寶鋼1780熱軋帶鋼生產(chǎn)線,采用步進梁式加熱爐,步進動作靠液壓驅(qū)動。自投產(chǎn)以來,三個加熱爐的液壓系統(tǒng)均出現(xiàn)了梁下降時管路振動和嘯叫。每個加熱爐配一套液壓系統(tǒng),完成步進梁的升降和平移動作。系統(tǒng)利用比例閥控制,使步進梁能按設定的速度曲線運行。升降缸的系統(tǒng)原理如圖1,上升時,電磁閥1、3、6、7得電動作。下降時,電磁閥2、3、4、5、7得電動作。定差減壓閥控制比例閥前后壓差為恒定,使得速度線性可控。
一、故障現(xiàn)象
步進梁升降振動。下降過程中,在加速結(jié)束轉(zhuǎn)為勻速運動時,出現(xiàn)嘯叫現(xiàn)象。伴隨著嘯叫,壓力瞬時降低,然后又慢慢恢復;負責上升和下降的電磁閥得電時,系統(tǒng)液壓沖擊大,振動劇烈。
二、故障分析
嘯叫發(fā)生時,系統(tǒng)的壓力降低,這是泵供油不足的表現(xiàn)。因此,嘯叫是因為系統(tǒng)的流量供應不足引起的。但是,油缸上升時,泵給無桿腔供油,下降時,泵給有桿腔供油,油缸上升、下降的速度曲線基本一致,而無桿腔容積比有桿腔容積大得多,因此,上升所需流量比下降時大得多。既然下降時會發(fā)生系統(tǒng)流量供應不足的現(xiàn)象,為什么上升時沒有發(fā)生泵供油不足的現(xiàn)象呢?嘯叫發(fā)生時,油缸供油路和回油路的壓力都下降了,但供油路壓力降至極低點,因此嘯叫產(chǎn)生在供油路上?,F(xiàn)假設流量足夠低,對供油路的兩個閥進行分析,減壓閥全開,不會有振動產(chǎn)生,當然也就不會嘯叫。而5號插裝閥在壓力足夠低的情況下,會因彈簧力作用使閥芯關閉,切斷油路,而后,流量積蓄,壓力上升,再頂開閥芯,泄掉壓力,閥芯又關閉。這樣周而復始,產(chǎn)生了振動,導致嘯叫產(chǎn)生。因而得出,嘯叫是因5號插裝閥的快速頻繁啟閉而產(chǎn)生的。
仔細觀察系統(tǒng)運行情況,發(fā)現(xiàn)油缸上升時,變量柱塞泵的斜盤很穩(wěn)定,隨速度變化而作相應變化。但油缸下降時,泵的斜盤傾角變化異常,下降開始時,泵的斜盤由最小打到最大,接著在接近最小時嘯叫產(chǎn)生。然后傾角又增大,并穩(wěn)定。接下來,隨油缸的速度,傾角作相應變化。顯然,嘯叫產(chǎn)生時,泵處于傾角最小狀態(tài),這時的泵流量最低。嘯叫的產(chǎn)生的確是系統(tǒng)供油不足,而供油不足是泵斜盤變化異常引起,進一步的原因是油缸下降時的加速度與泵的響應不能匹配的緣故。
三、解決措施
1.電磁閥得失電時序的調(diào)整
原系統(tǒng)設計中,升降缸下降到底時,6號閥延時1s后得電,以釋放有桿腔壓力?,F(xiàn)改為6號閥不得電,有桿腔壓力不釋放,以緩沖液壓沖擊。油缸下降時,原設計中2號閥會比其他閥延遲1s得電?,F(xiàn)調(diào)整延遲時間,改變油缸下降瞬時的受力,即對油缸下降瞬時的加速度有所改變,起到了減小振動和嘯叫的作用。
2.泵壓力和流量的調(diào)整
原設計中,系統(tǒng)6臺變量柱塞泵,開5備1,泵出口壓力設定為16MPa。重新對系統(tǒng)審核計算,每只加熱爐有4個升降缸同時工作,最大負載G=19681,最大垂直速度v=12mm/s,缸筒直徑D=320mm,活塞桿直徑d=200mm,油缸與地面夾角α=10°,步進梁輪與導軌間摩擦因數(shù)介0.01以及輪內(nèi)軸承摩擦因數(shù)折算為f'=0.001。計算可得:每只油缸的受力890kN。系統(tǒng)所需最大壓力12MPa。系統(tǒng)所需最大流量1333.2L/min。每臺泵在壓力為12MPa時的最大流量360L/min。所需泵的數(shù)量為4。
確定4臺泵已足夠供應系統(tǒng)所需流量,12MPa的壓力足夠提升步進梁和梁上板坯。因此將壓力調(diào)整為12MPa,改變泵的響應,減小了振動和嘯叫。而因為定差減壓閥存在,泵的調(diào)整對油缸下降的速度曲線不影響,也就是說,這樣的調(diào)整對系統(tǒng)沒有副作用。
3.系統(tǒng)回路的調(diào)整
除了以上措施外,對系統(tǒng)下降回路也做了調(diào)整這一調(diào)整措施,已經(jīng)申請了本廠的技術秘密。