連鑄機(jī)結(jié)晶器液壓振動(dòng)常見(jiàn)故障分析與對(duì)策

方濤，向忠輝，李宏磊

(武鋼股份設(shè)備維修總廠，湖北武漢 430083)

連鑄機(jī)結(jié)晶器振動(dòng)設(shè)備是連鑄設(shè)備中十分重要的部件，結(jié)晶器振動(dòng)液壓系統(tǒng)由兩個(gè)油缸同時(shí)驅(qū)動(dòng)做上下運(yùn)動(dòng)，以防止在澆鋼過(guò)程中鋼水與結(jié)晶器銅板發(fā)生粘連，從而獲得良好的板坯表面質(zhì)量。根據(jù)鋼種、斷面、拉速的不同，結(jié)晶器振動(dòng)的頻率和振幅也有變化。由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，高溫，粉塵，高強(qiáng)度連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)，會(huì)對(duì)設(shè)備帶來(lái)很多故障，尤其是液壓系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)故障率較高，判斷也不太容易。因此如何對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)故障做出快速有效的判斷并做出有效措施，直接關(guān)系到生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

1 VAI 垂直升降雙側(cè)驅(qū)動(dòng)的液壓振動(dòng)系統(tǒng)原理

液壓振動(dòng)系統(tǒng)原理圖見(jiàn)圖1，液壓振動(dòng)電氣控制原理圖見(jiàn)圖2。

圖1 液壓振動(dòng)系統(tǒng)原理圖

圖2 液壓振動(dòng)電氣控制原理圖

2 液壓振動(dòng)裝置常見(jiàn)故障現(xiàn)象原因分析及解決方法

2.1 兩臺(tái)振動(dòng)裝置都不動(dòng)作

如果澆鋼過(guò)程中，兩臺(tái)振動(dòng)裝置都無(wú)動(dòng)作，一般可認(rèn)為主要是無(wú)法建立系統(tǒng)壓力所致，而系統(tǒng)壓力無(wú)法建立的原因主要有以下幾點(diǎn):

(1)總油路截止閥人為關(guān)閉;

(2)系統(tǒng)大漏油;

(3)停電導(dǎo)致液壓泵無(wú)法運(yùn)行或液壓泵突然損壞，而備用泵未能投入;

(4)系統(tǒng)安全閥故障;

(5)二位四通換向閥6 未得電，導(dǎo)致液控單向閥7 無(wú)法打開(kāi)，系統(tǒng)無(wú)油液通過(guò);

(6)蓄能器安全閥內(nèi)泄導(dǎo)致系統(tǒng)壓力下降等。

實(shí)際故障排查中，可逐步驗(yàn)證上述各條可能原因，一般來(lái)說(shuō)，若出現(xiàn)兩臺(tái)振動(dòng)裝置都不動(dòng)作的情況，原因(5)的可能性更大一些，其次是系統(tǒng)大漏油。

2.2 單臺(tái)振動(dòng)裝置不動(dòng)作

(1)伺服閥5 出現(xiàn)故障(常見(jiàn))

伺服閥5 出現(xiàn)故障的原因有閥芯卡死和伺服閥電氣控制信號(hào)不正常兩種可能。正常的情況下，伺服閥閥芯的位移根據(jù)電流的變化而有規(guī)律地改變，當(dāng)閥芯卡死時(shí)，閥芯位移就無(wú)變化，從而不能控制振動(dòng)液壓缸，振動(dòng)裝置停止振動(dòng)。而閥芯卡死的原因主要還是油液污染。電氣控制信號(hào)不正常的一個(gè)常見(jiàn)因素是伺服閥放大器進(jìn)油燒損。從振動(dòng)系統(tǒng)D634 伺服閥結(jié)構(gòu)圖(圖3)可以看出:油液進(jìn)入控制電路盒的唯一途徑是通過(guò)位移傳感器，位移傳感器與閥芯相連，依靠O 型圈同途中的Y 腔相隔離，由于振動(dòng)油缸動(dòng)作頻率十分快(140 次/min)，在伺服閥動(dòng)作過(guò)程中閥芯極易磨損，導(dǎo)致泄漏量增大，閥芯端部圖中方框處，極容易發(fā)生液壓困油現(xiàn)象而產(chǎn)生憋壓，導(dǎo)致伺服閥放大器進(jìn)油燒損，從而出現(xiàn)控制信號(hào)異常。

圖3 D634 伺服閥結(jié)構(gòu)圖

對(duì)于伺服閥故障，通常只能是更換伺服閥。

(2)振動(dòng)油缸故障

①油缸本身故障(少見(jiàn))

主要表現(xiàn)為振動(dòng)伺服油缸外泄與內(nèi)泄。

②油缸位移傳感器故障(常見(jiàn))

液壓缸的內(nèi)部設(shè)有位置傳感器，用于實(shí)現(xiàn)位置反饋控制。由于處于高溫環(huán)境，如果冷卻不良，傳感器系統(tǒng)可能失控。根據(jù)振動(dòng)裝置電氣控制柜上的油缸活塞的位移變化，正常情況下，位移是和振幅一起有規(guī)律地改變。當(dāng)傳感器故障時(shí)，油缸活塞的位置變化信號(hào)數(shù)據(jù)就會(huì)出現(xiàn)紊亂或者無(wú)反饋數(shù)據(jù) (見(jiàn)圖4)，這時(shí)系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)停振現(xiàn)象。對(duì)于振動(dòng)油缸故障，通常只能是重新更換油缸。

圖4 傳感器故障時(shí)產(chǎn)生的紊亂信號(hào)

(3)液壓振動(dòng)裝置油缸側(cè)部密封盒內(nèi)積水、積油，導(dǎo)致盒內(nèi)電氣元件損壞(常見(jiàn))此類故障，只能更換伺服閥和連接電纜。

(4)液壓振動(dòng)裝置電氣控制系統(tǒng)PLC、通信電氣故障

(5)振動(dòng)臺(tái)架機(jī)械故障

通常表現(xiàn)為振動(dòng)臺(tái)架里的油缸聯(lián)接活塞桿和臺(tái)架的螺桿被拉斷，導(dǎo)致油缸的運(yùn)動(dòng)不能傳遞給臺(tái)架。解決辦法是更換新螺桿，同時(shí)可以在臺(tái)架與油缸活塞桿間加固兩塊鐵板。

2.3 兩臺(tái)裝置動(dòng)作不同步

VAI 垂直升降雙側(cè)驅(qū)動(dòng)的液壓振動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)兩臺(tái)振動(dòng)裝置的動(dòng)作同步性要求很高。當(dāng)出現(xiàn)液壓振動(dòng)裝置兩邊振動(dòng)不同步的情況時(shí)，主要還是伺服閥的問(wèn)題，此時(shí)應(yīng)該考慮振動(dòng)油缸位移傳感器的電氣校零問(wèn)題，可根據(jù)實(shí)際情況更換其中一臺(tái)振動(dòng)裝置來(lái)匹配另一臺(tái)，保持振動(dòng)同步性。

2.4 兩臺(tái)裝置動(dòng)作均正常，但系統(tǒng)有異常震動(dòng)噪聲

為吸收壓力與流量的脈動(dòng)，振動(dòng)液壓系統(tǒng)進(jìn)回油管路均設(shè)置了小型蓄能器。當(dāng)蓄能器皮囊破損時(shí)，它失去了吸收脈動(dòng)的功能，由此管路的振動(dòng)與噪聲增高。例如在蓄能器附近，系統(tǒng)正常時(shí)測(cè)的振動(dòng)速度值是0.9～1.2 mm/s;當(dāng)蓄能器破損后，其振動(dòng)速度值變?yōu)? mm/s 以上。當(dāng)回油蓄能器充氮壓力調(diào)節(jié)不當(dāng)，過(guò)高或過(guò)低時(shí)，均不能有效吸收回油壓力與流量的脈動(dòng)，將引起令人討厭的系統(tǒng)管線的諧振，造成管線系統(tǒng)的異常有規(guī)律的周期振動(dòng)和沖擊噪聲。

通過(guò)調(diào)節(jié)回油蓄能器的氮?dú)鈮毫χ悼捎行У叵芫€系統(tǒng)的沖擊振動(dòng)噪聲問(wèn)題。實(shí)踐證明:對(duì)于高頻工作的液壓系統(tǒng)，回油蓄能器的氮?dú)鈮毫χ嫡{(diào)節(jié)到回油管線壓力的1/8 為佳。

3 液壓振動(dòng)裝置維護(hù)建議

(1)液壓振動(dòng)油缸為伺服缸，其高頻小振幅動(dòng)作的特性決定了油缸在某一行程區(qū)間內(nèi)經(jīng)常頻繁動(dòng)作，油缸應(yīng)考慮其使用壽命周期(建議2年);

(2)液壓振動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)定期(3 個(gè)月)檢測(cè)油液清潔度，液壓系統(tǒng)高壓過(guò)濾芯應(yīng)依據(jù)實(shí)際工況確定周期更換(不大于3 個(gè)月);

(3)液壓振動(dòng)裝置現(xiàn)場(chǎng)停機(jī)檢查的重點(diǎn)，除液壓管道跑、冒、滴、漏外，還應(yīng)放在油缸側(cè)部密封盒的密封性能、電纜及電纜接口狀況、壓縮空氣管道設(shè)備方面;

(4)液壓振動(dòng)裝置備件經(jīng)過(guò)離線檢修后應(yīng)重點(diǎn)做好上機(jī)前備件性能測(cè)試工作;

(5)液壓振動(dòng)裝置生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，要重視壓力、溫度等監(jiān)測(cè)控制信號(hào)的異常變化。

4 小結(jié)

連鑄機(jī)液壓振動(dòng)故障體現(xiàn)為機(jī)、電、液信息相互交織，現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)紀(jì)錄的有關(guān)參量(伺服閥控制信號(hào)、位移曲線、壓力曲線等)是故障診斷的重要信息，很多故障都能通過(guò)電腦數(shù)據(jù)判斷出來(lái)。故障的形成與高頻、連續(xù)運(yùn)行及高溫環(huán)境密切相關(guān)。經(jīng)長(zhǎng)期實(shí)踐觀察，板坯連鑄機(jī)液壓振動(dòng)的常見(jiàn)故障也就是這些，通過(guò)這些方法能有效地根據(jù)現(xiàn)象判斷出故障的原因，并能及時(shí)有針對(duì)性地做出正確的處理措施，極大地提高了連鑄機(jī)生產(chǎn)的效率。

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