斗輪式取料機俯仰機構故障分析及處理預防

縱文達，周曉冬，夏 強，李國良，李乾坤

(中天鋼鐵集團有限公司特鋼公司燒結廠，江蘇 常州 213000)

0 引言

冶金行業燒結廠的原料單元是輸送、存儲、中轉、供應原輔料的源頭工序，作為原料場最主要的設備，取料機是一種高效率的對散狀物料進行連續取料作業的設備，主要用于鋼廠、港口、冶金、礦山、化工等部門的原料場或其它散狀物料的取料作業。一般形式為懸臂斗輪式，其主要結構包括斗輪機構、回轉機構、俯仰機構、行走機構、懸臂皮帶、鋼結構以及一些電器及輔助裝置。

某公司斗輪取料機為QLZ1200·51.5型，設備形式為活動配重平衡式，額定取料能力為1 200 t/h，取料料堆高度范圍為軌下0.65 m至軌上12.35 m，裝機總功率350 kW。作為取料機最主要的部位，其俯仰機構為液壓形式，液壓缸為雙只雙向，液壓缸活塞桿上部通過上鉸軸支座固定在取料機懸臂主梁上，液壓缸鋼筒底部通過下鉸軸支座固定在回轉平臺上，通過液壓系統驅動控制液壓缸活塞桿的伸縮往復運動，從而實現取料機懸臂與回轉平臺的俯仰運動(見圖1)。該取料機俯仰角度為-7.95°～6.89°，俯仰速度≤5 m/min，液壓系統最大工作壓力為16 MPa。

1-懸臂主梁；2-回轉平臺；3-液壓缸；4-上鉸軸支座；5-下鉸軸支座圖1 取料機俯仰油缸布置圖

1 常見俯仰機構故障分析判斷

1.1 俯仰機構失效不動作

QLZ1200·51.5型取料機在取料過程中，時常會出現無法進行俯仰動作的故障，根據斗輪取料機的結構及俯仰原理，結合現場設備的運行情況進行檢查、會診、分析，判斷懸臂俯仰失效不動作的原因為以下幾種。

1.1.1 液壓系統驅動裝置故障

QLZ1200·51.5型取料機型俯仰液壓系統驅動裝置由功率22 kW電機經星型彈性聯軸器連接恒壓變量液壓泵(見圖2)。當出現電機損壞跳停、聯軸器星型彈性塊損壞或液壓泵損壞泄漏等問題時便會引起取料機俯仰機構無動作。

1-電機；2-聯軸器；3-液壓泵；4-油箱圖2 俯仰機構液壓驅動系統原理

電機是否損壞或跳停的判斷方法為目視法，通過外觀的檢查和聲音的辨別即可快速檢查。因聯軸器和液壓泵為油箱內置形式，因此為了判斷故障，需先檢查液壓泵出口壓力是否正常，若無壓力或持續8 MPa以下低壓，可判斷為驅動故障。隨機進行開蓋進一步檢查聯軸器及液壓泵情況進行確診。

1.1.2 液壓系統控制元件故障

QLZ1200·51.5型取料機型俯仰液壓系統主要控制元件是由一套三位四通電磁液壓換向閥組成，當換向閥出現電磁得電失效或閥芯損傷卡死等故障時便會引起取料機俯仰機構不動作。

液壓換向閥是否電磁得電故障判斷方法為對電磁閥的接線進行拆下，用萬用表測量，如果開路可判斷電磁閥線圈燒壞。另外目視換向閥接線頭松動或線頭是否有脫落。若電磁閥得電正常卻無法正常換向動作，即可判斷閥芯損傷卡死。

1.1.3 液壓系統執行機構故障

QLZ1200·51.5型取料機型俯仰液壓系統執行機構是由兩套含平衡閥的液壓缸組成，當平衡閥設定壓力過大或液壓缸機械安裝不當等均會導致液壓系統輸出壓力持續溢流無法進行驅動液壓缸動作，從而引起俯仰懸臂無法進行動作。

平衡閥上含測壓接頭，可連接機械壓力表進行壓力檢測，液壓系統運行時，當其壓力大于12 MPa說明平衡閥設定壓力偏大需調整，也可根據平衡閥調定螺絲的緊定圈數進行計算設定壓力是否合理。對于取料機液壓缸的安裝問題判斷可通過分別檢測液壓缸支座四點對角線長度誤差進行判斷，上下支座對角線長度誤差大于5 mm說明安裝問題，會影響兩缸的運行，從而影響取料機的俯仰動作。

1.2 懸臂下沉無法鎖緊

QLZ1200·51.5型取料機在取料過程中，時常會出現懸臂無法鎖緊進行下降的情況，嚴重影響設備作業，根據下沉的原理進行分析，判斷懸臂下沉無法鎖緊的原因為以下幾種。

1.2.1 懸臂積料嚴重

懸臂因長期取料會導致斗輪體、大臂以及支架橫梁等鋼結構位置積料，這會使整個懸臂的重量增加，使得俯仰機構的負載增大，當下沉的壓力大于平衡閥的設定壓力后，便會出現無法鎖緊保壓的懸臂下沉情況。

1.2.2 液壓缸內泄

QLZ1200·51.5型取料機液壓缸上含進出口截止閥以及平衡閥，當液壓缸出現內泄時，液壓缸內部有桿腔液壓油和無桿腔液壓油會發生竄油現象，使得液壓缸活塞桿進行移動，也是懸臂下沉的一大主要原因。

液壓缸是否內泄，可通過對液壓缸上的截止閥進行關閉來檢測液壓缸是否繼續發生懸臂下沉情況，若繼續下沉即可判斷液壓缸存在內泄故障(見圖3)。

1-液壓缸；2-截止閥；3-測壓接頭；4-平衡閥圖3 俯仰機構液壓缸系統原理

1.2.3 平衡閥問題

平衡閥起到鎖緊液壓缸的作用，當平衡閥出現閥芯密封損壞泄露或調整壓力過小等情況時，會使其失去鎖缸作用，從而引起懸臂的下沉。

平衡閥閥芯問題可通過檢查閥芯密封圈磨損情況進行確認，另外平衡閥的結構為單向順序閥，可通過壓力檢測以及調定螺絲的緊定圈數進行計算即可判斷設定壓力是否合理。

1.3 俯仰動作緩慢

QLZ1200·51.5型取料機在俯仰動作過程中，偶爾也會出現起升或下降緩慢的情況，極大降低了取料效率，影響生產正常運行，對取料機俯仰機構液壓系統原理及現場進行分析，可判斷俯仰動作緩慢的原因為液壓系統流量降低，是因為疊加式雙單向節流閥存在閥芯堵塞或流量設定不當。

2 故障處理和預防

2.1 液壓系統驅動裝置故障的處理和預防

根據電機損壞的故障進行更換新電機，同時要檢查電機損壞的原因，若因環境問題及時做好防水和防塵。聯軸器連接問題基本為星型彈性塊磨損或損壞，更換星型彈性塊的技術要求其徑向位移小于0.1 mm，傾斜度小于0.8/1 000，端面間隙約為2 mm，標準的裝配精度能減少聯軸器的磨損或損壞。液壓泵的壓力問題可進行調大液壓泵壓力控制調節閥并及時鎖緊調試。

2.2 液壓系統控制元件故障的處理和預防

電磁換向閥若換向閥接線頭松動或線頭脫落，可進行緊固線頭處理。若電磁換向閥線圈燒壞，需進行更換線圈，若緊急處理時，可將線圈上的手動按鈕由正常工作時的“0”位打到“1”位，使得閥打開。電磁閥安裝接頭緊固到位，同時防止雨水進入電磁閥引起有線圈受潮。電磁換向閥閥芯卡死的處理方法是將電磁閥拆下，取出閥芯及閥芯套，用柴油或除銹劑進行清洗，使得閥芯在閥套內動作靈活。拆卸時應注意各部件的裝配順序及外部接線位置，以便重新裝配及接線正確。對于閥芯磨損或卡死重在預防，從油品清潔度做起，保證潤滑系統油液的干凈。

2.3 液壓系統執行機構故障的處理和預防

平衡閥的壓力調節問題應在安裝前進行壓力螺釘的確認，同時用螺母做好緊固，防止因運行抖動造成的壓力不穩。同時，對于液壓缸的安裝問題要及時調整，各尺寸按照標準進行安裝定位(見圖4)。同時保證安裝精度，先焊接液壓缸兩個上支座，要求兩上支座軸線與臂架鉸支座軸線平行，且四點對角線長度誤差≤1.5，再焊接液壓缸兩個下支座，要求兩下支座軸線與臂架鉸支座軸線平行，且四點對角線長度誤差≤1.5，安裝后要求兩缸上下支座四點對角線長度誤差≤2，鉸支座用連續角焊，焊縫高度不小于15 mm。各鉸點安裝前后必須加注黃油，保證轉動靈活無卡阻現象。

圖4 俯仰機構液壓缸安裝示意圖

2.4 懸臂積料的處理和預防

懸臂積料屬于生產的操作和維護工作，對于斗輪體、大臂以及支架橫梁等鋼結構位置要形成定時清理機制，保證設備良好的運行條件。

2.5 液壓缸內泄的處理和預防

液壓缸內泄需要進行更換液壓缸，具體更換安裝標準見2.3描述。液壓缸的內泄即活塞密封的磨損，可對活塞的密封進行優化，改善材質及耐溫環境，同時對于液壓油品的清潔度進行檢測，發現不符合標準及時更換油品。

2.6 液壓閥件的通用性問題處理和預防

QLZ1200·51.5型取料機俯仰機構為液壓形式，含大量的液壓控制閥件，如換向閥、節流閥、溢流閥、平衡閥等，當這些閥件出現功能失效、動作不靈敏、卡死或泄露等情況時，需要對閥芯進行拆除清洗，發現密封元件不好的及時更換，發現閥芯磨損及時修復或更換。因取料機作業環境的影響，此類故障預防的要點是防塵和液壓系統的清潔，對于液壓站做好密封和散熱，對于液壓油根據溫度進行適當調整粘度，選用合適牌號，同時液壓油的清潔度定期檢測，發現粘度變化大或雜質超標等情況及時進行更換，保證整個液壓系統的長期高效運行。

3 結語

QLZ1200·51.5型取料機是某廠燒結原料的主要中轉設備，其俯仰機構也是故障率最高和處理最難的部位，對俯仰機構的常見故障進行了系統性的理論并與現場結合的方式進行分析判斷，能快速準確的找到問題所在，同時也對出現的故障給出最合理的處理方案，并提出技術要求和日常維護的重點，保證設備能夠做到預防性維修，最終確保生產的穩定運行。