磁力皮带无法抬起故障分析与对策

王建华，田 才，朱长月

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司冷轧作业部，河北 唐山 063210）

某钢厂由SMS设计的镀锌产线投产后开卷机磁力皮带装置频繁发生压下后无法抬起故障，严重影响产线生产速度提升及产品质量提升。本文通过分析开卷机磁力皮带装置的结构、磁铁布置、液压系统等多方面技术原因，找出故障根本原因，并提出针对性的解决方案。

1 开卷机磁力皮带装置结构

磁力皮带装置由1皮带框架、2永磁铁块3、皮带从动辊4、皮带5、液压缸6、主动辊等组成（结构图见图1）。磁力皮带框架为焊接件主要用于安装磁铁、主从动辊。永磁铁尺寸为40 mm×20 mm×10 mm，共2 850块，按区域A、B、C、D顺序磁铁的磁场强度呈降低的趋势布置（布置见图1），区域A和区域B的磁场强度为1 290 mT-1 320 mT，区域C和区域D的磁场强度为380 mT~400 mT。两侧液压缸为双作用液压缸，参数为80/56-350 mm。

图1 磁力皮带结构图

2 磁力皮带装置液压系统原理

磁力皮带装置液压控制原理图见图2，磁力皮带装置通过销轴固定在夹送辊辊轴上，磁力皮带的两侧的液压缸实现整个装置的压下和抬起动作。整个液压控制系统由DB型减压阀、Y型中位机能换向阀、液压锁、调速阀、液压缸等组成，回路采用出口节流调速方式更加平稳。

图2 磁力皮带装置液压原理图

系统供油压力（P）为180 bar（18 MPa），磁力皮带在执行压下功能时，三位四通换向阀a得电，减压阀控制油取至B回路上，此时减压阀工作，系统压力降低至设定压力40 bar（4 MPa），防止磁力皮带框架下降时受力过大变形。磁力皮带压下到位后，换向阀切换至中位（Y型中位机能），液压锁3锁紧阀台至液压缸之间的油路，而液压锁3前端油路与T腔接通，卸掉液压锁3与换向阀2之间的压力。

磁力皮带在执行抬起时，三位四通换向阀b得电，减压阀不进行减压为系统压力180 bar（18 MPa）。

3 磁力皮带无法抬起故障分析及对策

磁力皮带抬起故障现象为：磁力皮带装置在液压缸压下完成钢卷带头穿带后，执行抬起动作时现场确认液压换向阀已切换到a，此时油路P与A接通，磁力皮带有抬起的趋势但最终未能抬起。下文对可能原因进行分析：

3.1 液压缸推力不足

磁力皮带总质量约为3 800 kg，如前所述磁力皮带框架一端通过轴承固定在夹送辊辊轴上，通过液压缸伸缩实现磁力皮带绕夹送辊轴的摆动。液压缸活塞侧面积S=3.14×8×8/4=50.24 cm2，提升过程中可认为有杆腔直接与T油路接通，压力几乎为零。液压缸对磁力皮带所产生推力F=2PS=2×180×50.24=18 086 kg（1 bar=1.02 kg/cm2≈1 kg/cm2），为磁力皮带框架总重的4.75倍。且磁力皮带是随转轴摆动的，实际上需要的力更小，所以液压缸能力足够。实际上前期磁力皮带能够正常抬起，侧面说明液压缸设计参数没有问题。

3.2 磁铁产生的磁场太大

该产线设计初期为了兼顾极限薄规格0.6 mm和极限宽规格1 600 mm带钢的高强钢顺利穿带，永磁体的布置如上页图1所示，共分12个区域，总磁铁面积约43 500 cm2，且磁场强度为1 290~1 320 mT的区域占60%。现场跟踪磁力皮带正常抬起状态下，皮带与带钢分离时带钢与磁力皮带颤动较大，根据经验及与类似产线对比后发现，本产线磁力皮带磁铁布置较多，磁场能力存在较大冗余。设备设计初期磁铁磁场强度大小、磁铁布置以及磁铁数量一般是凭经验，正常情况下带头被磁力皮带运送到夹送辊位置处，带头有下落的趋势，而不应该是一直紧紧吸着带钢。

根据以上原则对磁铁布置、磁铁数量进行优化，具体做法为在穿带方向上磁铁隔一条拆一条，磁铁总量均匀减半。磁铁布置优化后，磁力皮带无法抬起故障发生频率有所下降，但仍有发生，未根本解决。

3.3 液压系统压力不足

造成液压系统压力不足的原因较多，如液压缸内泄、节流阀节流、换向阀卡阻、换向阀内泄、液控单向阀卡阻、减压阀出口压力异常等，需由易到难逐一排除确认。

首先对液压缸内泄露进行检查，将球阀4.1和4.2关闭后通过监控液压缸两侧压力保持情况，两侧压力没变化，可判断液压缸不存在内泄。同时将液压缸侧的4个节流调速阀6都调到最大，排除节流阀节流面积小造成的卡阻。液压缸内泄、单向节流阀节流问题排除后，接下来对换向阀进行内泄检查、卡阻检查。换向阀卡阻检查通过测量电磁铁的电压电流值、手动捅阀进行判断，同时通过听换向阀换向后有无液流声判断内泄，此处不详细说明。另外液控单向阀（俗称液压锁）卡阻可通过手动捅阀检测测压点5.1和

5.2 有无压力进行判断。

磁力皮带压下后用压力表接测压点5.2，电磁阀a侧得电，压力表读数约为45 bar（4.5 MPa）左右，而理论上电磁阀a侧得电后测压点5.2压力应为系统压力180 bar（18 MPa）。此时可以锁定减压阀压力调整故障。

该减压阀型号ZDR10DB2-5X/210YM，DB型减压阀控制油内控外排。查看原理图和阀台图发现该减压阀控制油取自液压锁后（见上页图2中W位置）。当磁力皮带压下后，换向阀切换到中位，液压锁与换向阀之间的油液接通T油路，此时液压锁关闭，液压锁与液压缸之间的压力被锁住，减压阀控制油路有压力残留。当磁力皮带抬起命令发出后，减压阀仍处于减压状态，压力较低不足以抬起磁力皮带。现场通过检测5.1测压点确实存在残留压力，验证了该判断。针对该减压阀故障解决的方案较多，可选择比例减压阀。但最简单经济的解决方案是将减压阀与液压锁安装位置对调，使减压阀控制油取至液压锁前段位置。效果验证为阀的安装位置对调后，磁力皮带无法抬起故障彻底解决。

4 结论

磁力皮带液压系统压力对抬起动作的影响最大，通过进一步分析得出减压阀的安装位置错误导致减压阀功能错误。对于DB型减压阀，当方向阀处于P至A的位置时，油口B的压力不允许超过减压阀的二次压力设定值，否则油口A的压力会降低。