1備；高壓泵出口設置止回閥、液動閘閥和最小流量閥；蓄能器組由2組氣罐和1組氣水罐組成（均為8 m3），其出口設置液動閘閥和最低液面閥與高壓水管路相連，且均為液動控制。蓄能器的作用主要是消除多個除鱗點同時工作時系統壓力的波動。

生產線投產后，除鱗系統設備日趨穩定，但發生較大的事故有以下兩種情況：1）供電系統故障導致蓄能器出口液動閘閥和最低液面閥沒有及時關閉，造成高壓罐內水和壓縮空氣通過管路從除鱗噴射閥流出，導致恢復時間較長。2）最低液面閥在正常生產過程中頻繁關閉。對以上事故，技術人員對除鱗系統原理、結構組成及供水形式等方面進行了研究與分析，并找出問題所在，提出了解決措施。

2.1　最低液面閥工作原理

最低液面閥是泵—蓄能器系統中重要的安全元件，安裝在蓄能器出口，為高危系統提供了可靠的安全保障。主要由液壓缸、閥座、閥體、閥套、彈簧、放氣閥等構成。在正常工作中，由PLC控制電磁閥通過液壓缸作用使閥門處于打開狀態，實現高壓水管路和蓄能器聯通，向蓄能器充液或向除鱗點補充水進行除鱗工作。最低液面閥打開的條件是除鱗泵處于聯動工作狀態，最低液面閥先導控制電磁閥得電液壓缸上頂，當最低液面閥下腔的壓力（管路）升至接近上腔（蓄能器）壓力時，閥門才能借助液壓缸的壓力打開，否則打不開。

一旦主管路破裂泄漏或因為某種原因迅速失壓時，蓄能器瞬時排放的巨大流量所產生的液動力將使閥門在控制電信號來之前就能克服液壓缸的推力迅速關閉，從而防止蓄能器漏氣造成嚴重的事故。最低液面閥在正常關閉時，先導控制液壓電磁閥斷電，液壓缸泄壓，由一直作用在缸桿下伸截面上的液壓力和彈簧力來保證閥門完全閉合［1］。

2.2　壓縮空氣跑出原因分析及解決措施

最低液面閥未能及時關閉，致使壓縮空氣跑出，分析原因為：1）停電導致除鱗控制系統信號全失，在液壓油泵停電后蓄能器出口的液動閥和最低液面閥保持在工作狀態沒有關閉。2）現場除鱗噴射閥有5個，均有不同程度的泄漏，經過檢測計算，5個噴射閥的泄漏量為0.038 m3/s。此泄漏量雖不能引起最低液面閥事故關閉，但長時間停電狀態會造成水罐中的水全部噴出，氣體溢出，壓力罐壓力過低。3）現場控制最低液面閥動作的是雙線圈的電磁閥，在失電時沒能自動關閉。

解決措施：1）加強噴射閥的管理，泄漏超標及時組織處理。2）調試安全切斷閥，保證其安全功能，并在除鱗液壓系統新增40 L蓄能器2個，確保斷電后靠蓄能器的液壓動力源將最低液面閥、液動閥可靠關斷。3）改造最低液面閥的控制閥組，由雙閥頭兩位四通電磁控制閥改成單閥頭兩位四通電磁控制閥，讓最低液面閥得電打開，失電關閉，防止在事故停電時最低液面閥不能可靠關斷。

2.3　液面閥頻繁關閉的原因分析及解決措施

在正常軋鋼過程中，除鱗系統管路壓力從20 MPa突然下降到5 MPa，最低液面閥關閉，即使將除鱗系統重新聯動手動打開最低液面閥，工作一段時間后最低液面閥依然關閉。通過觀察系統曲線，發現管路的壓力在所有泵降速完成后迅速下降，而蓄能器的壓力沒有下降。從下面幾個方面進行檢查：1）管路是否有大面積泄漏，通過檢查除鱗管路及除鱗噴射閥，發現管路正常，無泄漏。2）生產線除鱗系統有4套除鱗泵，3用1備，為了確認哪個止回閥出現故障，采用1次停1臺除鱗泵的方法，并配合現場觀察，排除了止回閥影響最低液面閥關閉的因素。3）最低液面閥的先導控制電磁閥頭及電氣線路是否存在問題。在檢查更換了線路和電磁閥線圈之后，故障依然存在，則電氣原因也排除。

在排除上面因素后，在PDA監控里加入了蓄能器和管路的壓力信號。通過現場觀察和分析，發現是最低液面閥關閉在前，管路系統壓力下降在后，這個過程中PLC控制的閥頭輸出信號一直存在。能造成此現象的原因有兩個：一是電器元件方面（已排除）；二是液壓系統方面。在確認是液壓系統原因造成最低液面閥關閉后，開始檢查液動換向閥、液壓缸和液壓泵站。在排查過程中發現液壓站工作泵出口電磁卸荷閥突然得電卸荷現象，電磁卸荷閥得電后液壓站系統壓力迅速降低到2 MPa左右，這是造成最低液面閥關閉的直接原因。之后檢查程序發現，泵出口電磁卸荷閥打開的條件是泵出口壓力＞16 MPa，關閉的條件是壓力＜6 MPa，于是在PDA中加入液壓系統壓力，發現系統壓力存在周期性波動，周期為30 s，壓力最高到17 MPa。為了保證生產的順利，臨時將電磁卸荷閥閥頭拔下，最低液面閥不再自動關閉［2］。

針對調速液壓油系統壓力不穩定制定以下措施：1）切換備用泵，檢查下線泵壓力不穩定原因。2）重新調整液壓泵出口減壓溢流閥。3）經檢查泵及閥類的樣本得知，電磁卸荷閥的作用主要是防止液壓泵在啟動過程中因為過載引起事故，于是重新修改電氣程序，將電磁卸荷閥控制改為泵啟動時電磁卸荷閥得電，得電20 s后自動斷電，這樣就防止液壓系統不穩定造成最低液面閥頻繁關閉。

3　實施效果

措施實施后，除鱗系統運行穩定，消除了最低液面閥未及時關閉或異常關閉的隱患，提高了技術人員對設備的管控能力，降低了設備故障，保證了熱軋生產線的順行。