热轧精轧阶梯板液压控制及故障分析

杨尚钢 王毅俊

摘 要：现在对热轧带钢产品厚度、宽度等质量指标的重视。精轧机阶梯板是热轧线轧制线调整的重要设备，能实现轧辊更换和匹配的自由组合，以便提高产品产量和质量。本文是针对其的液压控制系统及常见故障的分析和处理。

关键词：精轧机;阶梯板;液控阀

某钢厂1580热轧精轧阶梯板作为精轧机换辊标高调整的重要设备，其主要功能是通過移动阶梯板液压缸位置来调整对应阶梯板厚度，以补偿轧机工作辊和支撑辊辊径磨损减小而带来的轧制线变化，从而实现在轧辊辊径自由变化组合的情况下，保证轧机轧制线在正常范围内，实现轧制多种规格品种的正常稳定性。

1 阶梯板平移液压装置介绍

精轧机两侧的不同厚度阶梯板按照厚度进行区分，由薄至厚安装在阶梯板平移框架内部，并通过安装于机架传动侧的液压缸进行位置调整。

在液压缸的无杆腔装有位移传感器，在阶梯板平移的过程中，液压缸动作的位置控制，都是依靠位置传感器检测到液压缸活塞杆位置来进行控制的，整个控制过程中，在传感器与PLC系统的闭环控制下，当设定位置与反馈位置做偏差后，对相差值进行PI调节控制给定量，通过液压比例阀的开口度调节得以实现阶梯板位置的稳定控制。

液压系统回路上的互锁型液控锁作用是分别与液压缸两腔相连通，能保住液压缸两腔压力，控制平移动作的稳定性，起到减压防震的作用。

2 阶梯板平移液压系统故障描述

在正常生产计划下，执行自动换辊控制，突然出现F2上阶梯板液压缸平移动作从5号位往0号位移动出现不动作现象，在人工手动干预动作，如此反复两次后，设备维护人员对阶梯板本体机械设备、平移液压缸和液压胶管进行检查未见明显异常，同时在液压阀台对液压缸两腔压力进行测量比较，发现每次动作时压力都有波动，根据这一情况，停止该阀台压力油，卸掉系统压力后，重新送油恢复系统压力，其液压缸恢复正常动作，此类故障在此后偶有发生，但是通过停送液压系统，都能快速恢复正常，为了查出其根本原因，现对其进行系统分析。

3 阶梯板平移液压系统故障原因分析

（1）从电气传感器采集数据入手，根据故障时，F2上阶梯板平移液压缸内部的位置传感器反馈的数据曲线，可以清晰明确的发现，液压缸位置在动作的过程中，突然出现动作曲线脉冲值变化异常时，由于PLC系统由对机械动作的保护性控制，停止对阶梯板平移位置动作命令的给定值，液压比例阀开口度回到零，在知悉设备状况的前提下，通过调整闭环控制的PI参数和给定响应时间，并结合实际动作的比例阀给定值和位置反馈量，确认当前设备状态与电气参数的耦合关系，以保证动作过程的稳定性。

（2）为了能找出此设备故障的真实原因，安排检修周期在此液压缸两腔，都安装了压力传感器，并做好数据监控，以方便对液压缸平移动作时，对液压比例阀开口度与压力值的对应关系分析，在比例阀动作的情况下，其预判断，如下：

①若是两侧都没有压力，则从液压系统比例阀入手;

②若是一腔压力较高，而另一腔无压力，则从阶梯板机械设备入手;

③若是两腔压力都较高，而输出力抵消，则是回油不畅，属于液压系统其他问题。

（3）安装完毕后，在夜班再次出现换辊时F2上阶梯板平移液压缸动作异常的情况，根据其相关检测数据分析，当液压比例阀阀芯动作命令发出之后，其压力传感器反馈的无杆腔和有杆腔压力就能在0.5秒分别到达9MPa和19Mpa，结合液压缸无杆腔面积100mm和有杆腔面积50mm，来计算此时液压缸平移动作的作用力，如下：

F 无杆 =压力*作用面积=9*3.14*50 2=70650N

F 有杆 =压力*作用面积=19*3.14*（50 2-35 2）=76066N

由上所计算的液压缸两腔作用力都约为7吨，相抵后输出力太小，判断是回油压力太大，由此判断出是回油不畅，需要查找液压系统问题。

（4）根据以上的数据分析，并结合液压系统原理图，由于液压系统中，回油管路上只有一个互锁型液控锁，对其进行更换处理，检查更换下的阀芯，发现其内部控制油孔内有堵塞的颗粒状异物，结合整个故障现象，与之前相关联事故的停送油动作恢复正常的现象，以及液压缸两腔受力分析，可以明确是由于此阀芯出现卡阻，而导致液压缸平移动作速度出现异常。

4 结语

通过本次故障的分析，对于着眼点的判断是至关重要的，现将此类故障问题总结如下：

（1）当事故发生后，可以通过电气设备所监控的检测传感器信号来对比分析，尤其是PLC控制系统液压比例阀给定信号和液压缸内部的位置传感器检测数据的对应关系，对于事故判断起到重要的导向作用，在此基础上结合机械设备动作情况和增添辅助性的两腔压力传感器反馈数据，能够将事故分析与理论作用力相结合，能更好的掌握设备状态下的情况，便于处理各类故障。

（2）这次故障问题现象也颇为奇怪，初期误判更换液压比例阀，对于事故处理分析起到误导，在这种情况下，作为设备维护人员要保持良好的心态，要充分发挥电气传感器监控数据，还要结合液压原理图来分析判断，像这种疑难事故，更需要机电液三专业通力合作分析，同时在处理故障的过程中，也要利用应急处理预案，才能事半功倍解决问题。

（3）油品清洁度不好，管路中有细微颗粒卡阀。这次事故是由于液压系统的互锁型液压阀阀芯卡阻所导致的，通过对此阀组内部油液取样，送广研所做油样检测，发现油品清洁度不好，含有细微颗粒，正是造成阀芯卡阻的罪魁祸首，结合事故发生前后，处于检修作业更换对应液压缸两腔胶管后，明确是更换液压胶管导致油液污染，这次故障的教训，应让设备维护人员警醒，严把检修质量关才是维护保养设备正常运行的关键措施。

处理任何故障问题，只有经过多专业的协同作业，以及综合分析判断，才能准确及时地找到故障排除问题，保障生产顺利进行。

参考文献：

[1]雷天觉.新编液压工程手册.北京：北京理工大学出版社，1998.

[2]张利平.液压气动系统设计手册.北京：机械工业出版社，1998.