熱軋精軋階梯板液壓控制及故障分析

楊尚鋼 王毅俊

摘?要：現在對熱軋帶鋼產品厚度、寬度等質量指標的重視。精軋機階梯板是熱軋線軋制線調整的重要設備，能實現軋輥更換和匹配的自由組合，以便提高產品產量和質量。本文是針對其的液壓控制系統及常見故障的分析和處理。

關鍵詞：精軋機;階梯板;液控閥

某鋼廠1580熱軋精軋階梯板作為精軋機換輥標高調整的重要設備，其主要功能是通過移動階梯板液壓缸位置來調整對應階梯板厚度，以補償軋機工作輥和支撐輥輥徑磨損減小而帶來的軋制線變化，從而實現在軋輥輥徑自由變化組合的情況下，保證軋機軋制線在正常范圍內，實現軋制多種規格品種的正常穩定性。

1 階梯板平移液壓裝置介紹

精軋機兩側的不同厚度階梯板按照厚度進行區分，由薄至厚安裝在階梯板平移框架內部，并通過安裝于機架傳動側的液壓缸進行位置調整。

在液壓缸的無桿腔裝有位移傳感器，在階梯板平移的過程中，液壓缸動作的位置控制，都是依靠位置傳感器檢測到液壓缸活塞桿位置來進行控制的，整個控制過程中，在傳感器與PLC系統的閉環控制下，當設定位置與反饋位置做偏差后，對相差值進行PI調節控制給定量，通過液壓比例閥的開口度調節得以實現階梯板位置的穩定控制。

液壓系統回路上的互鎖型液控鎖作用是分別與液壓缸兩腔相連通，能保住液壓缸兩腔壓力，控制平移動作的穩定性，起到減壓防震的作用。

2 階梯板平移液壓系統故障描述

在正常生產計劃下，執行自動換輥控制，突然出現F2上階梯板液壓缸平移動作從5號位往0號位移動出現不動作現象，在人工手動干預動作，如此反復兩次后，設備維護人員對階梯板本體機械設備、平移液壓缸和液壓膠管進行檢查未見明顯異常，同時在液壓閥臺對液壓缸兩腔壓力進行測量比較，發現每次動作時壓力都有波動，根據這一情況，停止該閥臺壓力油，卸掉系統壓力后，重新送油恢復系統壓力，其液壓缸恢復正常動作，此類故障在此后偶有發生，但是通過停送液壓系統，都能快速恢復正常，為了查出其根本原因，現對其進行系統分析。

3 階梯板平移液壓系統故障原因分析

（1）從電氣傳感器采集數據入手，根據故障時，F2上階梯板平移液壓缸內部的位置傳感器反饋的數據曲線，可以清晰明確的發現，液壓缸位置在動作的過程中，突然出現動作曲線脈沖值變化異常時，由于PLC系統由對機械動作的保護性控制，停止對階梯板平移位置動作命令的給定值，液壓比例閥開口度回到零，在知悉設備狀況的前提下，通過調整閉環控制的PI參數和給定響應時間，并結合實際動作的比例閥給定值和位置反饋量，確認當前設備狀態與電氣參數的耦合關系，以保證動作過程的穩定性。

（2）為了能找出此設備故障的真實原因，安排檢修周期在此液壓缸兩腔，都安裝了壓力傳感器，并做好數據監控，以方便對液壓缸平移動作時，對液壓比例閥開口度與壓力值的對應關系分析，在比例閥動作的情況下，其預判斷，如下：

①若是兩側都沒有壓力，則從液壓系統比例閥入手;

②若是一腔壓力較高，而另一腔無壓力，則從階梯板機械設備入手;

③若是兩腔壓力都較高，而輸出力抵消，則是回油不暢，屬于液壓系統其他問題。

（3）安裝完畢后，在夜班再次出現換輥時F2上階梯板平移液壓缸動作異常的情況，根據其相關檢測數據分析，當液壓比例閥閥芯動作命令發出之后，其壓力傳感器反饋的無桿腔和有桿腔壓力就能在0.5秒分別到達9MPa和19Mpa，結合液壓缸無桿腔面積100mm和有桿腔面積50mm，來計算此時液壓缸平移動作的作用力，如下：

F?無桿?=壓力*作用面積=9*3.14*50?2=70650N

F?有桿?=壓力*作用面積=19*3.14*（50?2-35?2）=76066N

由上所計算的液壓缸兩腔作用力都約為7噸，相抵后輸出力太小，判斷是回油壓力太大，由此判斷出是回油不暢，需要查找液壓系統問題。

（4）根據以上的數據分析，并結合液壓系統原理圖，由于液壓系統中，回油管路上只有一個互鎖型液控鎖，對其進行更換處理，檢查更換下的閥芯，發現其內部控制油孔內有堵塞的顆粒狀異物，結合整個故障現象，與之前相關聯事故的停送油動作恢復正常的現象，以及液壓缸兩腔受力分析，可以明確是由于此閥芯出現卡阻，而導致液壓缸平移動作速度出現異常。

4 結語

通過本次故障的分析，對于著眼點的判斷是至關重要的，現將此類故障問題總結如下：

（1）當事故發生后，可以通過電氣設備所監控的檢測傳感器信號來對比分析，尤其是PLC控制系統液壓比例閥給定信號和液壓缸內部的位置傳感器檢測數據的對應關系，對于事故判斷起到重要的導向作用，在此基礎上結合機械設備動作情況和增添輔助性的兩腔壓力傳感器反饋數據，能夠將事故分析與理論作用力相結合，能更好的掌握設備狀態下的情況，便于處理各類故障。

（2）這次故障問題現象也頗為奇怪，初期誤判更換液壓比例閥，對于事故處理分析起到誤導，在這種情況下，作為設備維護人員要保持良好的心態，要充分發揮電氣傳感器監控數據，還要結合液壓原理圖來分析判斷，像這種疑難事故，更需要機電液三專業通力合作分析，同時在處理故障的過程中，也要利用應急處理預案，才能事半功倍解決問題。

（3）油品清潔度不好，管路中有細微顆粒卡閥。這次事故是由于液壓系統的互鎖型液壓閥閥芯卡阻所導致的，通過對此閥組內部油液取樣，送廣研所做油樣檢測，發現油品清潔度不好，含有細微顆粒，正是造成閥芯卡阻的罪魁禍首，結合事故發生前后，處于檢修作業更換對應液壓缸兩腔膠管后，明確是更換液壓膠管導致油液污染，這次故障的教訓，應讓設備維護人員警醒，嚴把檢修質量關才是維護保養設備正常運行的關鍵措施。

處理任何故障問題，只有經過多專業的協同作業，以及綜合分析判斷，才能準確及時地找到故障排除問題，保障生產順利進行。

參考文獻：

[1]雷天覺.新編液壓工程手冊.北京：北京理工大學出版社，1998.

[2]張利平.液壓氣動系統設計手冊.北京：機械工業出版社，1998.