供稿|李增生，劉 鵬，康永飛，劉文賢，劉國(guó)軍

高爐液壓系統(tǒng)失壓及故障處理

供稿|李增生，劉 鵬，康永飛，劉文賢，劉國(guó)軍

內(nèi)容導(dǎo)讀

安鋼煉鐵廠4747 m3高爐槽下液壓站頻繁出現(xiàn)系統(tǒng)壓力陡降的故障，被迫采取頻繁更換液壓泵的措施才能暫時(shí)消除。經(jīng)過多年的現(xiàn)場(chǎng)探索分析和實(shí)踐，根據(jù)液壓系統(tǒng)恒壓變量泵工作原理，最終通過凈化液壓油、調(diào)整液壓系統(tǒng)壓力等措施，得以徹底解決問題。

故障問題

高爐槽下工段工作的主要任務(wù)是向高爐爐頂上料，大都由液壓控制驅(qū)動(dòng)。一旦液壓設(shè)備出現(xiàn)故障將直接影響高爐上料，甚至引起高爐休、慢風(fēng)事故，因此驅(qū)動(dòng)液壓設(shè)備的核心液壓站正常運(yùn)行就顯得尤為重要。

安陽鋼鐵股份有限公司煉鐵廠4747m3高爐槽下液壓站系統(tǒng)壓力設(shè)定為10.5 MPa蓄能器氮?dú)鈮毫s8 MPa。高爐自投產(chǎn)6個(gè)月以后，槽下液壓站系統(tǒng)(見圖1)壓力頻繁出現(xiàn)壓力陡降。主要表現(xiàn)為系統(tǒng)壓力降低到7.8 MPa時(shí)，快速回零，被迫采取頻繁更換恒壓變量液壓泵的措施才能暫時(shí)消除故障，而液壓泵使用周期僅15 d左右，造成備品備件的嚴(yán)重浪費(fèi)，嚴(yán)重時(shí)危及高爐正常生產(chǎn)。

圖1 槽下液壓站液壓系統(tǒng)工作原理

工作原理

高爐槽下恒壓變量液壓泵液壓站的工作原理，詳見圖2。恒壓變量泵輸出壓力高于恒壓點(diǎn)壓力時(shí)，高壓油通過阻尼孔將恒壓閥4（三位三通換向閥）閥芯右移并壓縮右側(cè)彈簧，換向閥左位工作。液壓泵輸出壓力油使變量油缸3活塞右移壓縮彈簧，斜盤角度減小，油泵輸出流量降低。相反，恒壓變量泵輸出壓力低于恒壓點(diǎn)壓力時(shí)，恒壓閥4（三位三通換向閥）右側(cè)彈簧推動(dòng)閥芯左移，恒壓換向閥4右位工作，低壓油同時(shí)進(jìn)入變量油缸兩個(gè)工作腔。由于變量油缸無桿腔面積大于有桿腔面積，變量活塞桿伸出，驅(qū)動(dòng)油泵斜盤傾斜輸出壓力油。當(dāng)油泵輸出壓力油壓力處于恒壓點(diǎn)臨界狀態(tài)時(shí)，恒壓閥4（三位三通換向閥）閥芯受到向右的液壓作用力與右側(cè)彈簧向左推力相平衡，換向閥閥芯4中位工作，變量油缸活塞同時(shí)油缸雙腔微動(dòng)作用力，并且無桿腔活塞另外受到排油卸荷的作用，變量油缸活塞處于過渡微自動(dòng)調(diào)整狀態(tài)，油泵基本不輸出液壓油。隨著現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)系統(tǒng)壓力再次低于油泵恒壓點(diǎn)壓力時(shí)，油泵斜盤在變量油缸作用下自動(dòng)傾斜輸出壓力油，直到系統(tǒng)壓力上升至恒壓點(diǎn)壓力為止。如此反復(fù)循環(huán)，始終維持油泵出口壓力的恒定。

圖2 高爐槽下恒壓變量液壓泵液壓站的工作原理

故障分析

根據(jù)槽下液壓系統(tǒng)工作原理，及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)分析，造成液壓系統(tǒng)壓力陡降的可能原因如下：

1) 蓄能器氮?dú)鈮毫Σ缓线m或氣囊損壞。當(dāng)蓄能器氮?dú)鈮毫μ蜁r(shí)，系統(tǒng)壓力下降，氣囊反變形能力降低，無法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)壓。而當(dāng)?shù)獨(dú)鈮毫μ邥r(shí)，氣囊壓縮空間不足，系統(tǒng)壓力下降，反變形能力減弱造成穩(wěn)壓能力下降。蓄能器氣囊破裂損壞時(shí)，高壓油則無法實(shí)現(xiàn)對(duì)氣囊的壓縮，更無法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)壓。

2) 液壓站設(shè)計(jì)有兩套油泵，一開一備，詳見圖1。當(dāng)1#油泵2.1工作時(shí)，若2#油泵出口單向閥4.2關(guān)閉不嚴(yán)，會(huì)引起壓力油反流引起系統(tǒng)壓力下降。同樣，當(dāng)2#油泵2.2工作時(shí)，若1#油泵出口單向閥4.1關(guān)閉不嚴(yán)，同樣也會(huì)造成壓力油反流引起系統(tǒng)壓力下降。

3) 恒壓變量泵問題。如果恒壓變量泵出現(xiàn)嚴(yán)重內(nèi)泄時(shí)，油泵輸出壓力油流量小于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備動(dòng)作需要的流量時(shí)，會(huì)引起系統(tǒng)壓力下降。由于液壓站恒壓變量泵為國(guó)外進(jìn)口備件，油泵恒壓閥閥芯和變量油缸裝配精度極高，一旦油液中某些細(xì)微顆粒雜質(zhì)混入內(nèi)部，極易卡塞恒壓閥閥芯及堵塞阻尼孔，造成恒壓閥卡死。系統(tǒng)壓力在低于恒壓點(diǎn)時(shí)，變量油缸無法驅(qū)動(dòng)，造成油泵無法輸出壓力油，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力下降。

4) 系統(tǒng)壓力陡降問題。當(dāng)恒壓變量泵無法輸出壓力油時(shí)，隨著現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)壓力逐步下降，當(dāng)下降至蓄能器氮?dú)鈮毫? MPa時(shí)，氣囊內(nèi)、外壓力平衡，反變形力消失，系統(tǒng)穩(wěn)壓系統(tǒng)會(huì)完全失控，造成系統(tǒng)壓力陡速下降回零。

根據(jù)以上可能原因逐步對(duì)液壓站系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)排查，發(fā)現(xiàn)：

1) 經(jīng)逐步檢查，液壓站5臺(tái)蓄能器氣囊均無破損，氮?dú)鈮毫?.8 MPa左右，壓力符合規(guī)定，說明蓄能器性能完好，故蓄能器故障對(duì)造成液壓系統(tǒng)下降的原因排除。2) 當(dāng) 1#油泵工作時(shí)，拆卸2#油泵出口膠管未發(fā)現(xiàn)有液壓油流出。同樣，2#油泵工作時(shí)，拆卸1#油泵出口膠管仍未發(fā)現(xiàn)有液壓油流出，說明單向閥4.1和4.2性能良好。故油泵出口單向閥關(guān)閉不嚴(yán)造成系統(tǒng)壓力下降原因排除。3) 通過對(duì)多次下線油泵返廠解體檢查試驗(yàn)，均未發(fā)現(xiàn)油泵明顯內(nèi)泄現(xiàn)象，故恒壓變量泵嚴(yán)重內(nèi)泄時(shí)對(duì)系統(tǒng)壓力下降原因排除。但對(duì)恒壓變量泵控制回路部件恒壓閥解體時(shí)，發(fā)現(xiàn)閥芯和阻尼孔均存在油液污物卡塞現(xiàn)象，故此為主因。

根據(jù)液壓站工作原理，和現(xiàn)場(chǎng)排查結(jié)果，制定以下解決方案：

1) 發(fā)生上述油泵故障時(shí)，采取應(yīng)急清理恒壓變量泵恒壓閥裝置，確保恒壓閥閥芯動(dòng)作靈活無卡死，控制油路阻尼孔暢通無卡阻。2) 對(duì)液壓站液壓油實(shí)施在線過濾并勤于更換濾芯。3) 利用高爐定修機(jī)會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)液壓設(shè)備兩根進(jìn)、回油管(P—T)用軟膠管串接，實(shí)施油路短路循環(huán)，從而將現(xiàn)場(chǎng)油路死油區(qū)污物徹底帶回油箱并及時(shí)更換濾芯。4) 利用高爐定修機(jī)會(huì)徹底清理油箱污物。5) 調(diào)整液壓系統(tǒng)壓力，由原來10.5 MPa調(diào)整為14 MPa，同時(shí)將蓄能器氮?dú)鈮毫σ餐桨幢壤? MPa調(diào)整為10.5 MPa。

通過采取以上措施，效果立竿見影。自2013年11月至今1年多，槽下液壓站液壓系統(tǒng)運(yùn)行良好且壓力保持比較穩(wěn)定。液壓泵使用壽命由不足15 d延長(zhǎng)到1 a以上且至今運(yùn)行良好，年節(jié)省設(shè)備備件費(fèi)用約120萬元。大幅降低維修工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了高爐槽下工段上料設(shè)備可靠性，為高爐正常生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

結(jié)束語

設(shè)備的養(yǎng)護(hù)如同現(xiàn)實(shí)生活中人體保健一樣，必須注重設(shè)備的日常保養(yǎng)工作，才能降低故障發(fā)生的概率。因此必須在高爐槽下液壓站運(yùn)行正常的情況下，做好定期對(duì)液壓油的過濾凈化清洗保養(yǎng)，提高液壓設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量，為高爐正常生產(chǎn)提供可靠的保障。

[1] 煉鐵機(jī)械設(shè)備操作使用故障處理及維護(hù)檢修與自動(dòng)化控制實(shí)用手冊(cè). 北京：中國(guó)冶金工業(yè)出版社，2008.

[2] 丁康, 李魏華, 朱小明. 液壓設(shè)備故障診斷實(shí)用技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2005.

[3] 王平. 煉鐵設(shè)備. 北京：冶金工業(yè)出版社, 2006.

Failure Analysis and Treatment of Hydraulic System for BF

/ LI Zeng-sheng, LIU Peng, KANG Yong-fei, LIU Wen-xian, LIU

Guo-jun

10.3969/j.issn.1000–6826.2015.03.11

李增生(1971—)，漢，河南安陽人，大專，工程師，從事安鋼股份公司高爐設(shè)備管理。E-mail：agltlzs@sina.com。

安鋼股份公司，安陽 455004

劉鵬(1981—)，漢，河南安陽人，研究生，工程師，從事安鋼股份公司煉鐵廠設(shè)備管理。通訊地址：455004河南省安鋼股份公司煉鐵廠設(shè)備材料科。