魏德剛，張新順，徐建翔

（新疆八一鋼鐵股份有限公司軋鋼廠）

1 問題的提出

八鋼4200/3500mm中厚板軋機(jī)生產(chǎn)線，生產(chǎn)能力120萬t/年，有2座推鋼連續(xù)式板坯加熱爐，每座加熱爐冷裝額定產(chǎn)量80t/h，均采用齒輪齒條平移、液壓驅(qū)動升降的雙排料桿式出鋼機(jī)由端部出料。出鋼機(jī)平移最大工作行程5550mm，升降行程250mm，升降缸工作壓力為20MPa。1#、2#加熱爐使用雙排料桿式出鋼機(jī)來完成對不同長度板坯的出料，其升降機(jī)構(gòu)由一套液壓系統(tǒng)控制。出料時爐門打開，料桿前進(jìn)到爐內(nèi)設(shè)定位置后停止，此時液壓缸活塞桿伸出帶動凸輪旋轉(zhuǎn)使料桿提升，料桿逐漸接觸板坯并將其托起到一定高度時后退到出爐輥道上方停止，此時液壓缸活塞桿縮回并帶動凸輪旋轉(zhuǎn)使料桿緩慢下降，板坯平穩(wěn)落在出爐輥道表面后爐門關(guān)閉。如此往復(fù)，出鋼機(jī)液壓系統(tǒng)周期性間歇運(yùn)行實(shí)現(xiàn)加熱爐出料動作。

2018年下半年該出鋼機(jī)升降液壓系統(tǒng)間歇補(bǔ)壓周期逐漸出現(xiàn)異常縮短，補(bǔ)壓頻繁且工況劣化趨勢加劇，最終系統(tǒng)補(bǔ)壓周期長期處在1.5s/次以內(nèi)，壓力波動劇烈。異常高頻次的液壓沖擊給系統(tǒng)正常運(yùn)行帶來不利影響。頻繁打壓的工況還多次誘發(fā)了諸多其它系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)設(shè)備故障，嚴(yán)重制約了加熱爐的正常生產(chǎn)。為此，對出鋼機(jī)液壓系統(tǒng)壓力異常的原因進(jìn)行分析，探索解決措施。

2 出鋼機(jī)升降液壓系統(tǒng)頻繁補(bǔ)壓的影響

生產(chǎn)中出鋼機(jī)液壓站主泵系統(tǒng)1開1備，使用常開式電磁溢流閥，長期工作制。某一主泵得電啟動后，相對應(yīng)的電磁溢流閥中繼吸合動作，電磁鐵得電，閥芯運(yùn)動至關(guān)閉位，系統(tǒng)開始加壓。當(dāng)主泵加壓壓力超出電子壓力繼電器設(shè)定值上限21MPa時，相對應(yīng)的電磁溢流閥中繼釋放，電磁鐵失電，閥芯恢復(fù)常通，主泵低負(fù)荷空載運(yùn)行并停止打壓。當(dāng)系統(tǒng)壓力逐漸下降到繼電器設(shè)定值下限18MPa時，溢流閥電磁鐵再次得電動作系統(tǒng)完成補(bǔ)壓。在系統(tǒng)各元件均正常工作時，設(shè)定的一個補(bǔ)壓周期約為45s。

當(dāng)加壓間隔時間縮短為1.5s時，影響到液壓系統(tǒng)的正常運(yùn)行：（1）高頻次壓力波動使系統(tǒng)產(chǎn)生異常的液壓沖擊。對各元件密封裝置、主泵高壓軟管、中間管線及各控制閥塊造成損壞，且引起設(shè)備異常振動，產(chǎn)生噪聲、系統(tǒng)泄漏等問題，多種液壓元件故障率頻發(fā)。（2）主泵溢流閥的電磁鐵中繼在超高頻次吸合、釋放動作狀態(tài)下，使用壽命大大縮短，極易出現(xiàn)粘連、燒損，3～5天就要更換中繼備件。（3）主泵溢流閥的電磁鐵中繼出現(xiàn)粘連后持續(xù)得電，閥芯將一直處于關(guān)閉狀態(tài)不能開通，主泵始終高負(fù)荷打壓運(yùn)行，系統(tǒng)產(chǎn)生憋壓并無法實(shí)現(xiàn)正常卸荷。此時系統(tǒng)壓力高于主泵溢流閥設(shè)定值，并超過壓力繼電器的額定壓力（250bar），造成繼電器設(shè)置的控制開關(guān)點(diǎn)失效，電子壓力值顯示錯誤，各控制元件產(chǎn)生保護(hù)性溢流，油溫快速升高。一般在主泵溢流閥中繼出現(xiàn)粘連故障90分鐘后，油箱溫度升高至55℃，此時溫度傳感器高高連鎖作用液壓站跳停，造成生產(chǎn)中斷熱停。在主泵持續(xù)補(bǔ)壓的90分鐘，系統(tǒng)壓力實(shí)測達(dá)28.3MPa，超過了該站某些液壓元件的承受壓力。陸續(xù)發(fā)生元件泄漏、控制閥損壞、液壓缸耳軸及軸瓦劇烈沖擊損壞、電機(jī)過載跳電等異常狀況。2018年7-11月液壓站故障統(tǒng)計見圖1，圖2。

圖1 液壓站頻繁打壓所引發(fā)的出鋼故障次數(shù)統(tǒng)計

圖2 液壓站頻繁打壓所引發(fā)的加熱爐產(chǎn)線熱停時間統(tǒng)計

3 故障原因分析

一般認(rèn)為,系統(tǒng)出現(xiàn)頻繁打壓是由于某些元件存在異常卸荷溢流或系統(tǒng)原有壓力補(bǔ)償功能失效所致。根據(jù)該液壓站現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行工況及工作經(jīng)驗進(jìn)行邏輯分析，對造成系統(tǒng)迅速失壓的元件進(jìn)行診斷。

3.1 液壓缸的檢查

系統(tǒng)的主要執(zhí)行元件由為1#、2#加熱爐出鋼機(jī)升降機(jī)構(gòu)提供動力的四個250/140×300～00液壓缸組成，即每個出鋼機(jī)各布置兩件液壓缸。四個液壓缸均為雙作用式，無桿腔與有桿腔的交替供油實(shí)現(xiàn)出鋼機(jī)料桿的升降動作。液壓缸工況環(huán)境長期處在高溫、氧化鐵異物及濁環(huán)水侵入的狀態(tài)，正常更換周期為2年。檢查更換記錄發(fā)現(xiàn)，其中2#出鋼機(jī)Ⅰ段出料臂的液壓缸上線使用已有4年，是超周期使用，已存在輕微外滲漏現(xiàn)象。進(jìn)一步觀察其上升動作較Ⅱ段相對遲緩，判斷兩工作腔內(nèi)部之間也存在有一定的內(nèi)泄。因此，認(rèn)為2#加熱爐出鋼機(jī)Ⅰ段出料臂的液壓缸內(nèi)、外滲漏是造成系統(tǒng)異常失壓的問題之一。

3.2 控制閥的檢查

控制元件的異常溢流也會造成系統(tǒng)不能正常保壓。對該系統(tǒng)液壓控制閥進(jìn)行現(xiàn)場排查分析，發(fā)現(xiàn)1#、2#加熱爐出鋼機(jī)閥臺的減壓閥閥體、外排溢流管線手觸均異常高溫，且伴有調(diào)壓不靈敏的現(xiàn)象；站內(nèi)3#蓄能器安全閥組的閥體與其連接的溢流管路溫度較高，檢查卸荷閥閥桿錐頭有異常沖刷磨損，錐密封精度喪失，不能完全截斷壓力油。這3個控制閥都存在異常溢流現(xiàn)象。

3.3 蓄能器的檢查

因出鋼機(jī)具有間歇性工作的特點(diǎn)，該站共設(shè)置四組皮囊式蓄能器來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)較長時間的保壓。對四組蓄能器保壓功能分別進(jìn)行測試，其中1#、3#功能異常，進(jìn)一步檢測皮囊無氮?dú)鈮毫?，補(bǔ)氮時氮?dú)鈴挠拖湟绯觯袛嗍瞧つ移茡p，兩組蓄能器失效。

4 故障的排除方法與改進(jìn)

4.1 預(yù)防液壓缸泄漏的措施

液壓缸的泄漏形式分為內(nèi)部泄漏、外部泄漏或者兩種泄漏同時存在。外部泄漏一般會對設(shè)備表面及周圍環(huán)境造成油液污染，較易發(fā)現(xiàn)；內(nèi)部泄漏則需根據(jù)液壓缸的實(shí)際工作狀態(tài)與設(shè)計運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行對比診斷。任何一種泄漏都會對設(shè)備正常運(yùn)行帶來隱患，造成故障。液壓缸泄漏后，需檢修更換新的液壓缸備件。針對出鋼機(jī)液壓缸周邊存在積水、氧化鐵皮積聚的工況環(huán)境特點(diǎn)，確定計劃性更換檢修周期為1次/年，并定期對出鋼機(jī)液壓缸周邊氧化鐵、積水進(jìn)行清理，以延長其使用壽命。

4.2 防止控制閥異常溢流的措施

控制閥異常溢流一般由閥芯動作卡滯或磨損超差引起，故障排除需要對控制閥進(jìn)行拆解清洗檢查或更換新品備件。此外，出現(xiàn)此類故障時還應(yīng)對液壓系統(tǒng)中介質(zhì)清潔度進(jìn)行檢測，清潔度超過NAS7級時，需編制濾芯連續(xù)更換計劃。濾芯正常更換周期為每季度一次，油品清潔度超標(biāo)時更換周期應(yīng)根據(jù)油品檢測結(jié)果相應(yīng)縮短，必要時需在系統(tǒng)中增設(shè)1臺外置濾油機(jī)，每月1次定期檢測油品。通過提高油液清潔度可避免液壓閥故障的發(fā)生。

針對蓄能器安全閥組卸荷閥溢流的問題，對卸荷閥閥芯（閥組）進(jìn)行整體更換。為避免卸荷閥過早損壞，要求檢修人員規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，停機(jī)時緩慢卸荷，恢復(fù)時擰緊力矩適中。

4.3 蓄能器的檢修及更換

在工作過程中皮囊式蓄能器受到?jīng)_擊振動時，會使閥芯發(fā)生松動，密封錐面不密合導(dǎo)致漏氣。氣囊內(nèi)氮?dú)庑孤毫Σ蛔銜r，蓄能器儲能功能會下降，甚至失去作用。要求定期對蓄能器預(yù)充壓力進(jìn)行檢測，并補(bǔ)充氮?dú)?，氣囊損壞的要及時維修或更換蓄能器。

中厚板加熱爐出鋼機(jī)液壓站的蓄能器主要功能為系統(tǒng)保壓與吸收系統(tǒng)脈動沖擊，原設(shè)計公稱容積為40L，現(xiàn)場實(shí)際正常補(bǔ)壓時間在45s。較高的補(bǔ)壓頻次對泵組、系統(tǒng)溢流閥等元件壽命產(chǎn)生影響的同時，亦不利于泵組電機(jī)的節(jié)能降耗。依據(jù)蓄能器容積選型計算公式，為提高系統(tǒng)保壓時間與吸振能力，對原老型號蓄能器進(jìn)行重新選型，采用賀德克SB330-50A1/112A9-330A蓄能器，容量由40L擴(kuò)容提升至50L。保壓作用的氣囊預(yù)充壓力為0.9P1≤P0≤0.75P2，新蓄能器安裝上線后氣囊補(bǔ)充氮?dú)庵?50Bar。使用改型蓄能器可延長系統(tǒng)保壓時間至2分鐘。因新舊蓄能器密封形式不同，需將新蓄能器密封法蘭與原安全閥組進(jìn)行加工裝配。

5 結(jié)束語

經(jīng)過系統(tǒng)性分析排查與改進(jìn)，八鋼中厚板加熱爐出鋼機(jī)液壓站頻繁打壓的問題得到解決，打壓周期由故障時1.5s/次延長至127.3s/次，徹底消除了長期存在的設(shè)備故障隱患，為1#、2#加熱爐正常生產(chǎn)穩(wěn)定順行提供了保障。排障過程也促使設(shè)備維護(hù)人員對液壓系統(tǒng)的維保作業(yè)更加細(xì)致、規(guī)范，專業(yè)技能得到提升。中厚板加熱爐液壓站改進(jìn)后再沒有發(fā)生此類設(shè)備事故。