螺紋軋鋼廠液壓設備故障診斷技術的研究

楊有貴

（福建羅源小蕉軋鋼公司，福建 福州 350600）

隨著我國金屬加工技術的不斷進步，現代鋼軋廠都采用軋制速度快、產量高、質量好的自動化生產設備，其中液壓設備以其元件結構簡單、壓力大、適應性強的優點，可以進行多方位的靈活布置，能夠滿足壓制各種不同工件的要求，在螺紋軋鋼廠中發揮著重要的作用。但是由于液壓系統長期處于高壓力的運轉下元件容易發生損壞，以及惡劣的工作環境或操作失誤等原因造成液壓系統會出現各種故障[1]。

因此應加強液壓設備的運行管理工作，對液壓系統開展經常性的狀態監測和故障早期預測診斷，運用液壓故障診斷技術與計算機網絡技術相結合的診斷技術，及時發現故障并采取快速有效的維修措施，保障液壓系統安全穩定的運行。螺紋軋鋼廠液壓系統良好的穩定性和可靠性，不僅能夠保證軋機正常運行，有效提高生產加工的效率和產品的質量，還增加了企業的經濟效益。同時在液壓設備上建立狀態監測點，對設備進行數據的采集、分析與研究，快速準確地診斷故障，減少或避免了事故的發生，提高設備的利用率和運行周期，延長了設備的使用壽命，液壓設備故障診斷技術的研究與實施，保證了螺紋軋鋼廠生產加工的安全穩定性[2]。

1 螺紋軋鋼廠液壓設備故障診斷研究

螺紋軋鋼廠在軋鋼工作中，軋鋼機的液壓系統正常穩定的運轉，是保障生產加工良好的工作質量和高效率的關鍵。液壓設備在運轉過程中，由于設備元件的損壞、外界壞境的干擾、頻率等因素，導致設備出現漏油、發熱、振動和噪音等一系列現象，導致液壓控制系統失效無法正常工作。因此在對液壓系統的運行狀態進行故障診斷時，應對故障產生的原因、性質和發生的部位進行仔細的檢查和分析，對故障進行及時的監測和診斷[3]。液壓系統狀態檢測與故障診斷的主要通過采集信號，對采集的信號進行分析處理，并對整理的信號特征進行提取。最后對提取的信號狀態進行模式識別與分析，正確診斷故障發生的位置、性質和原因，采取及時有效的處理措施[4]。

1.1 液壓系統運行中各信號分析

1.1.1 振動信號特征

液壓系統在運行中，由于機械轉動部件和液壓系統自身的工作狀態，會引發不同程度的頻率振動和噪音，影響工作質量和效率。不同部位產生的摩擦存在的振動信號差別較大，如碰摩故障的局部摩擦力產生的振動頻率變化快，摩擦力沖擊性較強，在摩擦振動中會形成結構復雜的幾何圖型。而且這種摩擦力振動狀態會隨著時間的變化出現分形的變化，具有振動信號復雜、沖擊性強、非線性變化的特征。因此針對設備的工作狀態和實際運轉速度產生的摩擦力，所形成的不同振動響應頻率，采用液壓系統狀態檢測與故障診斷的技術，進行對設備故障和正常狀態的振動信號特征的精準提取與分析。

1.1.2 壓力和流量信號特征

液壓泵是液壓系統中把機械能轉化為液壓能的動力元件，負責輸出一定壓力和流量的作用。當流體受到外界因素干擾產生不穩定狀態，或者液壓泵出現磨損、泄漏、壓力不足以及系統中某個執行件出現故障時，都會導致系統輸出的壓力信號和流量信號不穩定，存在多種頻率成分、寬度、連續譜的復雜信號，并在一定的尺度范圍內具有分形特征。根據壓力信號紊流分形的特征，采取對脈動壓力信號時間序列的空間維數進行計算，用線截法從壓力信號推求等壓面的維數值。通過求取結果可以發現，等壓面維數與不同壓力值和壓力脈動的概率密度分布一致，而且會隨著它們的變化產生分形，流量信號跟壓力信號的特征相似，也具有分形特征。

1.2 液壓缸振動檢測

液壓缸是液壓系統中負責將液壓能轉換為機械能的執行元件，液壓缸與液壓泵都屬于動力輸出設備，在軋機液壓系統中具有同等的重要作用。如果液壓缸出現內、外泄漏、液壓缸不動作、液壓缸爬行以及誤操作等各種突發故障，會導致設備出現異常甚至停機的現象，嚴重影響軋鋼廠的工作效率。因此應加大對液壓缸的維護檢測工作，利用電感檢測器結合信號處理與智能診斷法，能夠及時準確地找出液壓缸的故障原因。

（1）當液壓缸整體發生振動時，應及時檢測活塞桿與缸筒是否卡住，或是液壓缸堵塞導致的液壓缸誤動作而引起的振動；

（2）由于活封密塞損壞出現縫隙，就會發生漏油現象，導致密封性不好影響系統的壓力穩定，造成液壓缸發生振動故障；

（3）如果液壓缸潤滑不良接觸面壓力過高造成機械摩擦聲，或者液壓缸內進入空氣就會導致活塞出現爬行或振動的故障。

1.3 液壓系統異常動作檢測

（1）針對液壓系統存在的異常動作進行檢測表示正常；（2）對開停節流閥進行檢查；

首先檢測液壓缸的方向運動速度、液壓泵排出的流量和其他元件及管路是否存在異常動作，如果沒有則，如果這兩個閥在工作臺左右移動過程中沒有異常動作，就表示無故障；

（3）把主溢流閥的壓力由12MPa 進行至18MPa的調高，如果未發生漏油等系統異常，就表示正常；

（4）檢測工作臺換向閥的磨損情況以及內部磨損情況，未發現漏油情況，則表示換向閥無故障；

（5）對換向閥進行檢測，用手動的方式推動閥芯在閥孔中左右移動，控制液壓缸左右運動，以檢測管路是否堵塞或卡死，如果沒有變化就表示正常，完成液壓系統異常動作的檢測。

2 結論

針對螺紋軋鋼廠液壓設備存在的故障進行分析與研究，根據振動原因產生的復雜多樣性，從整體上對系統進行分析，采取液壓系統狀態檢測與故障診斷的技術方法，實現了對液壓設備全方位的檢查與診斷。

不僅避免或減少了故障的發生，保證了液壓系統正常穩定的運行，同時還提高了工作效率和產品質量，增加了企業的經濟效益。液壓系統故障診斷技術具有智能性、高效性和精準性的優點，融合多種先進的技術手段，可以將維修范圍和維修難度降到最低或最小，有效維護了液壓系統的工作狀況，提高了鋼制品生產加工的產量和質量，促進了螺紋軋鋼廠未來的美好發展前景。