王建剛

（唐鋼不銹鋼公司，河北 唐山 063700）

1 前言

液壓系統(tǒng)分布在板坯連鑄機從鋼包回轉(zhuǎn)臺、中間罐車、扇形段一直到輥道各個部分，參與連鑄機生產(chǎn)的絕大多數(shù)作業(yè)過程。連鑄機在正常生產(chǎn)過程中，鋼包回轉(zhuǎn)臺、扇形段、切割移動輥道無法進行正常點檢，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、準確地判斷泄漏部位，并采取果斷的處理措施，會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，甚至造成火災事故。

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

2 液壓系統(tǒng)基本情況

板坯連鑄機液壓系統(tǒng)一般分為振動液壓系統(tǒng)和主液壓系統(tǒng)，振動液壓系統(tǒng)只負責為振動單元的作業(yè)提供動力，系統(tǒng)比較單一，主要包括油箱、液壓泵、閥臺以及振動液壓缸。

主液壓系統(tǒng)相對比較復雜，主要包括油箱、液壓泵、閥臺以及現(xiàn)場執(zhí)行機構。主液壓系統(tǒng)的現(xiàn)場執(zhí)行機構涉及連鑄機各個環(huán)節(jié)，鋼包回轉(zhuǎn)臺包含升降缸、制動缸、滑動水口液壓缸、驅(qū)動液壓馬達；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)動液壓缸；輥道系統(tǒng)包含移動輥道橫移液壓缸、引錠存放對中液壓缸。液壓站內(nèi)對應每套執(zhí)行機構都有相應的閥臺。

3 液壓系統(tǒng)泄漏智能檢測方法

3.1 振動液壓系統(tǒng)

振動液壓系統(tǒng)由于整個系統(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警就能夠判斷系統(tǒng)是否發(fā)生泄漏；然后，分析兩個振動單元動作波形圖的跟隨情況，即可判斷哪個振動單元發(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)板坯連鑄機主液壓系統(tǒng)工作原理，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，研發(fā)一套泄漏檢測控制裝置。本檢測控制裝置由流量計、溫度計、位移傳感器、壓力傳感器、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、PLC、計算程序等組成；在液壓系統(tǒng)管道上安裝流量計、溫度計、壓力傳感器，利用數(shù)據(jù)傳輸裝置進行數(shù)據(jù)傳輸，通過計算程序及PLC程序等完成整個液壓系統(tǒng)液壓油量Q總，在某一時刻，根據(jù)液壓缸所處的位置，計算出Q總，當Q總與前一刻液壓油量Q′總對比，當Q總與上一個采集周期液壓油量Q′總對比，Q′總-Q總≥10L時認為液壓系統(tǒng)發(fā)生泄露。

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

當Q′總-Q總與q-q理論同時滿足≥10L這個條件時，同時根據(jù)液壓管道溫度、壓力情況判斷出液壓系統(tǒng)漏點，而后通過PLC程序控制電磁閥對檢測到的泄露管道進行關閉并報警，避免液壓油大量泄漏。點檢人員立即趕到現(xiàn)場檢查并處理泄漏后，對報警進行復位，電磁閥重新得電，液壓系統(tǒng)恢復正常運轉(zhuǎn)。如圖2所示。

圖2

3.2.2 液壓系統(tǒng)油量計算

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

表1

連鑄機現(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)流量計算

利用流量計對每個系統(tǒng)流量進行測量，用q表示。每個系統(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)實際運行的測量結(jié)果逐步進行修訂。

表2

3.2.4 檢測設備安裝

在主液壓站各個閥后安裝流量計、壓力傳感器、溫度計，電磁閥利用系統(tǒng)閥臺自帶的電磁閥；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)行機構現(xiàn)場敷設傳輸電纜，利用停機時間進行接線。最后，根據(jù)設備運行與生產(chǎn)運行的邏輯關系，編寫控制程序。

4 結(jié)語

這套液壓泄漏檢測設備可廣泛用于與連鑄機液壓系統(tǒng)，尤其是在扇形段、大包回轉(zhuǎn)臺、切割移動輥道等設備在隱蔽部位。生產(chǎn)時無法進行點檢，在不停機的情況下對這些部位的液壓系統(tǒng)泄漏進行監(jiān)控，杜絕因液壓系統(tǒng)大量泄漏而影響液壓系統(tǒng)運行，甚至造成停機或火災事故的發(fā)生。