UOE 預彎邊機彎邊主油缸無法增壓故障分析及改進

1 設備簡介

預彎邊機 （C 成型機） 是UOE 大直徑直縫埋弧焊管生產線中的重要成型機組， 一般布置在銑邊機之后， U 成型機之前， 其目的是完成鋼板兩側邊部的預變形， 使邊部的彎曲半徑達到或接近所生產鋼管規格的半徑， 從而保證鋼管焊縫區域的幾何形狀和尺寸精度， 降低后續O 成型力，避免在O 成型后管坯呈梨形

。 寶山鋼鐵股份有限公司UOE 生產線中的預彎邊機， 從德國西馬克梅爾公司引進， 單側最大壓力為40 MN， 在生產長度18.3 m 的鋼管時， 最多的彎邊步數只有4 步， 大大提高了生產效率， 是目前世界上成型力最大、 步幅最少、 精度最高的預彎邊機

。

預彎邊機主要由對中裝置、 成型框架、 彎邊梁、 夾緊梁、 油缸、 中間提升輥、 鎖緊裝置、 運輸輥道、 液壓系統等組成。 預彎邊機主要操作包括入口鋼板對中 （保證鋼板中心和預彎邊機設備中心基本重合）、 鋼板輸送進入機架、 提升夾緊、 彎邊壓制和移出。 預彎邊機的壓制力主要由4 個彎邊主油缸提供， 彎邊梁通過2 個快速差動進給缸和4 個彎邊柱塞缸提升鋼板， 直到鋼板接觸到上模具。 在彎邊結束前， 夾緊梁保壓泵一直維持夾緊力 （夾緊壓力）。 同時夾緊梁繼續牽引下模具一起往上壓直到彎邊鋼板貼緊上模具。 這時彎邊主油缸開始增壓， 最大工作壓力為31.5 MPa。 在整個彎邊行程中， 彎邊梁同步控制系統可以防止彎邊梁出現傾斜， 當彎邊梁前后位置差10 mm 時，控制系統報警， 停止壓制。 當達到設定壓力時開始保壓。 在保壓結束時， 壓力釋放， 彎邊梁、 夾緊梁和鋼板向下運動。 彎邊梁和夾緊梁回到起始狀態， 開始鋼板下一步彎邊壓制。

2019 年6 月， 預彎邊機壓制時出現右側彎邊梁偏斜報警、 彎邊缸無法增壓至設定壓力值而無法壓制的現象， 多次對彎邊梁進行標定無法消除故障， 期間還出現一次高位油箱液位快速升高而噴油的現象， 同時壓制時右側彎邊梁出口位置有異響。

2 故障原因分析

彎邊梁液壓系統原理如圖1 所示， 彎邊壓制時油缸增壓至卸壓分四個階段。

（7）研發基于BIM的工廠信息化管理系統。信息化系統以MES（制造企業生產過程執行系統）為主，涉及 ERP（企業資源計劃）、WMS（倉庫管理系統）部分功能，為 PC構件工廠提供數字化工廠解決方案。涵蓋從構件深化設計、原料采購到成品發貨整個生產過程管理，打通上下游的業務流和信息流。

充液閥小油缸內活塞材料為銅， 既作為小油缸導向， 又是密封件載體， 但其與活塞桿是通過螺紋連接， 無法進行有效擰緊。 針對這種情況，提出兩項改進措施：

通過對換比例閥（1.2） 和閥（1.3）， 發現仍然存在相同的故障， 基本排除了比例閥（1.2） 和閥（1.3） 的問題。 用便攜式紅外線測溫儀檢測了充液閥閥體溫度， 發現充液閥 （2.0～2.2） 閥體溫度在44 ℃左右， 充液閥（2.3） 閥體溫度在50 ℃，明顯發熱， 基本判斷充液閥 （2.3） 沒有完全關閉、 存在壓力狀態下的內泄、 射流， 導致閥體發熱， 最終產生主油缸（3.3～3.4） 無法保壓的故障。

第三階段： 保壓。 加壓至設定壓力后， 閥（1.0） 線圈b 繼續得電， 4 個充液閥 （2.0～2.3）持續關閉狀態； 閥（1.1）、 閥（1.4） 線圈b 繼續得電， 快速缸保持壓力， AB 腔互通， 兩個快速缸隨動； 閥 （1.2）、 閥 （1.3） 右側線圈繼續得電， 主缸壓力保持不變。

2019 年7 月3 日， 利用定修時間， 對充液閥 （2.3） 進行在線更換， 并對下機的充液閥進行了解體檢查， 充液閥結構 （充液閥型號SKF200.A.O.G.M.10， 通徑200 mm， 單重165 kg）如圖4 所示， 主要由閥桿、 閥體、 銅導向套、 銅活塞、 小缸筒、 小缸后法蘭蓋等組成， 充液閥閥桿與銅活塞之間通過螺紋連接， 密封面為閥體和閥桿上的兩個錐面， 由小缸套、 小缸后法蘭蓋、銅活塞等組成的小油缸使兩個錐面緊密貼合或打開， 來連通彎邊主油缸下腔和高位油箱。 充液閥的使用在一定程度上可大大減小液壓泵的排量，提高液壓缸的運動速度

。

解體時發現， 錐形密封面沒有明顯腐蝕剝落現象， 不會影響密封效果， 但充液閥內小油缸銅活塞和閥桿的螺紋連接松動 （用手可轉動）， 活塞螺紋行程有明顯后退， 未與活塞桿擰緊， 如圖5所示。 若銅活塞和閥桿的螺紋連接松動， 隨著閥頻繁打開關閉， 銅活塞螺紋不斷回退， 銅活塞頂到小油缸后法蘭蓋， 使閥桿前端錐形密封面與閥體密封面產生間隙， 密封狀態如圖6 所示， 達不到密封效果， 從而主油缸增壓時高壓油不斷泄漏至高位油箱（這也解釋了高位油箱液位快速升高而噴油的現象）， 最終導致右側出口油缸無法建立壓力， 不能正常彎邊壓制。 因此， 銅活塞內螺紋松動回退是該故障的主要原因。

在同軸諧振單元設計時,必須滿足高功率容量、低損耗、合適的特性阻抗。在以a,b分別為傳輸線內外直徑時,其功率容量與半徑之間關系如式(2)所示:

第二階段： 增壓。 當彎邊梁模具接觸到鋼板后， 閥 （1.0） 線圈b 得電， 4 個充液閥 （2.0～2.3） 關閉； 閥 （1.1）、 閥 （1.4） 線圈b 繼續得電， 快速缸繼續加壓至20 MPa 左右； 閥（1.2）、閥（1.3） 線圈b 得電， 主油缸內逐步建立壓力，根據工藝需求加壓至設定壓力值。

隨后拆除主油缸 （3.4） 和閥臺間的高壓進油管， 封堵該油缸進油口及相應閥臺出油口，調整電氣相關感應開關后， 采取3 臺彎邊主油缸壓制， 臨時恢復了生產， 恢復生產后的壓力曲線如圖3 所示， 彎邊主油缸 （3.1～3.2） 壓力可增至20.2 MPa， 彎邊主油缸 （3.3） 壓力可增至19.7 MPa， 升壓、 保壓正常， 每步壓制從開始到結束時間約15 s 左右。 這也進一步驗證了充液閥（2.3） 內泄漏是本次故障的主要原因。

通過對主油缸 （3.1～3.4） 的壓力進行監測，監測點為MA1.12 （對應主油缸3.1～3.2）， 監測點MA1.34 （對應主油缸3.3～3.4）。 壓制異常時的彎邊主油缸壓力曲線如圖2 所示， 右側彎邊主油缸（3.1～3.2） 增壓至7.1 MPa 左右， 彎邊主油缸 （3.3～3.4） 增壓至4.8 MPa， 此時彎邊梁已發生傾斜報警， 彎邊主油缸 （3.1～3.2） 能保持壓力， 維持在7.1 MPa 左右， 而彎邊主油缸 （3.3～3.4） 無法保壓， 壓力迅速降至零。

（3）連續性。根據開發生產資料、操作成本和評估日油價等，每年要定期進行兩次剩余經濟可采儲量評估，并將評估結果正式對投資者披露。

第四階段： 卸壓下降。 閥 （1.2）、 閥 （1.3）線圈a 得電， 主油缸（3.1～3.4） 進行卸壓， 卸壓后閥（1.2）、 閥（1.3） 失電回到中位； 待主油缸卸壓完成后， 閥 （1.0） 線圈a 得電， 充液閥（2.0～2.3） 打開； 閥 （1.1）、 閥 （1.4） 線圈a 得電， 快速缸下降， 并帶主油缸一同下降， 主油缸內液壓油通過充液閥回高位油箱。

3 改進措施

第一階段： 快速上升。 閥 （1.0） 線圈a 得電， 4 個充液閥（2.0～2.3） 打開（充液閥可實現從油箱往液壓缸快速補充油液， 以免出現吸空現象

）； 閥 （1.1）、 閥 （1.4） 線圈b 得電， 兩個快速缸（3.5 和3.6） AB 腔互通， 差動快速上升，并帶動彎邊梁快速上升， 高位油箱 （7.0） 往4個主油缸 （3.1～3.4） 快速注入液壓油， 此時主油缸內無壓力， 兩個快速缸內壓力為4.5 MPa 左右， 約提供400 kN 的上升推力。

（1） 閥桿和銅活塞的螺紋連接部分用清洗劑清洗后， 涂抹強力緊固膠， 再用工具擰緊；

寓言是一種具有悠久歷史的文體，大多形制簡短卻極具內涵，因此中國語言學家嚴文井把寓言比作魔袋，而“一花一世界”“一葉一乾坤”是佛教對其的褒獎。寓言是我國燦爛文化遺產的重要組成部分，流傳廣泛而飽含智慧。由著名的文學翻譯家夫婦楊憲益和戴乃迭先生共同翻譯的《中國古代寓言選》中共選錄寓言120篇，主要來自《列子》《莊子》《戰國策》《新序》《漢書》《淮南子》和《雪濤小說》。120篇寓言的題目，其中46個通過直譯基本達到原語與目的語的完全對應的效果，而對于另外74個題目的翻譯，譯者為了克服種種語際障礙而采取了若干變通的譯法。

（2） 在銅活塞側面加工一個M6 的頂絲孔，銅活塞與活塞桿擰緊后， 擰入M6 的銅質頂絲，防止銅活塞螺紋松動后退。

3.中式英語：由于英漢表達的差異，有些人受漢語思維影響較大，經常會寫出不地道、甚至不符合英語表達習慣的句子。

4 結束語

通過兩種簡單實用的防松改進措施， 合理有效解決了銅活塞松動回退的問題， 修復改進后的充液閥未再出現同類故障。 利用停機時間， 積極推廣應用至預彎邊機其他7 套充液閥， 取得了良好的效果。

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