棒材廠(chǎng)精整區(qū)域液壓及氣壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

顧獻(xiàn)智

（上海寶華國(guó)際招標(biāo)有限公司，上海，201999）

棒材廠(chǎng)精整區(qū)域液壓及氣壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

顧獻(xiàn)智

（上海寶華國(guó)際招標(biāo)有限公司，上海，201999）

液壓站氣壓站在產(chǎn)能改造提升后，精整區(qū)域的液壓及氣壓系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行，面臨安全風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)分析上述存在問(wèn)題，本文研究了系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提出了具體解決措施，對(duì)改造后的使用效果進(jìn)行了總結(jié)。本文工作為生產(chǎn)線(xiàn)簡(jiǎn)化和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了經(jīng)驗(yàn)和參考。

精整區(qū)域；液壓及氣壓系統(tǒng)；故障率；作業(yè)效率；優(yōu)化設(shè)計(jì)

引言

熱軋螺紋鋼廠(chǎng)進(jìn)行雙切分技術(shù)改造后，產(chǎn)能從每年60萬(wàn)噸提升到100萬(wàn)噸。隨著產(chǎn)能的擴(kuò)張，生產(chǎn)系統(tǒng)中出現(xiàn)了影響產(chǎn)量的瓶頸。特別是生產(chǎn)線(xiàn)的最后工序“精整部分”，其負(fù)荷在原有的基礎(chǔ)上提升了約60%，部分液壓氣壓系統(tǒng)處于全天候連續(xù)生產(chǎn)狀態(tài)，一旦“精整系統(tǒng)”發(fā)生故障將導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，后果十分嚴(yán)重。同時(shí)，在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生油溫過(guò)高、振動(dòng)及噪音過(guò)大、動(dòng)作不到位等故障［1］，已經(jīng)影響產(chǎn)品質(zhì)量。為了滿(mǎn)足改造后的產(chǎn)能及連續(xù)穩(wěn)定的生產(chǎn)需求，對(duì)整個(gè)精整區(qū)域的液壓和氣壓系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改造。

1 精整區(qū)域液壓及氣壓系統(tǒng)有待改進(jìn)的問(wèn)題

精整區(qū)域液壓及氣壓系統(tǒng)主要包括：定尺剪壓下輥液壓系統(tǒng)、定尺擋板氣壓系統(tǒng)、非定尺剪壓下輥液壓系統(tǒng)、輸送鏈計(jì)數(shù)氣壓擋板系統(tǒng)、打包捆緊液壓系統(tǒng)及氣動(dòng)打包機(jī)系統(tǒng)。

本系統(tǒng)有待改進(jìn)的問(wèn)題有五方面：

（1）定尺剪擋板系統(tǒng)原有13個(gè)氣壓缸裝置組成（定尺6米～12米，每隔0.5米就有1個(gè)氣壓缸），設(shè)置了如此多的單體氣缸，維護(hù)起來(lái)非常麻煩，特別是經(jīng)常使用的9米定尺擋板，更是頻繁發(fā)生故障，每次故障至少影響生產(chǎn)半小時(shí)以上；

（2）由于產(chǎn)能的大幅提高，點(diǎn)數(shù)裝置不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需求；精整區(qū)域氣動(dòng)擋板系統(tǒng)成為連續(xù)生產(chǎn)的絆腳石；

（3）打包捆緊液壓系統(tǒng)由4個(gè)單獨(dú)的打包系統(tǒng)組成，每個(gè)打包機(jī)配備了1個(gè)獨(dú)立的液壓缸對(duì)一組螺紋鋼進(jìn)行捆緊操作，如果其中1個(gè)液壓缸出現(xiàn)故障，將影響整個(gè)捆緊系統(tǒng)的操作，有時(shí)4個(gè)獨(dú)立的液壓缸還會(huì)出現(xiàn)動(dòng)作不協(xié)調(diào)、捆緊動(dòng)作不穩(wěn)定的現(xiàn)象；

（4）非定尺剪系統(tǒng)處于24小時(shí)的連續(xù)生產(chǎn)狀態(tài)，壓下輥液壓系統(tǒng)由于頻繁運(yùn)動(dòng)，增加了故障的隱患；

（5）油溫過(guò)高，甚至有時(shí)出現(xiàn)極端的50℃，甚至60℃以上的高溫，油品的粘度降低、泄漏增多，造成油品質(zhì)量的惡化，降低油品及液壓各部分元器件的使用壽命，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的運(yùn)行效率［2］。

2 各系統(tǒng)解決措施及效果分析

針對(duì)上述需要改進(jìn)的裝置，筆者對(duì)上述各系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，取得了較好效果。

2.1定尺剪擋板系統(tǒng)

定尺剪擋板系統(tǒng)由原有的13個(gè)氣壓裝置系統(tǒng)，優(yōu)化設(shè)計(jì)為2個(gè)液壓系統(tǒng)，將原有的“砍刀型”氣壓系統(tǒng)改為“閘門(mén)型”液壓系統(tǒng)，如圖1和圖2所示。原有的氣動(dòng)擋板由于被反復(fù)的沖擊極易發(fā)生故障，如圖1所示，定尺擋板在1米的輸送臺(tái)上由于螺紋鋼的沖擊，接近氣缸的部分和靠近擋板的部分螺紋鋼尺寸最大有0.9厘米的尺寸差。進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)后，系統(tǒng)的反應(yīng)速度得到提高，精整擋板系統(tǒng)的使用壽命得到延長(zhǎng)，精度和工作性能得到保障，兩端的尺寸幾乎沒(méi)有誤差。改造后定尺擋板系統(tǒng)的更換及維修保養(yǎng)時(shí)間從原來(lái)的約18小時(shí)/月減少為4小時(shí)/月，從原來(lái)需要2人檢修更換到現(xiàn)在1人操作就可以了。

圖1　定尺剪擋板優(yōu)化前

圖2　定尺剪擋板優(yōu)化后

2.2點(diǎn)數(shù)氣壓擋板系統(tǒng)

點(diǎn)數(shù)氣壓擋板系統(tǒng)由原有的簡(jiǎn)單“直線(xiàn)擋板系統(tǒng)”優(yōu)化為“階梯狀有緩沖的小波浪狀”型擋板，如圖4和圖5所示，這樣的設(shè)計(jì)可以對(duì)螺紋鋼進(jìn)行“振動(dòng)分散”，便于操作人員點(diǎn)數(shù)、有利于將螺紋鋼按批分開(kāi)，如圖3所示，不僅僅是全部擋住螺紋鋼，而是為了分散開(kāi)螺紋鋼進(jìn)行有效率的選擇。

圖3　精整現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)數(shù)區(qū)域運(yùn)行圖

圖4　改造前的直線(xiàn)擋板裝置

圖5　改造后的波動(dòng)擋板裝置

（3）它依據(jù)鋼材夾緊成型機(jī)、鋼材打捆機(jī)的工作原理，通過(guò)集成和融合設(shè)計(jì)，將兩臺(tái)機(jī)器合二為一，同時(shí)在優(yōu)化過(guò)程中將4臺(tái)單獨(dú)的液壓捆緊裝置通過(guò)機(jī)械“連鎖”裝置優(yōu)化為1套液壓缸系統(tǒng)。該優(yōu)化系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化了操作維護(hù)流程，方便了現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)檢修，同時(shí)操作工數(shù)量從4人減少為1人，由圖6所示，螺紋鋼打包的二端圓弧度和緊度都得到了改進(jìn)，提升了該區(qū)域的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

圖6　現(xiàn)場(chǎng)倉(cāng)庫(kù)擺放的已打包的螺紋鋼示意圖

（4）非定尺剪系統(tǒng)，由于原來(lái)24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)，導(dǎo)致壓下輥液壓系統(tǒng)容易受損，故優(yōu)化設(shè)計(jì)為將原有設(shè)計(jì)滾道寬度從0.9米改造為1.5米，增加非定尺剪兩邊緩沖區(qū)域的產(chǎn)品存放量，如圖7所示。運(yùn)行實(shí)踐從原有的24小時(shí)變?yōu)槊?小時(shí)一次，每次連續(xù)工作0.5小時(shí)，這樣充分增加了集中規(guī)模處理的工作量，提高了非定尺剪的運(yùn)行效率，大大減少了故障率。

（5）解決油溫過(guò)高問(wèn)題是液壓系統(tǒng)故障的核心問(wèn)題，可以說(shuō)20℃～30℃的合適溫度，可以有效保障液壓油品的使用壽命和液壓裝置運(yùn)行的穩(wěn)定［3］?？紤]本項(xiàng)目?jī)?yōu)化中原有定尺剪擋板氣壓系統(tǒng)改造成了液壓系統(tǒng)，管路和液壓系統(tǒng)的容量增加，在原有基礎(chǔ)上增加液壓油品添入量，適當(dāng)增加了管徑，減少管路口口徑突變和接頭、彎頭數(shù)量，同時(shí)在系統(tǒng)增加了一套蓄能器系統(tǒng)，有效緩沖峰值點(diǎn)的液壓油循環(huán)問(wèn)題，采用對(duì)郵箱進(jìn)行冷卻的措施。隨著溫度的控制，液壓油的累計(jì)使用壽命從40天增加到60天。

圖7　非定尺剪兩邊緩沖改造圖

3 維護(hù)管理措施

在上述改進(jìn)的同時(shí)，結(jié)合日本引進(jìn)的點(diǎn)檢定修制、作業(yè)長(zhǎng)制度，融合寶鋼在多年的生產(chǎn)實(shí)踐中，對(duì)液壓和氣壓設(shè)備進(jìn)行科學(xué)化管理，主要特殊措施有［4］：

（1）主動(dòng)保養(yǎng)維修，建立嚴(yán)格的點(diǎn)檢定修計(jì)劃表，通過(guò)ERP系統(tǒng)對(duì)設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行全動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)收集和跟蹤。一旦發(fā)現(xiàn)異常指標(biāo)或故障苗頭，預(yù)先進(jìn)行保養(yǎng)維修，消除各種潛在的隱患；

（2）加強(qiáng)各元器件的記錄管理，特別是對(duì)O型密封圈、管接頭、閥件的精細(xì)化管理；

（3）強(qiáng)化過(guò)濾措施的運(yùn)用，采用高精度的過(guò)濾器系統(tǒng)，對(duì)過(guò)濾裝置進(jìn)行全過(guò)程跟蹤和維護(hù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)一系列的技術(shù)改造，解決了精整區(qū)域液壓系統(tǒng)存在的5個(gè)主要問(wèn)題，使該液壓系統(tǒng)完全可滿(mǎn)足新精整線(xiàn)的剪切、點(diǎn)數(shù)擋板和捆緊打包三大模塊的工藝要求，為生產(chǎn)線(xiàn)簡(jiǎn)化和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了經(jīng)驗(yàn)和參考。

通過(guò)改造，精整區(qū)域的液壓系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)得到了明顯改善，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行取得了顯著效果，故障率大幅下降。優(yōu)化后，裝置系統(tǒng)提升了生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)能負(fù)荷的極端沖擊力，有助于設(shè)計(jì)成為具有連續(xù)生產(chǎn)能錄的情況下出現(xiàn)的極端沖擊情況［5］。優(yōu)化后運(yùn)行成本得到明顯降低，設(shè)備的安全保護(hù)性也得到了強(qiáng)化，降低了全周期的局部精整系統(tǒng)，降低了全周期運(yùn)行的費(fèi)用估算。

［1］李新德.液壓系統(tǒng)故障診斷與維修技術(shù)手冊(cè)（第二版）［M］.中國(guó)電力出版社，2013.

［2］高殿蓉，王益群.液壓工程師技術(shù)手冊(cè)（第二版）［M］.化學(xué)工業(yè)出版社，2016.

［3］韓京海.液壓與氣動(dòng)應(yīng)用技術(shù)（第2版）［M］.電子工業(yè)出版社，2014.

［4］王進(jìn)明，盧醒庸.液壓與氣壓傳動(dòng)［M］.上海交通大學(xué)出版社，2002.［5］趙俊生.液壓與氣動(dòng)技術(shù)及應(yīng)用［M］.國(guó)防工業(yè)出版社，2014.

Optimum Design of Hydraulic and Pneumatic System in Finishing Area of Bar Mill

Xianzhi Gu（Shanghai Baohua International Tendering Co.， Ltd.， Shanghai， 201999， China）

After the capacity improvement of hydraulic and pneumatic pressure station， the whole area of hydraulic and pneumatic pressure system in finishing area overloads， facing security risks. Through analysis of above problems， this paper puts forward specific measures and summarizes the effects after improvement. This work provides experiences and references for simplification and optimum design of production line.

Finishing Area； Hydraulic and Pneumatic System； Failure Rate； Working Efficiency； Optimization Design

TF3

A

2095-8412 （2016） 04-599-03

工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.004

顧獻(xiàn)智（1981-），男，漢族，籍貫:江蘇射陽(yáng)，學(xué)歷:研究生碩士，職稱(chēng)：工程師；研究方向：機(jī)械設(shè)備、化學(xué)水處理。

E-mail: guxianzhi@baosteel.com