轧钢机液压系统故障及应对措施分析

魏洪涛

（莱芜钢铁集团银山型钢有限公司板带厂，莱芜 271104）

1 保障轧钢机液压系统安全的概念和意义

我国轧钢机液压系统的整体水平与欧美发达国家相比，仍然有较大差距，这在很大程度上限制和制约了中国精细工程液压机械产品出口。提升工程液压机械的实力，不仅仅在国际化方向发展，转变大型化、连续化、高速化、自动化、功能多样化的生产要求是现下我国相关生产体系的统一发展方向。液压机械设备的“大脑”取决于液压系统的良好运行，一旦发生故障，难以预计的经济损失将远大于现实生活所能接触到的价值。轧钢机液压设备组成的液压系统的领导元件是具有重要地位的核心配件，其故障将不仅仅是造成设备瘫痪，而且会导致机械寿命缩减，因此，需要保证机械液压设备的正常工作。

2 造成轧钢机液压设备故障的问题

2.1 设备监控制度落后及处理办法

国外进行液压机械故障诊断的尖端国家多选择用电子信息技术作为监控手段，用人工智能技术、现代仿真理论和网络维修为界点，构建起在线维护平台、智能管家诊断手段，打破监控人机分离困难的问题。但我国对此方面仍处于研发阶段。以北美为首的工业化发达则国家认为，信息化和智能化可在本世纪20年代以后在轧钢机液压机械的信息化和智能化方向投入实际使用。如开发的装载智能机都安装有人工智能监控系统，用以监控机械内的液压缸的液面高度、机械液压油温和压力等在内的多项参数。不仅具有故障诊断能力，还可向总机发出报警信息的系统在国外大型无人流水作业时取得优异的故障诊断和作业状态监控成绩。相比之下，中国国内轧钢机液压机械故障频繁发生，诊断技术仍采用传统人工监控。针对这一情形，国产的许多大中型机械生产商在吸取国外核心技术的基础上采用研发了我国特色的液压设备，例如，基于海尔集团的远程电子监控故障诊断平系统。面对易燃、易爆的工作运转情况，及时开展故障会诊，将有害物质及时遏制，并对此作出故障的反思总结。液压缸的重量、体积影响了其惯性力度、功率效率、工作状态模式，依据此类液压电子设备可实现大范围内的无缝快速调控。

2.2 设备外在环境影响下的故障问题及处理办法

由于机械液压系统本身具有封闭性，在通电作业的过程中直接观察差性，比热容过大的参数易导致其故障多发，金属容器和运输管道的隐蔽性低等原因，使轧钢机液压系统故障诊断频率高发。据数据统计，由于人为的操作因素导致在工程作业中34%以上的故障都是由液压不稳造成的。因此，如何保证轧钢机机械液压系统的安全运行，已经成为业界的一个公共安全共识。

传统流水作业在进行作业时总是忽视设备管道的管理，从而导致设备发生故障时高速流体对壁管的冲击过大，以致摩擦力度不断加大，在冲刷力度无法人为控制的结果下发生故障，造成更大的经济损失。据统计，我国轧钢机机械故障发生率中，液压系统管孔故障占15%～35%，远高于发动机故障，甚至导致传动系统故障。而在现实环境中，我国工业多在珠三角洲等发达地区，但造成设备故障的绝大多数原因中65%以上的问题来自于壁管破裂，导致实际维修时间占作业时长11.3%以上。由此可见，在严寒的季节对轧钢机液压系统进行保障，不仅仅是监测一项工作。更为重要的是，保证液压缸的价值、液压系统的正常工作，一个恒温的作业环境尤为重要。

2.3 维修保障工作的不到位及处理办法

在轧钢机机械的日常维修工作中，液压配件装卸不当造成的故障占有很大比例。在发动机的故障中由此引发的后续问题比比皆是，由于液压缸密封件的封闭效果取决于液压系统的液面压力，因此，作业装置维修不当容易发生重大故障。在整个液压系统故障中占比13.7%或15.2%。由于零部件长期使用，在容积内部传动元件过程中，摩擦磨损会导致密封体积扩大，进而导致内压升高，液压缸内的热传递能量不断增强，是造成轧钢机液压系统故障的原因之一。因此，为使轧钢机减少损耗，延长适用寿命，必须长期维修、更换使用了各种密封条件高的元件。但由于轧钢机老化程度快，在装配时容易发生工人贴合不严密，造成元件突发失效，液压缸内泄漏或外泄漏的情况发生，严重时会导致环境污染。

对此，在更换全自动、半自动的工程机械配件时，当其严格符合液压系统的规范要求，尤其是当液压系统动力源损坏时，采用安装工具要尽量减少液压阀等衔接部位的管头数量。对于比较明显的外泄漏部位可通过使用油脂润滑减少摩擦损伤。对于内部不易发现的内泄漏，保障工作可以采纳改善液压缸的密封件材料，加大回油管上的流量冲击力度的安全性，通过检测液体流速效率来判断是否存在内泄漏问题。

2.4 元件材料使用不当及处理办法

材料腐蚀是液压系统的常见问题，但高精度的机械轧钢机价格昂贵，在工程系统的串接下，安全运输无形中增大了系统的压力，进而易发生损失。但安装高精密的元件有利于减少震动引起的故障。根据液压压力信号的反馈，冲击力度流量过大的机械使用加工较简单的原材料比价格昂贵的配件使用寿命更短。然而，根据流体传动理论可知，液压内泄漏会影响液压缸动态压力上升速度。因此，设计时适用膨胀效果好、密封效果高、精密系数大的机械液压设备，可能会在液压缸内泄漏发生故障时将损失降到最低值。而实际上，我国部分企业采用价格相对便宜的设备，导致事故不断发生。这远不是压力信号能够阻止的。在容易受到液压控制薄弱的环节更要加大金属材料的延展极限，减少内部设备损害的影响。

另外，通常在箱面的结合处，减少压力是安全信号预防内轧钢机故障的主要措施。接合面不平整是造成机械液压设备大故障一个关键问题。质量不合格，制造缺陷加大了使用磨损力度，因此从使用不合质量的机械液压设备造成的故障分析来看，最常见的问题是材料组织密度大、壁孔断裂易出现气孔等。通过保养设备的外在特征，如加大保养最大值、减少磨损最小值、保持恒温值，可有效提高设备的使用频率值。根据峰值计算，绝大多数故障特征采用一些简单保养方法，如果使用得当，会取得较好的效果。事实上，平常采用此类方法进行进行故障诊断多是具有一个直观分析能力的大型企业。对于企业效益参数值低，分布在我国三、四线的城市工业体系落后的小企业，随时代进步却依然无法采用高精密仪器，可以直接利用的往往是大型企业淘汰的机械液压设备。面对出现的故障，无法及时更换的问题中，许多问题是由于设备低配及修理手段不全面，而且更新换代周期缓慢，如二手液压缸和液压马达的重复使用，在作业时导致故障频率增大。因此，液压设备与企业效益挂钩，使用安全性能高的精密仪器，减少机械液压设备的泄露，是减少故障的第一注意事项。

3 结语

本文从采取预防和后续处理方面系统讨论了关于如何处理轧钢机液压设备故障的一些方法。重点对对轧钢机液压机械内如何正确使用设备系统作出了简单阐述，全面分析了轧钢机设备内部因压力上升或下降速率会受到信号处理的影响。因此，可根据“数形结合”思想，举一反三地对压力信号和位移信号分别进行分析，排除故障导致漏量的各种因素，将所得数据归一化处理，该处理结果有利于指导实际工程应用，构建“轧钢机械液压缸故障应对系统”，实现轧钢机械液压故障的有效性处理。

[1]黄志坚，袁周.液压设备故障诊断与监测实用技术[M].北京：机械工业出版社，2005：10.

[2]谷立臣.机械信号处理及应用[M].西安：陕西科学技术出版社，2000：7.