七輥臥式軋機(jī)液壓系統(tǒng)技術(shù)改進(jìn)

白恩澤

（太原重工輪軸分公司，山西 太原 030024）

1 改造前液壓系統(tǒng)狀況

（1）軋機(jī)液壓系統(tǒng)在改造前，軋機(jī)主軋輥和導(dǎo)向輥液壓系統(tǒng)位于同一油站，系統(tǒng)間相互干擾。油箱大，油泵電組置于油箱上面，由于液壓站擺放空間有限，所以整個(gè)站內(nèi)擁擠維修空間有限。采用雙出軸電機(jī)大小泵采用定量泵而且不工作時(shí)也長(zhǎng)期處于壓力狀態(tài)，系統(tǒng)發(fā)熱嚴(yán)重?zé)o法控制，使整體工作效率大大下降，根據(jù)鋼輪目前生產(chǎn)節(jié)奏，要求主軋輥前進(jìn)速度142.2 mm/s，后退速度在205.7 mm/s，導(dǎo)向輥前進(jìn)速度204.9 mm/s，后退速度273 mm/s，但原有系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到上述參數(shù)要求且系統(tǒng)壓力P只能設(shè)定在5 MPa左右，無(wú)法滿足更高的生產(chǎn)節(jié)奏。元器件及管道內(nèi)泄外漏嚴(yán)重，壓力不能根據(jù)料溫任意調(diào)節(jié)使車輪無(wú)法均勻軋制，質(zhì)量無(wú)法保證。整個(gè)系統(tǒng)元器件較大精度低無(wú)法進(jìn)行微調(diào)控制，元器件采用管式連接，占地面積較大，維護(hù)空間小，處理問(wèn)題極不方便。由于系統(tǒng)使用時(shí)間較長(zhǎng)關(guān)鍵部件早已退出市場(chǎng)，備品備件無(wú)法采購(gòu)，生產(chǎn)過(guò)程中存在巨大隱患。

（2）軋機(jī)下邊輥液壓系統(tǒng)和壓緊輥液壓系統(tǒng)處于同一油站，壓緊輥裝有伺服控制系統(tǒng)，要求其液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行能夠精確地跟蹤隨機(jī)的控制信號(hào)的變化，液壓控制系統(tǒng)多位于閉環(huán)控制系統(tǒng)，要求系統(tǒng)壓力穩(wěn)定、響應(yīng)快、精度高。壓緊輥系統(tǒng)有機(jī)械—液壓—電氣一體化的電液伺服閥、壓力傳感器。這就要求系統(tǒng)提供高清潔度油源，原有系統(tǒng)與下邊輥共用一個(gè)液壓站，整個(gè)油站無(wú)任何冷卻和過(guò)濾裝置，溫度高污染嚴(yán)重，經(jīng)常出現(xiàn)伺服閥卡死壓力無(wú)法建立等現(xiàn)象。壓緊輥在工作的過(guò)程中要求壓力均勻而穩(wěn)定的上升，最后一般控制在12 MPa左右，由于原有元器件及管道內(nèi)泄外漏嚴(yán)重，壓力無(wú)法保證，不能根據(jù)料溫任意調(diào)節(jié)使車輪無(wú)法均勻軋制，質(zhì)量無(wú)法保證。整個(gè)系統(tǒng)元器件較大，精度低無(wú)法進(jìn)行微調(diào)控制，元器件采用管式連接占地面積較大維護(hù)空間小處理問(wèn)題極不方便。由于系統(tǒng)使用時(shí)間較長(zhǎng)關(guān)鍵部件早已退出市場(chǎng)，備品備件無(wú)法采購(gòu)。控制元器件和泵本身的泄漏無(wú)法處理對(duì)環(huán)境造成巨大的污染。油泵電機(jī)組單一，出現(xiàn)問(wèn)題影響整個(gè)生產(chǎn)。

（3）軋機(jī)上料手系統(tǒng)流量小，單獨(dú)油泵電機(jī)組無(wú)法滿足要求，必須兩個(gè)泵同時(shí)啟動(dòng)，失去了泵組一備一用的意義，油缸前進(jìn)、后退無(wú)減速裝置，對(duì)機(jī)械沖擊過(guò)大常造成地腳松動(dòng)、主體開(kāi)焊等現(xiàn)象。兩抬升缸不同步，使兩側(cè)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)磨損嚴(yán)重。油泵常處于帶壓狀態(tài)不但系統(tǒng)發(fā)熱而且造成能源的浪費(fèi)，溫度高、加速密封老化經(jīng)常出現(xiàn)跑冒滴漏現(xiàn)象，環(huán)境污染嚴(yán)重。元器件采用管式連接、占地面積較大、維護(hù)空間小、處理問(wèn)題極不方便。由于系統(tǒng)使用時(shí)間較長(zhǎng)關(guān)鍵部件早已退出市場(chǎng)，備品備件無(wú)法采購(gòu)，長(zhǎng)期處于帶病工作狀態(tài)，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

（4）軋機(jī)下料手油站體積相對(duì)較小，隨設(shè)備移動(dòng)對(duì)油箱的密封性要求較高，原有設(shè)備油箱密封性差，隨著設(shè)備的振動(dòng)油溢出對(duì)環(huán)境造成污染。抬升、下降速度無(wú)法控制，機(jī)械振動(dòng)嚴(yán)重經(jīng)常出現(xiàn)開(kāi)焊斷裂現(xiàn)象。

（5）軋機(jī)稀油潤(rùn)滑系統(tǒng)是提供軋機(jī)齒輪箱潤(rùn)滑的關(guān)鍵設(shè)備，衡量潤(rùn)滑質(zhì)量關(guān)鍵是油質(zhì)和系統(tǒng)壓力，原有系統(tǒng)無(wú)任何凈化和油水分離裝置，油質(zhì)差、設(shè)備潤(rùn)滑效果不理想。油泵小壓力只能在3kg/cm2左右，無(wú)法保證所有潤(rùn)滑點(diǎn)暢通（要求壓力在≥5 kg/cm2）。

2 改造的設(shè)想及思路

2007年迎來(lái)太原重工技改年，同年2月鋼輪分公司領(lǐng)導(dǎo)毅然決定將軋機(jī)液壓系統(tǒng)改造列入技改項(xiàng)目，并作為重點(diǎn)項(xiàng)目之一。立即成立七輥臥式軋機(jī)液壓系統(tǒng)改造小組，根據(jù)以上存在的問(wèn)題進(jìn)行反復(fù)測(cè)繪、論證、選型、咨詢、原理重新設(shè)計(jì)、最終確定方案、選廠家。

3 最終改造方案的確定

（1）軋機(jī)液壓系統(tǒng)改造包括：①軋機(jī)主軋輥液壓系統(tǒng)；②軋機(jī)壓緊輥液壓系統(tǒng)；③軋機(jī)導(dǎo)向輥液壓系統(tǒng)；④軋機(jī)下邊輥液壓系統(tǒng)；⑤軋機(jī)上料手液壓系統(tǒng)；⑥軋機(jī)下料手液壓系統(tǒng)；⑦軋機(jī)稀油潤(rùn)滑系統(tǒng)。

（2）將主軋輥和導(dǎo)向輥兩油站分開(kāi)，油泵電機(jī)組一用一備，采用雙出軸電機(jī)小泵與川崎重工變量泵排量45 mL/r（加載保壓），大泵采用伊頓定量泵排量265 mL/r（保證系統(tǒng)流量）這樣既有效地控制了油溫又保證了系統(tǒng)的速度要求，小泵加載時(shí)大泵空循環(huán)，有效地節(jié)省了能源。大泵根據(jù)要求在0～6MPa，小泵在0～18MPa之間任意調(diào)節(jié)。油泵電機(jī)組落地，控制元件選用進(jìn)口REXROTH產(chǎn)品，精度高、響應(yīng)快，采用板式連接處于同一集成塊上結(jié)構(gòu)緊湊美觀、占地小、便于維護(hù)。為保證液壓系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中更好地凈化和冷卻，外設(shè)了低壓自循環(huán)冷卻清洗回路，回油過(guò)濾精度20 μm，冷卻器面積為5 m2。使油溫控制在50°以下，油液符合NAS1638污染等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）將軋機(jī)下邊輥和壓緊輥油站分開(kāi)，壓緊輥裝有伺服控制系統(tǒng)，要求其液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行能夠精確地跟蹤隨機(jī)的控制信號(hào)的變化，液壓控制系統(tǒng)為閉環(huán)控制系統(tǒng)，要求系統(tǒng)壓力穩(wěn)定、響應(yīng)快、精度高。壓緊輥系統(tǒng)有機(jī)械—液壓—電氣一體化的電液伺服閥、壓力傳感器。這就要求系統(tǒng)提供高清潔度油源，壓緊輥采用不銹鋼油箱內(nèi)部不加任何處理消除以往油箱內(nèi)壁材料和涂料成為油液的污染源。伺服閥前后放置進(jìn)口HYDAC高精度的過(guò)濾器，過(guò)濾精度為5 μm。在滿足工藝要求的情況下與主軋輥、導(dǎo)向輥元器件盡量統(tǒng)一便于準(zhǔn)備備件，采用雙出軸電機(jī)，小泵采用川崎重工變量泵排量45 mL/r（加載保壓），大泵采用伊頓定量泵排量265 mL/r（保證系統(tǒng)流量）這樣既有效地控制了油溫又保證了系統(tǒng)的速度要求，小泵加載時(shí)大泵空循環(huán)，有效地節(jié)省了能源。大泵根據(jù)要求在0～6 MPa，小泵在0～21 MPa之間任意調(diào)節(jié)。油泵電機(jī)組落地一用一備，控制元件選用進(jìn)口REXROTH產(chǎn)品，精度高、響應(yīng)快，采用板式連接處于同一集成塊上結(jié)構(gòu)緊湊美觀、占地小、便于維護(hù)。為保證液壓系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中更好地凈化和冷卻，外設(shè)了低壓自循環(huán)冷卻清洗回路，平均20 min將油箱的油循環(huán)過(guò)濾1遍、回油過(guò)濾精度20 μm，冷卻器面積為5 m，保證油溫連續(xù)工作時(shí)溫度控制在50°以下，油質(zhì)符合NAS1638污染等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

（4）下邊輥液壓站在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上將油馬達(dá)一腔加有平衡閥有效避免下邊輥下落沖擊，在總回油上設(shè)有冷卻過(guò)濾裝置。油泵電機(jī)組一用一備。保證油溫連續(xù)工作時(shí)控制在50°以下，油質(zhì)符合NAS1638污染等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

（5）軋機(jī)上料手為了避免上述現(xiàn)象，在系統(tǒng)前進(jìn)、后退增加了快慢速，抬升油缸后腔安有分流閥使抬升同步且平穩(wěn)，系統(tǒng)總回油裝有冷卻裝置和過(guò)濾裝置。增加油泵的排量使單獨(dú)的油泵電機(jī)組能夠滿足要求，真正實(shí)現(xiàn)一備一用，泵頭采用電磁溢流閥無(wú)動(dòng)作時(shí)空循環(huán)系統(tǒng)不易發(fā)熱同時(shí)節(jié)省能源。

（6）下料手從裝配上改變以前油泵電機(jī)組及閥塊擺放位置不合理，將油箱密封并裝空氣濾清器，增加節(jié)流調(diào)速裝置消除沖擊現(xiàn)象。

（7）潤(rùn)滑系統(tǒng)增加磁性過(guò)濾裝置和兩道100 μm的網(wǎng)式過(guò)濾器。油箱內(nèi)部設(shè)有隔板將吸油區(qū)和回油區(qū)分開(kāi)，隔板高度為油箱高度的1/2，回油在回油區(qū)經(jīng)過(guò)過(guò)濾沉淀后從隔板上方進(jìn)入吸油區(qū)，回油區(qū)設(shè)有排污口，當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定的位置時(shí)從排污口排放，系統(tǒng)采用NB4-C100F齒輪泵一用一備。

（8）以上所有液壓系統(tǒng)分別裝有壓力變送器、溫度變送器和液位控制繼電器，在操作室內(nèi)裝有二次儀表和指示燈，在操作室內(nèi)就可以監(jiān)控站內(nèi)運(yùn)行情況，節(jié)省了大量巡檢時(shí)間而且第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

4 改造完成效果

經(jīng)過(guò)20天的安裝、調(diào)試，2007年11月13日正式投入使用，從運(yùn)行情況來(lái)看，整個(gè)軋機(jī)液壓系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、噪聲低，各軋輥和機(jī)械手定位準(zhǔn)確反應(yīng)靈敏，效率較以前有了大幅度提高，由原來(lái)每小時(shí)軋制30多片增加到目前的近40片，改變以往在軌道堆積待軋現(xiàn)象，保證在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)軋制，從而提高了軋制質(zhì)量。液壓站內(nèi)外環(huán)境有了大幅度的改善，維修空間加大。

[1]宋鴻堯等，液壓閥設(shè)計(jì)與計(jì)算.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1981，94

[2]史維祥等，液壓氣動(dòng)計(jì)算控制系統(tǒng)抗干擾的研究與實(shí)踐液壓工業(yè).1988，197

[3]何存興等，液壓元件.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1982，554