文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1004-4620（2015）05-0075-02

收稿日期：2015-05-20

作者簡(jiǎn)介：袁德寧，男，1983年生，2007年畢業(yè)于安徽工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)?，F(xiàn)為山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠機(jī)動(dòng)科工程師，從事設(shè)備管理工作。

1　前　言

混合機(jī)是燒結(jié)工藝生產(chǎn)的重要設(shè)備，它的作用是將燒結(jié)過程中使用的燃料、溶劑、礦石及附加物添加劑等充分混勻，加水潤(rùn)濕，制粒造球等，從而獲得化學(xué)成分均勻、粒度適宜、透氣性良好的燒結(jié)料。山鋼股份萊蕪分公司型鋼煉鐵廠使用的混合機(jī)筒體尺寸為Φ5 100×25 000，生產(chǎn)能力1 200 t/h，驅(qū)動(dòng)扭矩520 kN·m。為了使系統(tǒng)傳輸平穩(wěn)可靠且節(jié)能，采用先進(jìn)的泵控式液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。泵控系統(tǒng)的全稱是泵排量控制系統(tǒng)，它是將變量泵直接與執(zhí)行元件相連，減少了中間控制元件。因此，泵控系統(tǒng)具有能量損失小、總效率高、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、低噪聲等優(yōu)點(diǎn) ［1］。泵控式液壓系統(tǒng)又稱閉式液壓系統(tǒng)，內(nèi)部油液通過置換率低且效率高，缺點(diǎn)是內(nèi)部一旦出現(xiàn)磨損很難檢測(cè)，且油液只能部分冷卻，油溫敏感，多個(gè)泵、電機(jī)組成傳動(dòng)系統(tǒng)，出現(xiàn)異常時(shí)很難被及時(shí)發(fā)現(xiàn)以至于造成事故。萊鋼型鋼煉鐵廠混合機(jī)在使用過程中曾出現(xiàn)過油箱油溫高、電機(jī)電流高跳閘以及電機(jī)損壞等故障，通過分析故障原因，制定了一系列措施。措施實(shí)施后，泵控式混合機(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了故障率為零的目標(biāo)。

2　液壓系統(tǒng)工作原理

混合機(jī)滾筒體由4臺(tái)CB400電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)，泵站設(shè)置7臺(tái)閉式泵。系統(tǒng)最高工作壓力35 MPa，總驅(qū)動(dòng)功率1 400 kW，單向傳動(dòng)。系統(tǒng)工作時(shí)，為了避免主油泵啟動(dòng)時(shí)對(duì)液壓電機(jī)造成壓力沖擊以及將電機(jī)內(nèi)磨損下的顆粒帶走，該液壓系統(tǒng)設(shè)置了獨(dú)立的液壓沖洗系統(tǒng)。啟動(dòng)沖洗系統(tǒng)5 min后方可以啟動(dòng)泵站，以確保系統(tǒng)充油可靠。泵站內(nèi)的7臺(tái)泵系統(tǒng)原理相同。

系統(tǒng)中主泵、輔泵、補(bǔ)油泵共同由主泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)。主泵電機(jī)啟動(dòng)后，輔泵為比例閥供油。補(bǔ)油泵排出的液壓油通過內(nèi)置閥組直接到達(dá)主泵入口。在沒有給出輸出信號(hào)前，比例閥處于零位，主泵的斜盤位于中位，主泵無排量。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出輸出指令后，根據(jù)選擇輸出百分比，系統(tǒng)輸出180～320 mA的電流信號(hào)，通過比例閥來控制斜盤傾角，從而控制主泵輸出流量。7臺(tái)泵輸出的油液共同經(jīng)過主管道進(jìn)入4臺(tái)電機(jī)。油液從電機(jī)流出后進(jìn)入主管道然后再次分流至各泵回路，回路中20%～25%的高溫油液通過旁路支管流經(jīng)泵體內(nèi)置更油閥（液動(dòng)換向閥、補(bǔ)油溢流閥）、過濾器、冷卻器回到油箱。每2、3臺(tái)泵公用1臺(tái)冷卻器，冷卻器根據(jù)油箱中油溫高低自動(dòng)調(diào)節(jié)水量。電機(jī)除驅(qū)動(dòng)A/B口外還有外置沖洗和泄露D油路。系統(tǒng)中一個(gè)電機(jī)安裝了速度監(jiān)視器，但僅用于顯示轉(zhuǎn)速并不參與控制。整個(gè)系統(tǒng)調(diào)速控制為開環(huán)控制。

2　液壓系統(tǒng)存在的問題及處理措施

2.1油箱油溫較高

該液壓站1 #、2 #泵共用1 #油冷器和1 #油箱，3 #、4 #泵共用2 #油冷器和2 #油箱，5 #、6 #、7 #泵共用3 #油冷器和2 #油箱，3個(gè)油箱用管道聯(lián)通。為保證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，液壓系統(tǒng)對(duì)溫度要求較高，系統(tǒng)設(shè)置油溫55℃報(bào)警，60℃停機(jī)。自投用以來1 #油箱溫度處于正常范圍，2 #和3 #油箱溫度都接近報(bào)警溫度。

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量1 #、2 #、3 #冷卻器水流量相近，2 #冷卻器溫差較小，根據(jù)換熱原理可知，進(jìn)口油溫相同時(shí)，流經(jīng)2 #冷卻器的熱油量不足。分別對(duì)2 #冷卻器的兩臺(tái)泵長(zhǎng)時(shí)間負(fù)載運(yùn)行并測(cè)量冷卻器進(jìn)出水溫度發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)運(yùn)行4 #泵時(shí)水的溫差為零，即4 #泵不更油，判定4 #泵更油閥中的液動(dòng)換向閥卡住。3 #油冷器理論換熱量比1 #冷卻器大50%，但在控制閥門完全打開時(shí)水流量仍相近，根據(jù)流體力學(xué)知識(shí)可知該過濾器已經(jīng)堵塞。

措施實(shí)施：1）為了能夠及時(shí)反映出流經(jīng)各冷卻器的油液流量，在冷卻器放油口處加裝三通閥門，接入壓力表。正常運(yùn)行時(shí)回油壓力為0.3～0.35 MPa（若經(jīng)濟(jì)許可，回路增加流量表更為精確）。2）更換4 #泵液動(dòng)換向閥，并進(jìn)行測(cè)試。流經(jīng)2 #冷卻器的油液壓力由原來的0.15 MPa增加到0.3 MPa。3）3 #冷卻器阻塞嚴(yán)重，對(duì)其進(jìn)行清洗。4）在循環(huán)水中加絮凝劑，及時(shí)沉淀水中污泥。措施實(shí)施后，冷卻器、油箱以及油泵的溫度值在混合機(jī)設(shè)備正常生產(chǎn)過程中均為正常。

2.2電機(jī)電流較高導(dǎo)致跳閘

據(jù)運(yùn)行記錄統(tǒng)計(jì)，近1 a中由于負(fù)載變化累計(jì)引起5次跳閘，其中4 #泵跳閘1次，5 #泵跳閘4次，PLC報(bào)警均為過流。為了排除電機(jī)的影響，對(duì)5 #泵電機(jī)進(jìn)行更換，不久又出現(xiàn)過流跳閘。

泵的輸出流量是通過壓力比例閥的輸入電流進(jìn)行調(diào)整，系統(tǒng)會(huì)按照輸入比例數(shù)值對(duì)比輸出180～320 mA的電流信號(hào)。由于系統(tǒng)采用開環(huán)控制，受到彈簧屬性、摩擦阻力、系統(tǒng)泄漏等因素的影響，泵的輸出并不是精確的，會(huì)有一定的誤差，所以電機(jī)輸出功率也不同。對(duì)系統(tǒng)中每臺(tái)電機(jī)增設(shè)電流歷史趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)最大負(fù)載時(shí)電機(jī)電流運(yùn)行均值為：1 #泵260 A，5 #泵電流320 A，其余電流在280～300 A范圍內(nèi)，負(fù)載不均。由于跳閘都是發(fā)生在混合機(jī)滿負(fù)載運(yùn)行過程中，根據(jù)這一特點(diǎn)，只需要調(diào)整最大輸出時(shí)電機(jī)輸出均衡即可。調(diào)整方法是調(diào)整比例閥最大和最小輸出電流來控制泵在混合機(jī)滿負(fù)載情況下的各泵輸出，從而調(diào)整所有電機(jī)的電流在最大負(fù)載運(yùn)行時(shí)相互接近，即電流差±10 A。經(jīng)查，比例閥最大工作電流為380 mA，因此比例閥電流可在0～380 mA范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)整后的系統(tǒng)運(yùn)行半年來未發(fā)生過跳閘事故。

2.3電機(jī)損壞事故

2014年9月12日，混合機(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)因3 #電機(jī)溫度高而自停，同時(shí)過濾器中發(fā)現(xiàn)大量金屬粉末。更換過濾器后運(yùn)行16 h，系統(tǒng)再次跳閘，過濾器堵塞報(bào)警，且發(fā)現(xiàn)了金屬顆粒。

經(jīng)拆檢后發(fā)現(xiàn)除電機(jī)活塞、缸體、密封件等易損件磨損外，電機(jī)非傳動(dòng)端軸以及電機(jī)傳動(dòng)端殼體的軸承處也出現(xiàn)異常磨損。經(jīng)分析，電機(jī)非傳動(dòng)側(cè)軸和傳動(dòng)側(cè)殼體的磨損的直接原因是其配合的軸承跑內(nèi)圈和跑外圈，根本原因是扭矩臂安裝誤差過大，軸承受到交變徑向力的同時(shí)還會(huì)受到一定的交變軸向力，引起軸承跑圈，從而磨損軸或磨損軸承座。磨損產(chǎn)生的金屬顆?；烊牍ぷ饔鸵褐兄苯訁⑴c工作循環(huán)，加劇了其他部位磨損，形成惡性循環(huán)。在該閉式系統(tǒng)中，回路中僅有20%～25%油液流經(jīng)過濾器過濾，很難排出，這也是事故發(fā)生的另一重要原因。由于系統(tǒng)中所有電機(jī)采用公用管道供油，因此其他電機(jī)也受到了不同程度的污染。

為了徹底消除金屬顆粒帶來的隱患，進(jìn)行電機(jī)和泵的拆檢清洗、對(duì)管路進(jìn)行沖洗。調(diào)整電機(jī)扭矩臂的安裝誤差在±2 mm范圍內(nèi)、負(fù)載時(shí)誤差在± 15 mm內(nèi)，并檢查所有球鉸軸承。在電機(jī)泄露回路中設(shè)置磁性過濾器，定期檢查是否產(chǎn)生金屬顆粒。

2.4其他改進(jìn)措施

系統(tǒng)運(yùn)行過程中，水的流量根據(jù)油液溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，冬天溫度較低水路處于關(guān)閉狀態(tài)。為防止水管凍裂、損毀，將水量調(diào)節(jié)設(shè)置最低值1 m 3/h。

定期對(duì)電機(jī)、泵體振動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，并記錄形成歷史趨勢(shì)。振動(dòng)檢測(cè)除檢測(cè)電機(jī)和泵的運(yùn)行情況，還檢測(cè)設(shè)備安裝情況，便于及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常并處理。在振動(dòng)檢測(cè)的基礎(chǔ)上，每季度化驗(yàn)油液污染度、顆粒物并進(jìn)行分析，掌控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)按質(zhì)換油，節(jié)約了大量油脂費(fèi)用 ［2］。

3　應(yīng)用效果

泵控式混合機(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)通過測(cè)量和提高泵的更油量、調(diào)整油泵輸出實(shí)現(xiàn)電機(jī)電流相同輸入以及校正電機(jī)安裝誤差提高電機(jī)壽命等措施，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備零故障，延長(zhǎng)了泵和電機(jī)的維保周期、油液更換周期，減少設(shè)備隱患和設(shè)備故障，降低了維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用。液壓油運(yùn)行18個(gè)月，檢測(cè)油液的理化指標(biāo)依然合格，所有泵體和電機(jī)均無不良磨損。