曾 虎
(洛阳万基铝加工有限公司,河南 新安 471800)
铝带坯铸轧机液压压上系统是保证铸轧板坯板形的关键设备,其作用是在生产过程中施加给轧辊稳定的轧制力,用来平衡铝板坯对铸轧辊的反作用力,并保证辊缝恒定,实现对板坯厚度和板形的控制。铸轧力是通过铸轧机机架下横梁和下铸轧辊轴承座之间加设的预应力油缸实现的,在铸轧生产中经常出现铸轧板同板差超标和不良板形,影响产品质量,要保证铸轧板形稳定,对铸轧机传动侧和操作侧预应力的稳定控制尤为重要。目前,我公司的液压系统是恒压系统,即在生产过程中要始终保持高压泵运行,来提供稳定预应力,保证铸轧板形良好,高压泵运行时还要启动冷却泵来稳定油温,此种运行方式成本较高,借鉴其他液压保压系统的设计方案,我公司对液压系统进行了保压改造。
我公司的液压系统有两个压力等级,高压系统用于铸轧机预应力油缸的压力给定和预应力调整,普压系统作用于辅助单体设备上的液压缸和液压马达动作,也用于预应力油缸的快速升降。调整预应力可间接地调整铸轧力偏差, 从而减小铸轧带坯的厚度偏差, 并可实现单边调节和双边调节[1]。
高压泵启动、输出压力油P2、液压油分别通过直动式减压阀、液控单向阀、进入传动和操作侧预应力油缸、根据传动和操作侧同板差偏差,调整相应侧的减压阀、预应力油缸通过单向阀进油或溢流阀溢流,从而减小或消除铸轧带坯的厚度偏差。
铸轧生产时,系统通过高压泵和溢流阀,使传动和操作侧的预应力保持在维持铸轧板坯同板差合理的范围。
普压泵启动、输出压力油P1,液压油通过减压阀、电磁阀、液控单向阀、压上缸,通过两个电磁阀的得电和失电,实现压上缸的快升或快降(图1)。
可以看出,在生产中,高压油泵及电机始终运行,冷却泵需启动运行冷却油温,否则,铸轧卷生产不能正常轧制。轧机液压系统设计有两台11kW高压泵(一用一备)和一台5.5kW循环泵。该系统生产中缺点:电耗高;轧制油需定期过滤和更换、滤芯需定期更换,成本增加;液压泵和电磁阀长时间运行会受损,导致压力不稳,影响板形;液压泵和电磁阀为进口配件,采购成本高且采购周期长;泵及电机在运行过程中产生噪声共振达90dB,有噪声污染。因此,在当前铝铸轧企业生存环境日趋严峻的形势下,有必要对铝铸轧机液压压上系统进行节能环保改造。
原液压站布局及设备不变,增加部分阀台及组件,增加电控程序,把现有的液压恒压系统改造为自动保压系统,具备压力达到设定范围时高压泵组自动停止;压力低于或高于设定压力时,声光报警器报警,比例减压阀动作,高压泵组自动启动,电磁球阀打开,自动调压,待压力在设定范围时,电磁球阀关闭,高压泵组自动停止,使生产中压力一直在设定范围内。其中,预应力控制系统的关键问题是PID参数的调整以及比例减压阀控制板阀位闭环参数的调整,二者配合适当可使预应力达到较高的控制精度[2]。
改造设计原理如图2所示。通过以上设计达到产品对板型质量的要求,减少员工调整板差工作量,减轻现场巡视压力,减轻现场噪声污染,降低设备运行和检修维护成本。
(1)铸轧机两侧压上缸的压力调整。高压泵组启动,输出压力油P2,开启阀站球阀,分别进入两侧高压过滤器1,两侧电磁球阀2得电开启,电磁阀3不得电,压上缸上升至轧机垫块;两侧压力传感器4分别检测两侧压上缸压力,反馈到操作台显示器,操作人员通过电位器输出4mA~20mA电信号给两侧比例减压阀5,进行调整两侧压力,压力可升可降,达到设定值后,两侧电磁球阀2失电,压上缸开始保压,高压泵组20s后停止。
(2)生产过程中,压力传感器4检测两侧压上缸的压力低于设定值时,高压泵组启动,按以上步骤进行调整压力。两侧过滤器1过滤精度3μm能有效保证比例减压阀5及系统正常工作,延长各液压阀寿命。压上缸在保压过程中,电磁球阀(零泄漏)2和液控单向阀6起到关键的作用。其中,过滤器可有效控制液压系统的污染,是提供系统工作可靠性和延长元件寿命,特别是比例减压阀使用寿命的关键[3]。
(3)两侧压上缸的快升/快降。普压泵组启动,输出压力油P1,开启阀站球阀,电磁球阀2失电,电磁换向阀3电磁铁得电,压上缸上升;同理,电磁换向阀3电磁铁得电,压上缸下降。
液压压上系统是维持铸轧连续稳定轧制的核心部件。系统中比例减压阀作为输入信号的转换与放大元件,使系统能以小功率的电信号输入,控制大功率的液压能输出,并获得很高的控制精度和很快的响应速度[4]。为提高压上系统的工作可靠性,改善员工劳动强度和工作环境,降低设备维护成本,我们选择了高效稳定的阀台组件,关键阀件及配件的选型见表1。
表1 新增关键阀件及配件明细
目前,我公司铸轧机液压压上系统已改造完成,经过近3个月的运行,效果良好。新系统在运行中无需高压泵和循环冷却泵连续运行,降低了电耗,设备运行时间少,轧制油恶化周期延长,油滤芯使用时间更长;液压泵和电磁阀避免了长时间运行导致的压力和精度下降,避免了板形不良,降低了备件的消耗成本,自动化程度高,降低了员工的劳动强,消除了噪声污染。以节电为例,改造后高压泵和循环泵每天减少工作时间21h,近3个月共节电51975kW·h,按我公司内部结算电价0.55元计算,每条铸轧生产线年可节约电费11.4万元。综合液压备件和油品消耗的节约,经济效益显著。
通过对液压压上系统的保压改造实践,启发了我们的设备管理思路,特别对一些老系统、旧设备,应该积极开拓进取,充分利用新技术,提高设备运行效率,降低设备运行成本,为产品质量提供有效的支撑,才能在市场竞争加剧、成本不断提高的当前,维持企业的生存和发展。