一種板坯連鑄液壓泄漏智能檢測設(shè)備研究

王建剛

（唐鋼不銹鋼公司，河北 唐山 063700）

1 前言

液壓系統(tǒng)分布在板坯連鑄機(jī)從鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)、中間罐車、扇形段一直到輥道各個(gè)部分，參與連鑄機(jī)生產(chǎn)的絕大多數(shù)作業(yè)過程。連鑄機(jī)在正常生產(chǎn)過程中，鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)、扇形段、切割移動(dòng)輥道無法進(jìn)行正常點(diǎn)檢，而且這些部位長期在高溫、高濕的環(huán)境下作業(yè)，容易發(fā)生較大泄漏。如果無法快速、準(zhǔn)確地判斷泄漏部位，并采取果斷的處理措施，會(huì)造成液壓油大量泄漏，油箱液位迅速降低至下限位，致使液壓泵低液位停泵，從而滯坯，甚至造成火災(zāi)事故。

公司自2005年第一臺(tái)板坯連鑄機(jī)投產(chǎn)至今已經(jīng)發(fā)生大型泄露16次，造成停機(jī)14次，著火4次；因此，研究一種設(shè)備對(duì)液壓系統(tǒng)泄露進(jìn)行檢測控制非常必要。

2 液壓系統(tǒng)基本情況

板坯連鑄機(jī)液壓系統(tǒng)一般分為振動(dòng)液壓系統(tǒng)和主液壓系統(tǒng)，振動(dòng)液壓系統(tǒng)只負(fù)責(zé)為振動(dòng)單元的作業(yè)提供動(dòng)力，系統(tǒng)比較單一，主要包括油箱、液壓泵、閥臺(tái)以及振動(dòng)液壓缸。

主液壓系統(tǒng)相對(duì)比較復(fù)雜，主要包括油箱、液壓泵、閥臺(tái)以及現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)。主液壓系統(tǒng)的現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)涉及連鑄機(jī)各個(gè)環(huán)節(jié)，鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)包含升降缸、制動(dòng)缸、滑動(dòng)水口液壓缸、驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)；中間罐車包含升降缸、水口快換液壓缸；扇形段包含框架液壓缸、驅(qū)動(dòng)液壓缸；輥道系統(tǒng)包含移動(dòng)輥道橫移液壓缸、引錠存放對(duì)中液壓缸。液壓站內(nèi)對(duì)應(yīng)每套執(zhí)行機(jī)構(gòu)都有相應(yīng)的閥臺(tái)。

3 液壓系統(tǒng)泄漏智能檢測方法

3.1 振動(dòng)液壓系統(tǒng)

振動(dòng)液壓系統(tǒng)由于整個(gè)系統(tǒng)比較單一，發(fā)生泄漏的概率極低。僅僅依靠液位變化速率報(bào)警就能夠判斷系統(tǒng)是否發(fā)生泄漏；然后，分析兩個(gè)振動(dòng)單元?jiǎng)幼鞑ㄐ螆D的跟隨情況，即可判斷哪個(gè)振動(dòng)單元發(fā)生故障，如圖1所示。

圖1

3.2 主液壓系統(tǒng)

3.2.1 主液壓系統(tǒng)泄漏檢測整體思路

根據(jù)板坯連鑄機(jī)主液壓系統(tǒng)工作原理，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，研發(fā)一套泄漏檢測控制裝置。本檢測控制裝置由流量計(jì)、溫度計(jì)、位移傳感器、壓力傳感器、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、PLC、計(jì)算程序等組成；在液壓系統(tǒng)管道上安裝流量計(jì)、溫度計(jì)、壓力傳感器，利用數(shù)據(jù)傳輸裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通過計(jì)算程序及PLC程序等完成整個(gè)液壓系統(tǒng)液壓油量Q總，在某一時(shí)刻，根據(jù)液壓缸所處的位置，計(jì)算出Q總，當(dāng)Q總與前一刻液壓油量Q′總對(duì)比，當(dāng)Q總與上一個(gè)采集周期液壓油量Q′總對(duì)比，Q′總-Q總≥10L時(shí)認(rèn)為液壓系統(tǒng)發(fā)生泄露。

當(dāng)某一液壓缸、管路壓力傳感器壓力低報(bào)警、溫度較高報(bào)警，初步判定此液壓管或者液壓缸泄露；同時(shí)，將此管道1min內(nèi)液壓管內(nèi)流量q與理論液壓缸動(dòng)作一個(gè)行程＞需要流量q理論進(jìn)行比較，當(dāng)q-q理論≥10L時(shí)，認(rèn)為此管道發(fā)生泄漏。

當(dāng)Q′總-Q總與q-q理論同時(shí)滿足≥10L這個(gè)條件時(shí)，同時(shí)根據(jù)液壓管道溫度、壓力情況判斷出液壓系統(tǒng)漏點(diǎn)，而后通過PLC程序控制電磁閥對(duì)檢測到的泄露管道進(jìn)行關(guān)閉并報(bào)警，避免液壓油大量泄漏。點(diǎn)檢人員立即趕到現(xiàn)場檢查并處理泄漏后，對(duì)報(bào)警進(jìn)行復(fù)位，電磁閥重新得電，液壓系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如圖2所示。

圖2

3.2.2 液壓系統(tǒng)油量計(jì)算

根據(jù)位移傳感器某一時(shí)刻的采集數(shù)據(jù)，計(jì)算出油箱內(nèi)液壓油量Q，同時(shí)計(jì)算出液壓缸內(nèi)液壓油存量Q缸，Qi,表示其中某一個(gè)液壓缸容量，i=1、2、3......n,從而計(jì)算出所有液壓缸內(nèi)液壓油存量Q缸=i=1、2、3......n。然后計(jì)算出液壓系統(tǒng)總流量Q總=Q+Q缸，為了計(jì)算Q總，需要對(duì)主液壓系統(tǒng)的所有液壓缸進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表1所示。

表1

連鑄機(jī)現(xiàn)場液壓缸分為兩種：柱塞缸和普通液壓缸，其油缸存油計(jì)算方法不同。鋼包升降缸為柱塞缸，其液壓缸內(nèi)液壓油存量Q缸計(jì)算方法為：Qi=πD2/4×L′。

其他部位的液壓缸均為普通液壓缸，其液壓缸內(nèi)液壓油存量Q缸計(jì)算方法為：

式中，D為液壓缸內(nèi)徑；d為缸桿外徑；L為液壓缸滿行程，L′為位移傳感器測量的液壓缸活塞距離缸底的距離。

3.2.3 單系統(tǒng)流量計(jì)算

利用流量計(jì)對(duì)每個(gè)系統(tǒng)流量進(jìn)行測量，用q表示。每個(gè)系統(tǒng)的理論流量，通過查詢圖紙匯總?cè)绫?所示。理論流量根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的測量結(jié)果逐步進(jìn)行修訂。

表2

3.2.4 檢測設(shè)備安裝

在主液壓站各個(gè)閥后安裝流量計(jì)、壓力傳感器、溫度計(jì)，電磁閥利用系統(tǒng)閥臺(tái)自帶的電磁閥；在現(xiàn)場液壓缸的位置安裝位移傳感器；由配電室PLC控制柜至液壓站、執(zhí)行機(jī)構(gòu)現(xiàn)場敷設(shè)傳輸電纜，利用停機(jī)時(shí)間進(jìn)行接線。最后，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行與生產(chǎn)運(yùn)行的邏輯關(guān)系，編寫控制程序。

4 結(jié)語

這套液壓泄漏檢測設(shè)備可廣泛用于與連鑄機(jī)液壓系統(tǒng)，尤其是在扇形段、大包回轉(zhuǎn)臺(tái)、切割移動(dòng)輥道等設(shè)備在隱蔽部位。生產(chǎn)時(shí)無法進(jìn)行點(diǎn)檢，在不停機(jī)的情況下對(duì)這些部位的液壓系統(tǒng)泄漏進(jìn)行監(jiān)控，杜絕因液壓系統(tǒng)大量泄漏而影響液壓系統(tǒng)運(yùn)行，甚至造成停機(jī)或火災(zāi)事故的發(fā)生。