板式給料機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理及故障分析

劉立豐

（華能伊敏煤電有限責(zé)任公司 伊敏露天礦，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021134）

相對變頻技術(shù)而言液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究起步早，研究比較透徹。液壓驅(qū)動(dòng)方式的啟動(dòng)和加速?zèng)_擊較小，柔性較好，系統(tǒng)始終在一個(gè)比較穩(wěn)定的狀態(tài)下運(yùn)行。伊敏露天礦自移式破碎機(jī)作為伊敏露天礦半連續(xù)系統(tǒng)重要組成部分，于2007 年從德國引進(jìn)。該破碎機(jī)采用的供煤系統(tǒng)為板式給料機(jī)，驅(qū)動(dòng)方式為液壓驅(qū)動(dòng)，額定工作速度0.5 m/s，最大工作速度為0.6 m/s。

1 液壓系統(tǒng)工作原理

板式給料機(jī)驅(qū)動(dòng)部分采用了變量泵－定量馬達(dá)這種容積調(diào)速、閉式液壓系統(tǒng)。容積調(diào)速通過改變液壓泵的排量來調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)執(zhí)行元件的速度，由于沒有節(jié)流損失和溢流損失，回路效率高，系統(tǒng)溫升小，適用于高速、大功率調(diào)速系統(tǒng)，系統(tǒng)原理圖如圖1。

圖1 系統(tǒng)原理圖

1.1 驅(qū)動(dòng)單元

驅(qū)動(dòng)單元由2 臺立式電動(dòng)機(jī)與增速齒輪箱構(gòu)成，增速齒輪箱配套有散熱裝置。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，齒輪油不斷齒輪箱與散熱器循環(huán)。齒輪箱齒輪油循環(huán)管路設(shè)置有壓力傳感器，用于確保齒輪箱內(nèi)油量充足，按設(shè)計(jì)要求，壓力不能低于0.2 MPa。

1.2 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)主要由4 臺并聯(lián)的薩奧丹佛斯公司生產(chǎn)的90 系列軸向斜盤柱塞泵和2 臺力士樂公司生產(chǎn)的A2FM 系列液壓馬達(dá)構(gòu)成。液壓泵的控制方式采用的是MCV111B 電動(dòng)排量控制器，是1 個(gè)雙電液動(dòng)泵沖程控制器，使用機(jī)械反饋建立泵的閉環(huán)控制。

MCV111B 電動(dòng)排量控制器是1 個(gè)電磁控制的雙噴嘴擋板閥，產(chǎn)生1 個(gè)與所施加的電信號成比例的出口壓差，通過壓差來控制其內(nèi)部滑閥使控制油進(jìn)入泵內(nèi)的伺服控制活塞，進(jìn)而控制斜盤角度。斜盤又把角度信號通過機(jī)械搖桿反饋給內(nèi)部滑閥，完成閉環(huán)控制。

補(bǔ)償壓力來自于柱塞泵內(nèi)置的內(nèi)齒輪泵，主要作用是為系統(tǒng)主泵啟動(dòng)時(shí)提供充足的液壓油，為液壓系統(tǒng)低壓側(cè)補(bǔ)充液壓油。按系統(tǒng)設(shè)置，正常工作時(shí)壓力約為2.8 MPa，最低壓力不能低于0.8 MPa。

控制壓力由1＃、3＃柱塞泵所附帶的2 臺齒輪泵提供，這2 臺液壓泵輸出的壓力油經(jīng)過三通減壓閥減壓至4 MPa，為柱塞泵進(jìn)行控制壓力。除此以外，這2 臺泵還對液壓馬達(dá)提供軸承沖洗油和冷機(jī)啟動(dòng)時(shí)的預(yù)熱用油。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，閥58 的B 側(cè)線圈得電，加熱功能開啟，對液壓馬達(dá)進(jìn)行預(yù)熱，避免環(huán)境溫度較低時(shí)工作液體對液壓馬達(dá)形成“熱沖擊”。正常工作時(shí)，閥58 的A 側(cè)線圈得電，沖洗功能開啟，對液壓馬達(dá)進(jìn)行冷卻，并及時(shí)沖洗各類磨損顆粒污染物。

1.3 散熱和預(yù)熱系統(tǒng)

散熱通過外置的2 組散熱器進(jìn)行散熱。散熱油路的通斷是通過溫度控制閥控制的。當(dāng)溫度低于40 ℃時(shí)，溫控閥關(guān)閉，液壓油不通過散熱器直接回到油箱。當(dāng)溫度高壓40 ℃時(shí)，溫控閥開啟，液壓通過散熱器后回油箱。除此外，體積龐大的液壓油箱也具有一定的散熱功能。為防止系統(tǒng)冬季啟動(dòng)困難，液壓油箱設(shè)置有1 臺加熱器。

2 常見故障

板式給料機(jī)液壓系統(tǒng)在系統(tǒng)投入初期故障偏多，其中2008 年發(fā)生故障21 次，累計(jì)故障停機(jī)時(shí)間216 h；2009 年發(fā)生故障7 次，累計(jì)故障停機(jī)時(shí)間156.5 h。2 年來的平均故障強(qiáng)度為13.3（臺·h）／次。故障次數(shù)、故障時(shí)間和平均故障強(qiáng)度上來看屬于故障多發(fā)部分和重點(diǎn)故障部分，平均故障強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出2 年來3.47（臺·h）／次的總體平均故障強(qiáng)度。其中2009 年9 月中旬發(fā)生的板式給料機(jī)增速箱齒輪磨損致使設(shè)備停機(jī)7 d 之久，帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，并且威脅到電廠4 臺機(jī)組連續(xù)發(fā)電運(yùn)行。除加強(qiáng)日常設(shè)備的保養(yǎng)和巡視外，應(yīng)對常見故障進(jìn)行整理與分析。

板式給料機(jī)液壓系統(tǒng)常見故障為系統(tǒng)無法啟動(dòng)、供煤速度慢、工作時(shí)供煤量不足、速度上升緩慢和系統(tǒng)溫度高等一些故障。

2.1 系統(tǒng)無法啟動(dòng)

系統(tǒng)啟動(dòng)需要滿足下列條件：油箱油溫必須大于5 ℃；油箱油位必須大于350 mm；限位開關(guān)SP10.13打開；沖洗閥（＋A10=10－Y1，＋A10=10－Y1.1）接通；加熱閥（＋A10=10－Y2，＋A10=10－Y2.1）關(guān)閉。

這種故障在冬季移設(shè)結(jié)束后多發(fā)，因?yàn)槊看我圃O(shè)時(shí)設(shè)備長時(shí)間停機(jī)，液壓油溫度底，不滿足啟動(dòng)條件，只需要將加熱器投入一段時(shí)間后即可啟動(dòng)。

2.2 齒輪增速箱損壞

系統(tǒng)投入運(yùn)行一段時(shí)間后即出現(xiàn)該故障，故障表現(xiàn)為電動(dòng)機(jī)有速度輸出，但是板式給料機(jī)沒有速度，懷疑齒輪增速箱故障，拆開注油口后發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有大量鐵屑，齒輪增速箱解體檢查后發(fā)現(xiàn)主動(dòng)齒輪輪齒被磨光。

故障原因?yàn)闈櫥涣妓拢瑥S家進(jìn)行系統(tǒng)安裝時(shí)將齒輪增速箱配套的內(nèi)嚙合齒輪泵進(jìn)油口與出油口搞反，誤將進(jìn)油口當(dāng)作出油口，系統(tǒng)調(diào)試過程及后期運(yùn)行中反復(fù)出現(xiàn)壓力低報(bào)警停機(jī)，調(diào)試人員沒有仔細(xì)查找故障原因就擅自將該報(bào)警點(diǎn)在程序中封閉，并且未在有關(guān)文件中做好記錄，致使該故障遺漏。在后續(xù)的運(yùn)行過程中，檢修人員未及時(shí)進(jìn)行油量檢查，最終因缺油導(dǎo)致該齒輪箱故障發(fā)生。

2.3 工作速度變慢

1）柱塞泵本身原因。板式給料機(jī)的液壓泵為柱塞變量泵，工作一定時(shí)間后，泵內(nèi)部液壓元件（缸體、柱塞、配流盤、斜盤等）不可避免的產(chǎn)生磨損，會(huì)造成內(nèi)部泄露，液壓泵效率下降，工作速度緩慢。這時(shí)就需要將泵拆下整機(jī)大修，一般每2 年（約10 000 h）進(jìn)行1 次液壓泵大修理工作，對磨損超限的零部件進(jìn)行修復(fù)更換。

2）控制系統(tǒng)問題。出現(xiàn)此故障后在檢查位于2＃泵上的電動(dòng)排量控制器時(shí)，發(fā)現(xiàn)有直徑約為0.5 mm 左右橡膠顆粒堵塞節(jié)流孔，造成泵控制油不能正常到達(dá)控制活塞，清洗掉橡膠顆粒后泵恢復(fù)正常。橡膠顆粒應(yīng)是來源于油箱出油管路上的蝶閥上。蝶閥閥門密封采用的密封橡膠與系統(tǒng)所用液壓油不匹配，使用過程中液壓油腐蝕橡膠產(chǎn)生橡膠顆粒進(jìn)入系統(tǒng)，而在泵與液壓油箱之間又沒有過濾裝置，這些顆粒進(jìn)入系統(tǒng)回路，對系統(tǒng)造成危害。

3）2 個(gè)泵同時(shí)不工作。1＃和2＃泵出現(xiàn)這種問題后，初步確定是2 個(gè)泵共用的三通減壓閥出現(xiàn)問題。將它與3＃、4＃泵的三通減壓閥交換，1＃、2＃泵恢復(fù)正常工作，確定閥壞，更換新閥后解決該問題。

2.4 板式給料機(jī)提速緩慢

該故障表現(xiàn)為板式給料機(jī)提速慢，由0 m／s 升至0.5 m／s 的時(shí)間長達(dá)1 min，但工作速度正常。測量三通減壓閥的輸出的控制壓力和泵體上的控制壓力均正常，手動(dòng)操作各電動(dòng)排量控制器，每臺泵每次均能迅速的達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)速度，判斷為電氣控制系統(tǒng)故障。經(jīng)過電氣檢修人員檢查，確定故障原因?yàn)榘粹o接觸不良，加速信號傳遞時(shí)斷時(shí)續(xù)，程序接收到計(jì)數(shù)信號不足，更換新按鈕解決該問題。

2.5 液壓系統(tǒng)油溫高

1）液壓油污染嚴(yán)重?，F(xiàn)場工作環(huán)境惡劣，液壓油中易混入雜質(zhì)和污物。受污染的液壓油進(jìn)入泵、馬達(dá)和閥的配合間隙中，會(huì)劃傷和破壞配合表面的精度和粗糙度，使泄漏增加、油溫升高，這種情況也會(huì)導(dǎo)致泵的突發(fā)性故障。更換液壓油后該問題解決。

2）環(huán)境溫度高，重負(fù)荷長周期運(yùn)行。環(huán)境溫度高，重負(fù)荷長周期運(yùn)行都會(huì)使液壓系統(tǒng)油溫高，因此應(yīng)避免長時(shí)間連續(xù)大負(fù)荷地工作，若油溫太高可使設(shè)備空載運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間，待其油溫降下來后再工作?，F(xiàn)場通過安裝大功率空調(diào)減輕環(huán)境溫度對液壓系統(tǒng)運(yùn)行的影響。

2.6 系統(tǒng)出現(xiàn)零漂

零漂指零位漂移，由于板式給料機(jī)液壓系統(tǒng)采用4 臺柱塞泵并聯(lián)共同工作的驅(qū)動(dòng)方式，一旦某臺泵出現(xiàn)零漂，就會(huì)對整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。如果為正零漂，當(dāng)給料速度開關(guān)處于零位時(shí)，板式給料機(jī)仍會(huì)緩慢運(yùn)行；如果為負(fù)零漂，就會(huì)影響板式給料機(jī)輸送能力的發(fā)揮，嚴(yán)重時(shí)會(huì)加大系統(tǒng)運(yùn)行過程的噪音。

出現(xiàn)這種故障后考慮是否剛安裝1 臺新的液壓泵，因?yàn)橛捎? 臺泵不是同時(shí)進(jìn)行零位調(diào)整的，這就有可能導(dǎo)致新安裝的這1 臺泵與其他的3 臺泵在參數(shù)上不匹配。

如在運(yùn)行過程中出現(xiàn)這種故障，則首先需要判斷零漂方向。將板式給料機(jī)速度調(diào)整到零，如果板式給料機(jī)仍然緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，證明是正零漂，否則為負(fù)零漂。需要拆開泵體上的電動(dòng)排量控制器，檢查是否有破損或損壞的零件，檢查控制壓力是否正常等。

3 結(jié)語

從板式給料機(jī)液壓系統(tǒng)原理入手，對板式給料機(jī)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)的故障進(jìn)行了分析，主要原因是液壓油更換不及時(shí)、安裝人員馬虎大意、相關(guān)人員擅自改動(dòng)系統(tǒng)安全裝置上，因此要求設(shè)備維護(hù)人員加強(qiáng)責(zé)任心，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。