螺旋焊管遞送機(jī)壓下系統(tǒng)保壓回路失效分析及排除

賈 熙，馮 瑤

（渤海裝備揚(yáng)州鋼管公司，江蘇 揚(yáng)州225128）

螺旋焊管遞送機(jī)壓下系統(tǒng)保壓回路失效分析及排除

賈 熙，馮 瑤

（渤海裝備揚(yáng)州鋼管公司，江蘇 揚(yáng)州225128）

為了保證螺旋焊管機(jī)組遞送機(jī)壓下系統(tǒng)保壓回路的正常運(yùn)行，使得鋼板平穩(wěn)勻速進(jìn)入到焊接工位，對遞送機(jī)壓下系統(tǒng)保壓回路的失效原因做了分析。分析表明，在實(shí)際生產(chǎn)中，遞送機(jī)壓下系統(tǒng)蓄能器保壓回路故障引起的上輥壓力不足、不穩(wěn)現(xiàn)象是造成鋼板遞送動(dòng)力不足，帶鋼跑偏的主要原因。在對保壓回路失效原因進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，給出了故障排除方法，指出在應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)保壓回路的具體故障現(xiàn)象，通過檢測分析，準(zhǔn)確找出故障原因，快速排除。

遞送機(jī)；蓄能器；保壓回路

Abstract:In order to guarantee the normal operation of spiral welded pipe delivery machine screw-down system pressure maintaining circuit,make steel plate smoothly enter into to the welding station at a constant speed.In this article,it analyzed the failure reason of screw-down system pressure maintaining circuit,it is concluded that in practical production,the insufficient and instabilitypressureofupperrollercausedbysystemaccumulatorpressuremaintainingcircuit fault was the main reason of steel plate delivery underpowered and deviation.The failure removal methods were given.In actual application,on the basis of the specific fault phenomenon,itshouldaccuratelyfindfailurereasonthroughdetectionanalysis,andquicklyeliminate.

Key words:delivery machine；accumulator；pressure maintaining circuit

1 遞送機(jī)組成及工作原理

遞送機(jī)是螺旋焊管機(jī)組的動(dòng)力源，是螺旋焊管生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備。遞送機(jī)通常置于靠近成型機(jī)鋼板入口側(cè)，采用上下兩輥結(jié)構(gòu)，如圖1所示。主要由遞送輥、壓下油缸、軸承座、減速機(jī)、電機(jī)等組成。其中壓下油缸采用帶有蓄能器保壓回路的液壓系統(tǒng)，在保證足夠壓下力的同時(shí)又能起到節(jié)能降耗的作用。

在螺旋焊管成型過程中，鋼板前進(jìn)的動(dòng)力主要來源于遞送輥與鋼板之間的摩擦力，該摩擦力可通過遞送機(jī)上輥壓下油缸的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。遞送機(jī)下輥相對遞送標(biāo)高是固定不動(dòng)的，上輥通過兩個(gè)油缸壓在兩端軸承座上，并可以分別調(diào)節(jié)其壓力大小。如果上輥壓板壓力過小，會導(dǎo)致摩擦力不足引起帶鋼打滑，造成焊接燒穿等事故；如果上輥兩端壓力不均，則會造成帶鋼跑偏。分析認(rèn)為，在實(shí)際生產(chǎn)中，遞送機(jī)壓下系統(tǒng)蓄能器保壓回路故障引起的上輥壓力不足、不穩(wěn)現(xiàn)象是造成鋼板遞送動(dòng)力不足、帶鋼跑偏的主要原因。

圖1 遞送機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

2 壓下系統(tǒng)液壓原理分析

遞送機(jī)壓下系統(tǒng)液壓原理如圖2所示。該系統(tǒng)包含兩條支路，分別控制左右壓下油缸壓力。當(dāng)調(diào)節(jié)遞送機(jī)上輥壓緊時(shí)，1YT得電，可通過電磁溢流閥調(diào)定系統(tǒng)壓力，同時(shí)兩個(gè)電磁換向閥2YT、4YT以及兩個(gè)電磁球閥6YT、7YT均得電，壓力油經(jīng)液壓鎖進(jìn)入壓下油缸和蓄能器，此時(shí)兩條支路的壓力可分別由直動(dòng)式溢流閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)壓力升至壓力繼電器的開啟壓力時(shí)，1YT、2YT、4YT及6YT、7YT均斷電，泵通過電磁溢流閥卸荷，左右壓下油缸由蓄能器供油保壓，當(dāng)保壓壓力低于壓力繼電器的閉合壓力時(shí)，系統(tǒng)再次進(jìn)入補(bǔ)壓過程，以此循環(huán)。

圖2 遞送機(jī)壓下系統(tǒng)液壓原理圖

在該系統(tǒng)中，電磁溢流閥調(diào)定的是系統(tǒng)壓力，其壓力值可由壓力表讀出，它比直動(dòng)式溢流閥所調(diào)節(jié)的最大支路壓力值高2～3 MPa，兩個(gè)支路壓力值可分別由兩個(gè)壓力表讀出。安全閥在蓄能器保壓回路中起到安全限壓作用，其壓力設(shè)定值應(yīng)比所在支路的壓力值高1～2 MPa，以避免因系統(tǒng)故障出現(xiàn)壓下油壓過大，造成鋼板產(chǎn)生塑形變形，加大遞送機(jī)阻力，嚴(yán)重影響軸承使用壽命。

3 保壓回路失效分析與排除

3.1 蓄能器充氣壓力不當(dāng)，保壓時(shí)間短

壓下系統(tǒng)保壓回路使用的是NXQ型囊式蓄能器。在正常工作狀態(tài)下，蓄能器的壓力與容積變化關(guān)系如圖3所示。其中p0為充氣壓力；V0為蓄能器的總?cè)莘e，即充氣容積；p1、p2分別為系統(tǒng)最低與最高工作壓力；V1、V2為相應(yīng)工作壓力下的氣體容積；Vw=V1－V2，即為有效工作容積，根據(jù)波義耳定律

圖3 囊式蓄能器壓力－容積關(guān)系圖

式中：n—?dú)怏w多變指數(shù)，絕熱過程n=1.4（對氮?dú)猓?，定溫過程n=1；

C—常數(shù)。

由式（2）可知，充氣壓力p0越高，在V0一定的條件下，則有效容積Vw越大，液壓系統(tǒng)的壓力波動(dòng)就越小，保壓時(shí)間越長。

另外，為了保證蓄能器在最低工作壓力p1時(shí)仍能可靠工作，并避免皮囊在工作過程中常與蓄能器下端的菌型閥相碰撞，延長皮囊使用壽命，充氣壓力p0一般應(yīng)在0.75～0.9p1選取。

3.2 蓄能器停止作用，壓力下降嚴(yán)重

蓄能器停止作用，壓力下降嚴(yán)重。其產(chǎn)生原因主要是充氣閥漏氣或皮囊破損導(dǎo)致皮囊內(nèi)氮?dú)獠蛔闵踔翢o氮?dú)?。囊式蓄能器的充氣閥為單向閥形式，靠密封錐面密封，如圖4所示。當(dāng)蓄能器在工作中受到震動(dòng)時(shí)，有可能引起閥芯松動(dòng)，使密封錐面不密合，導(dǎo)致漏氣。閥芯錐面上拉有溝槽，或錐面上粘有污物，均可能導(dǎo)致漏氣。此時(shí)可在充氣閥的密封蓋內(nèi)墊入3 mm厚左右的硬橡膠墊，或采取修磨密封錐面使之密合等措施解決。如果出現(xiàn)閥芯上端螺母松脫或彈簧折斷漏裝，則會使皮囊內(nèi)氮?dú)忭暱绦雇?，需及時(shí)更換修復(fù)。

若檢查充氣閥氣密性無問題，則很可能是皮囊破裂，應(yīng)予以更換。對蓄能器拆卸修復(fù)時(shí)一定要按操作規(guī)程進(jìn)行，不能修復(fù)應(yīng)更換新件。在拆卸蓄能器前一定要打開截止閥，將其內(nèi)的壓力油放出再拆。另外，當(dāng)p0＞p2，即最高工作壓力過低時(shí)，蓄能器也會喪失儲能功能。此時(shí)應(yīng)降低充氣壓力或根據(jù)遞送機(jī)上輥壓力的實(shí)際情況適當(dāng)提高工作壓力。

圖4 囊式蓄能器充氣閥簡圖

蓄能器在檢查及充氣過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①一般來說，充氣壓力p0應(yīng)滿足 0.9p1＞p0＞0.25p2；②嚴(yán)禁蓄能器用氧氣或空氣代替氮?dú)獬溲b使用，以防爆炸；③使用充氣工具檢查蓄能器預(yù)充壓力前，必須將蓄能器內(nèi)的液壓油放空，檢查過程中補(bǔ)充氮?dú)獾膿p失；④可用刷子蘸取洗衣粉液或肥皂水涂在充氣閥接口和密封處，以檢查氣密性。

3.3 其他液壓元件故障導(dǎo)致的回路不保壓

其他液壓元件故障導(dǎo)致的回路不保壓，此類原因?qū)е卤夯芈肥е饕谟谝簤焊缀涂刂崎y的泄漏，造成遞送機(jī)上輥壓下油缸保壓壓力維持不住而逐漸下降。由圖1可以看出，與保壓有關(guān)的液壓元件包括壓下油缸、蓄能器安全閥、直動(dòng)式溢流閥以及液壓鎖。壓下油缸為單作用缸，油缸上腔帶有排氣閥。對于活塞密封件泄漏造成的不保壓故障，可從缸體外漏油現(xiàn)象觀察到，通過檢查更換密封件即可排除。另外，通過排氣閥給液壓缸上腔排氣，可快速排除因液壓缸回退造成的上輥壓力不穩(wěn)故障。

此外，蓄能器安全閥、直動(dòng)式溢流閥以及液壓鎖的內(nèi)泄也是造成保壓回路失效的重要因素。其原因可能是由閥芯閥座密封不良，彈簧斷裂等導(dǎo)致的，可通過拆卸檢查、依次更換來找出有故障的液壓元件，快速排除保壓失效故障。

4 保壓回路失效故障實(shí)例分析

在實(shí)際生產(chǎn)中，遞送機(jī)上輥必須水平地壓在鋼板中間，防止因受力不均而導(dǎo)致鋼板跑偏。如圖5所示，考慮到遞送機(jī)上輥傳動(dòng)裝置端重力G，再結(jié)合上輥兩端壓下油缸的壓下力F1和F2，應(yīng)符合公式（3）和公式（4），即

圖5 遞送機(jī)上輥壓下力分析圖

式中：p3—非傳動(dòng)端壓下油缸壓力，MPa；

p4—傳動(dòng)端壓下油缸壓力，MPa；

A1—非傳動(dòng)端壓下油缸活塞上腔面積，m2；A2—傳動(dòng)端壓下油缸活塞上腔面積，m2；m—傳動(dòng)裝置端總質(zhì)量，kg；

g—9.8 N/kg。

已知兩端壓下油缸活塞直徑均為480 mm，即活塞上腔面積A1=A2=0.242π，另傳動(dòng)端質(zhì)量m=10 543 kg，將以上數(shù)據(jù)代入公式（4）可得

即為了保持遞送機(jī)上輥兩端壓下力均衡，其壓下油缸設(shè)定壓力相差約0.6 MPa。

在螺旋焊管機(jī)組生產(chǎn)Φ1 420 mm規(guī)格鋼管時(shí)，設(shè)定遞送機(jī)上輥兩端壓下油缸最高壓力分別為4.5 MPa和3.9 MPa，最低壓力分別為3.5 MPa和2.9 MPa。但在壓下系統(tǒng)保壓過程中出現(xiàn)傳動(dòng)端壓下油缸壓力下降速度快，蓄能器不起作用的現(xiàn)象。根據(jù)前面的分析，首先排除液壓元件故障，再對蓄能器的充氣壓力進(jìn)行測量，測量結(jié)果是兩個(gè)蓄能器充氣壓力均為4 MPa，排除充氣壓力不足及充氣閥或皮囊泄露故障，最終確定是由于傳動(dòng)端壓下油缸設(shè)定壓力低于蓄能器充氣壓力導(dǎo)致的系統(tǒng)無法保壓。根據(jù)前面所述的排除辦法，分別將非傳動(dòng)端與傳動(dòng)端壓下油缸支路蓄能器充氣壓力降低至3 MPa和2.5 MPa，故障由此排除。

4 結(jié)束語

遞送機(jī)作為螺旋焊管機(jī)組中的關(guān)鍵設(shè)備，是鋼管成型過程中的動(dòng)力來源。一旦壓下系統(tǒng)保壓回路出現(xiàn)故障，會導(dǎo)致上輥兩端壓下力不足、不穩(wěn)，使得鋼管成型遞送力不足，帶鋼跑偏，造成機(jī)組停車，甚至使事故發(fā)生。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)保壓回路的故障現(xiàn)象，通過檢測分析，準(zhǔn)確找出故障原因，快速排除。

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Failure Analysis and Elimination of Spiral Welded Pipe Delivery Machine Screw-down System Pressure Maintaining Circuit

JIA Xi,FENG Yao
（Bohai Equipment Yangzhou Steel Pipe Company,Yangzhou 225128,Jiangsu，China）

TH137.1

B

10.19291/j.cnki.1001-3938.2017.04.014

2017－01－20

編輯：羅 剛

賈 熙（1987-），男，河北青縣人，本科，工程師，現(xiàn)從事焊管生產(chǎn)設(shè)備的研究和維護(hù)管理工作。