ZGM95Q磨煤机液压加载系统原理分析及故障研究
2014-11-12吴伟
吴伟
摘 要：ZGM95Q磨煤机液压加载系统是当前磨煤机中最有技术含量、能起到关键作用的设备组成部分，它的运用对实现安全、可靠运行意义重大。分析了ZGM95Q磨煤机液压加载系统的组成、工作原理和工作模式，针对磨煤机液压加载系统运行中出现的故障进行研究，并提出了解决方法。
关键词：磨煤机；液压加载系统；电磁换向阀；比例溢流阀
中图分类号：TK223.25 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）18-0040-02
随着ZGM95Q磨煤机液压加载系统的广泛运用，企业对液压加载系统故障诊断和维修人才的需求越来越迫切。液压系统的保养、维修已经成为了磨煤机安全、可靠运行，企业生产安全、稳定，企业发展和提高经济效益的必要条件。因此，对ZGM95Q磨煤机液压加载系统的原理分析和故障研究具有必要性和紧迫性。
1 ZGM95Q磨煤机工作原理
图1 ZGM95Q磨煤机液压加载系统原理图
ZGM95Q磨煤机是一种中速MPS磨煤机，其碾磨部分是由减速机带动的磨盘和3个沿磨盘滚动的且固定在压架上可自转的磨辊装置组成。原煤经给煤机从磨煤机的落煤管落到磨盘上，旋转磨盘借助离心力的作用将原煤推至碾磨滚道上，通过磨辊碾磨。3个磨辊沿圆周方向分布于磨盘滚道上，碾磨力则由液压加载系统产生。图1所示的液压加载系统是ZGM95Q磨煤机的重要组成部分，该系统主要由液压加载油泵、三通切换阀、双筒滤油器、单向阀、手动换向阀组、定变加载电磁换向阀组、控制油电磁换向阀组、升降辊电磁换向阀组、比例溢流阀组、冷却器温控阀、冷却器、液控阀、液压油缸、蓄能器、主溢流阀、升磨辊压力溢流阀、降磨辊压力溢流阀、液控阀压力溢流阀、M1—M5压力表和油箱、管路等部件组成。液压系统为磨辊提供了随给煤量而变化的加载压力——在磨煤机正常运行时，加载压力是由比例溢流阀根据给煤量变化的指令信号实现的，加载压力再通过3只加载油缸、加载杆和压架系统均匀作用至3个磨辊上。此力是经过磨辊、磨盘和减速箱，通过底板传至基础的。原煤的碾磨和干燥同时进行，热一次风通过喷嘴环均匀进入磨盘周围，将经过碾磨从磨盘上切向甩出的煤粉混合物烘干并运送至磨机上部的分离器，在分离器中进行分离，不合格的煤粉被分离出来后返回磨盘重磨，合格的细粉被一次风带出分离器经过输粉管、喷燃器进入锅炉燃烧。难以粉碎的和一次风吹不起的较重的黄铁矿、石子煤、废铁块等杂物通过喷嘴环掉落至一次风室内，被刮板清扫装置刮进排渣箱，清除渣料的过程在磨运行期间可以进行。
2 ZGM95Q磨煤机液压加载系统原理分析
ZGM95Q磨煤机液压加载系统有3种工作状态，即准备状态、运行状态和检修状态。下面主要分析这3种状态的原理。
2.1 准备状态
磨煤机液压加载系统采用ISO黏度等级为46的抗磨液压油，油液从油箱加油口注入，经过过滤精度不大于10 μm的过滤机过滤。而液压油系统必须经自循环滤油，先将手动换向阀手柄置于右位，让油泵从油箱中吸油，然后油液经过三通切换阀、滤油器、单向阀、手动换向阀、冷却器最后回到油箱。滤油压力由压力表M2显示，当液压油系统油液清洁度达到NAS1638标准八级时，液压油系统方可正式投入运行。
2.2 运行状态
在ZGM95Q磨煤机液压加载系统运行时，操作系统发出变加载运行命令信号，磨煤机变加载运行，将手动换向阀手柄置于左位，定变加载电磁换向阀置于左位，油泵从油箱中吸油，油液经过三通切换阀、滤油器、单向阀、手动换向阀、升降辊电磁换向阀和主油路进入加载油缸有杆腔为磨辊施加加载压力。旁路经过定变加载电磁换向阀、比例溢流阀、冷却器最后回到油箱。加载油缸无杆腔油经过液控阀与油箱直接连通，此时，加载系统处于变加载运行状态。压力表M2显示系统总压力，系统总压力通过主溢流阀调整；压力表M4显示变加载压力，变加载压力由比例溢流阀通过系统指令信号调整，当指令信号为4 mA时，对应的加载压力最低为3 MPa；当指令信号为20 mA的电流信号时，对应的加载力最大为13 MPa；当指令信号为4～20 mA的电流信号时，变加载压力与指令信号成正比例关系，即变加载压力随着给煤量的变化而改变，这是磨煤机的正常工作状态。
在变加载功能无法实现或比例溢流阀发生故障的情况下，操作系统会发出定加载运行指令信号。磨煤机定加载运行时，将手动换向阀手柄置于左位，定变加载电磁换向阀在右位，油泵从油箱中吸油，油液经三通切换阀、滤油器、单向阀、手动换向阀、升降辊电磁换向阀和主油路进入加载油缸有杆腔为磨
辊施加加载压力。定变加载电磁换向阀将旁路与比例溢流阀切断，换为接通其下的主溢流阀，因此，比例溢流阀在此时不起作用。旁路油液经过主溢流阀、冷却器，最后回到油箱。加载油缸无杆腔油经液控与油箱连通，此时，加载系统在定加载运行方式。压力表M5显示定加载压力，系统总压力即为定加载压力，压力表M5显示基本与M2一致，定加载压力由主溢流阀调整，定加载压力恒定。此时，定加载压力不随给煤量的变化而变化，它与指令信号无关，一般将定加载压力设定为15 MPa，这是在比例溢流阀发生故障情况下的一种备用工作状态。运行规程规定，在定加载运行方式下，磨煤机运行时间不超过4 h，以免加载压力过高损坏磨煤机碾磨部件。
2.3 检修状态
ZGM95Q磨煤机在正常启动和运行情况下不需要升降磨辊，此时，液控阀必须打开，便于油缸无杆腔从油箱补油，防止形成真空。在检修或其他特殊情况下，需要升降磨辊时，首先应先关闭液控阀。
升磨辊时，将手动换向阀手柄置于左位，油泵从油箱中吸油，油液经三通切换阀、滤油器、单向阀、手动换向阀、升降辊电磁换向阀、压力油分三路分别进入加载油缸无杆腔，3个磨辊实现同步升起。升磨辊压力由升磨辊压力溢流阀调整，一般将升磨辊压力设定为10 MPa，压力表M3显示该压力。压力油经控制油电磁换向阀进入液控阀的控制活塞，无杆腔与油箱断开，加载油缸有杆腔的油液经手动换向阀、升降辊电磁换向阀、冷却器，最后回到油箱。
降磨辊时，将手动换向阀手柄置于左位，油泵从油箱中吸油，油液经三通切换阀、滤油器、单向阀、手动换向阀、控制油电磁换向阀进入加载油缸有杆腔。降磨辊压力由降磨辊溢流阀调整，一般降磨辊压力设定为2 MPa，压力表M2显示该压力。加载油缸无杆腔的油液经手动换向阀、升降辊电磁换向阀、冷却器，最后回到油箱。
磨辊下降后，将手动换向阀手柄置于左位，油泵从油箱中吸油，油液经过三通切换阀、滤油器、单向阀、手动换向阀、控制油电磁换向阀，进入液控阀的控制活塞的压力由液控阀压力溢流阀调整，一般液控阀压力设定为15 MPa，压力表M1显示该压力。特别要注意的是，在磨辊没有降落到位前，不能打开液控阀，否则会发生摔磨的危险。
3 常见故障研究
3.1 常见的故障
在ZGM95Q磨煤机正常运行的过程中，由于磨煤机系统生产环境的特殊性——噪声大、振动大、工作环境粉尘大等，液压加载系统出现故障的概率大大增加，严重影响了磨煤机设备的可靠性。其中，主要的故障有变加载压力偏低、变加载压力突降、定加载压力低、液压油温度高等。
3.2 故障分析点
ZGM95Q磨煤机液压加载系统故障的主要分析点有：液压加载油泵、主溢流阀、手动换向阀、定变加载电磁换向阀、控制油电磁换向阀、升降辊电磁换向阀、比例溢流阀、冷却器温控阀、冷却器、液控阀、液压油缸和蓄能器等。
3.3 故障原因
常见故障发生的具体原因有以下几点：①加载油泵出力下降或烧毁；②主溢流阀堵塞；③手动换向阀位置不对或损坏；④定变加载电磁换向阀卡涩、位置不对或线圈烧毁；⑤控制油电磁换向阀故障；⑥升降辊电磁换向阀卡涩、位置不对或线圈烧毁；⑦比例溢流阀堵塞或热控信号故障；⑧冷却器温控阀故障或失灵；⑨冷却器泄漏或换热能力不足；⑩液控阀故障；○11液压油缸内漏或外漏；○12蓄能器皮囊破损或压力不足。
3.4 故障诊断
为了有效查找并诊断出发生故障的原因，需要设定一个合理的故障检测次序。诊断故障一般遵循“从简单到复杂，从主要到次要”的原则，这样可以使故障的处理更加高效，更具实践性。针对磨煤机液压加载系统故障的各种不同原因，在不清楚故障原因的情况下，应按照观测液压元件的难易程度和拆卸分解设定检查顺序，即先分析、检查比较容易观察、测试和拆卸的元件、环境影响因素等，再检查比较难拆卸的元件；先检查外部影响因素，再检查元件内部；先检查比较简单的元件，再检查结构功能复杂的元件；先依次检查冷却器、阀、液压油缸，最后检查泵。在分析故障的过程中，要先从最可能存在故障的疑点入手，发现第一疑点不是真正的故障点时，再检查可能性相对较大的故障疑点，逐一排除故障，最终确认故障发生点。
3.5 故障处理
经过故障诊断，确认故障原因后，可以根据故障原因制订相应的处理方法，具体包括以下几点：①更换同型号的加载油泵；②在清洗主溢流阀的同时对液压油进行滤油；③将手动换向阀恢复到正确位置或更换手动换向阀；④清洗定变加载电磁换向阀，并将其恢复到正确的位置或更换烧毁线圈；⑤更换控制油电磁换向阀；⑥清洗升降辊电磁换向阀，并将其恢复到正确的位置或更换烧毁线圈；⑦清洗比例溢流阀或重新设置热控信号；⑧更换冷却器温控阀；⑨更换、清洗冷却器或开大冷却水门；⑩更换液控阀；○11更换液压油缸或处理泄漏；○12更换蓄能器皮囊或充足皮囊中的氮气。
4 结束语
本文分析了ZGM95Q磨煤机液压加载系统的组成、工作原理和工作状态，研究了ZGM95Q磨煤机液压加载系统的常见故障、故障原因、故障诊断和处理方法。在磨煤机液压加载系统中，只要掌握了液压原理和磨煤机的相关运行、检修、维护知识，按照故障现象逐一分析系统中的各个环节，由简到繁、由易到难，就不难找出故障点，从而可以及时排除并处理故障。ZGM95Q磨煤机液压加载系统是一项自动化程度高、结构较复杂的系统，工作人员必须正确操作、使用该系统，并精心维护，防止泵、阀发生非正常磨损，使其始终保持良好的性能、状态，延缓劣化进程，保证系统安全、可靠地运行。
参考文献
[1]张军霞.液压系统故障诊断与维修典型案例的研究[D].北京：北京工业大学，2013.
[2]杨丰超，何美艳.ZGM型磨煤机用液压变加载系统研究及推广[J].液压气动与密封，2011（02）.
[3]马旭峰.ZGM型磨煤机液压油加载系统压力异常波动处理[J].装备制造，2009（06）.
[4]郑冰林，李江荣.MPS-225型磨煤机变加载改造[J].热电技术，2011（06）.
〔编辑：白洁〕
降磨辊时，将手动换向阀手柄置于左位，油泵从油箱中吸油，油液经三通切换阀、滤油器、单向阀、手动换向阀、控制油电磁换向阀进入加载油缸有杆腔。降磨辊压力由降磨辊溢流阀调整，一般降磨辊压力设定为2 MPa，压力表M2显示该压力。加载油缸无杆腔的油液经手动换向阀、升降辊电磁换向阀、冷却器，最后回到油箱。
磨辊下降后，将手动换向阀手柄置于左位，油泵从油箱中吸油，油液经过三通切换阀、滤油器、单向阀、手动换向阀、控制油电磁换向阀，进入液控阀的控制活塞的压力由液控阀压力溢流阀调整，一般液控阀压力设定为15 MPa，压力表M1显示该压力。特别要注意的是，在磨辊没有降落到位前，不能打开液控阀，否则会发生摔磨的危险。
3 常见故障研究
3.1 常见的故障
在ZGM95Q磨煤机正常运行的过程中，由于磨煤机系统生产环境的特殊性——噪声大、振动大、工作环境粉尘大等，液压加载系统出现故障的概率大大增加，严重影响了磨煤机设备的可靠性。其中，主要的故障有变加载压力偏低、变加载压力突降、定加载压力低、液压油温度高等。
3.2 故障分析点
ZGM95Q磨煤机液压加载系统故障的主要分析点有：液压加载油泵、主溢流阀、手动换向阀、定变加载电磁换向阀、控制油电磁换向阀、升降辊电磁换向阀、比例溢流阀、冷却器温控阀、冷却器、液控阀、液压油缸和蓄能器等。
3.3 故障原因
常见故障发生的具体原因有以下几点：①加载油泵出力下降或烧毁；②主溢流阀堵塞；③手动换向阀位置不对或损坏；④定变加载电磁换向阀卡涩、位置不对或线圈烧毁；⑤控制油电磁换向阀故障；⑥升降辊电磁换向阀卡涩、位置不对或线圈烧毁；⑦比例溢流阀堵塞或热控信号故障；⑧冷却器温控阀故障或失灵；⑨冷却器泄漏或换热能力不足；⑩液控阀故障；○11液压油缸内漏或外漏；○12蓄能器皮囊破损或压力不足。
3.4 故障诊断
为了有效查找并诊断出发生故障的原因，需要设定一个合理的故障检测次序。诊断故障一般遵循“从简单到复杂，从主要到次要”的原则，这样可以使故障的处理更加高效，更具实践性。针对磨煤机液压加载系统故障的各种不同原因，在不清楚故障原因的情况下，应按照观测液压元件的难易程度和拆卸分解设定检查顺序，即先分析、检查比较容易观察、测试和拆卸的元件、环境影响因素等，再检查比较难拆卸的元件；先检查外部影响因素，再检查元件内部；先检查比较简单的元件，再检查结构功能复杂的元件；先依次检查冷却器、阀、液压油缸，最后检查泵。在分析故障的过程中，要先从最可能存在故障的疑点入手，发现第一疑点不是真正的故障点时，再检查可能性相对较大的故障疑点，逐一排除故障，最终确认故障发生点。
3.5 故障处理
经过故障诊断，确认故障原因后，可以根据故障原因制订相应的处理方法，具体包括以下几点：①更换同型号的加载油泵；②在清洗主溢流阀的同时对液压油进行滤油；③将手动换向阀恢复到正确位置或更换手动换向阀；④清洗定变加载电磁换向阀，并将其恢复到正确的位置或更换烧毁线圈；⑤更换控制油电磁换向阀；⑥清洗升降辊电磁换向阀，并将其恢复到正确的位置或更换烧毁线圈；⑦清洗比例溢流阀或重新设置热控信号；⑧更换冷却器温控阀；⑨更换、清洗冷却器或开大冷却水门；⑩更换液控阀；○11更换液压油缸或处理泄漏；○12更换蓄能器皮囊或充足皮囊中的氮气。
4 结束语
本文分析了ZGM95Q磨煤机液压加载系统的组成、工作原理和工作状态，研究了ZGM95Q磨煤机液压加载系统的常见故障、故障原因、故障诊断和处理方法。在磨煤机液压加载系统中，只要掌握了液压原理和磨煤机的相关运行、检修、维护知识，按照故障现象逐一分析系统中的各个环节，由简到繁、由易到难，就不难找出故障点，从而可以及时排除并处理故障。ZGM95Q磨煤机液压加载系统是一项自动化程度高、结构较复杂的系统，工作人员必须正确操作、使用该系统，并精心维护，防止泵、阀发生非正常磨损，使其始终保持良好的性能、状态，延缓劣化进程，保证系统安全、可靠地运行。
参考文献
[1]张军霞.液压系统故障诊断与维修典型案例的研究[D].北京：北京工业大学，2013.
[2]杨丰超，何美艳.ZGM型磨煤机用液压变加载系统研究及推广[J].液压气动与密封，2011（02）.
[3]马旭峰.ZGM型磨煤机液压油加载系统压力异常波动处理[J].装备制造，2009（06）.
[4]郑冰林，李江荣.MPS-225型磨煤机变加载改造[J].热电技术，2011（06）.
〔编辑：白洁〕
降磨辊时，将手动换向阀手柄置于左位，油泵从油箱中吸油，油液经三通切换阀、滤油器、单向阀、手动换向阀、控制油电磁换向阀进入加载油缸有杆腔。降磨辊压力由降磨辊溢流阀调整，一般降磨辊压力设定为2 MPa，压力表M2显示该压力。加载油缸无杆腔的油液经手动换向阀、升降辊电磁换向阀、冷却器，最后回到油箱。
磨辊下降后，将手动换向阀手柄置于左位，油泵从油箱中吸油，油液经过三通切换阀、滤油器、单向阀、手动换向阀、控制油电磁换向阀，进入液控阀的控制活塞的压力由液控阀压力溢流阀调整，一般液控阀压力设定为15 MPa，压力表M1显示该压力。特别要注意的是，在磨辊没有降落到位前，不能打开液控阀，否则会发生摔磨的危险。
3 常见故障研究
3.1 常见的故障
在ZGM95Q磨煤机正常运行的过程中，由于磨煤机系统生产环境的特殊性——噪声大、振动大、工作环境粉尘大等，液压加载系统出现故障的概率大大增加，严重影响了磨煤机设备的可靠性。其中，主要的故障有变加载压力偏低、变加载压力突降、定加载压力低、液压油温度高等。
3.2 故障分析点
ZGM95Q磨煤机液压加载系统故障的主要分析点有：液压加载油泵、主溢流阀、手动换向阀、定变加载电磁换向阀、控制油电磁换向阀、升降辊电磁换向阀、比例溢流阀、冷却器温控阀、冷却器、液控阀、液压油缸和蓄能器等。
3.3 故障原因
常见故障发生的具体原因有以下几点：①加载油泵出力下降或烧毁；②主溢流阀堵塞；③手动换向阀位置不对或损坏；④定变加载电磁换向阀卡涩、位置不对或线圈烧毁；⑤控制油电磁换向阀故障；⑥升降辊电磁换向阀卡涩、位置不对或线圈烧毁；⑦比例溢流阀堵塞或热控信号故障；⑧冷却器温控阀故障或失灵；⑨冷却器泄漏或换热能力不足；⑩液控阀故障；○11液压油缸内漏或外漏；○12蓄能器皮囊破损或压力不足。
3.4 故障诊断
为了有效查找并诊断出发生故障的原因，需要设定一个合理的故障检测次序。诊断故障一般遵循“从简单到复杂，从主要到次要”的原则，这样可以使故障的处理更加高效，更具实践性。针对磨煤机液压加载系统故障的各种不同原因，在不清楚故障原因的情况下，应按照观测液压元件的难易程度和拆卸分解设定检查顺序，即先分析、检查比较容易观察、测试和拆卸的元件、环境影响因素等，再检查比较难拆卸的元件；先检查外部影响因素，再检查元件内部；先检查比较简单的元件，再检查结构功能复杂的元件；先依次检查冷却器、阀、液压油缸，最后检查泵。在分析故障的过程中，要先从最可能存在故障的疑点入手，发现第一疑点不是真正的故障点时，再检查可能性相对较大的故障疑点，逐一排除故障，最终确认故障发生点。
3.5 故障处理
经过故障诊断，确认故障原因后，可以根据故障原因制订相应的处理方法，具体包括以下几点：①更换同型号的加载油泵；②在清洗主溢流阀的同时对液压油进行滤油；③将手动换向阀恢复到正确位置或更换手动换向阀；④清洗定变加载电磁换向阀，并将其恢复到正确的位置或更换烧毁线圈；⑤更换控制油电磁换向阀；⑥清洗升降辊电磁换向阀，并将其恢复到正确的位置或更换烧毁线圈；⑦清洗比例溢流阀或重新设置热控信号；⑧更换冷却器温控阀；⑨更换、清洗冷却器或开大冷却水门；⑩更换液控阀；○11更换液压油缸或处理泄漏；○12更换蓄能器皮囊或充足皮囊中的氮气。
4 结束语
本文分析了ZGM95Q磨煤机液压加载系统的组成、工作原理和工作状态，研究了ZGM95Q磨煤机液压加载系统的常见故障、故障原因、故障诊断和处理方法。在磨煤机液压加载系统中，只要掌握了液压原理和磨煤机的相关运行、检修、维护知识，按照故障现象逐一分析系统中的各个环节，由简到繁、由易到难，就不难找出故障点，从而可以及时排除并处理故障。ZGM95Q磨煤机液压加载系统是一项自动化程度高、结构较复杂的系统，工作人员必须正确操作、使用该系统，并精心维护，防止泵、阀发生非正常磨损，使其始终保持良好的性能、状态，延缓劣化进程，保证系统安全、可靠地运行。
参考文献
[1]张军霞.液压系统故障诊断与维修典型案例的研究[D].北京：北京工业大学，2013.
[2]杨丰超，何美艳.ZGM型磨煤机用液压变加载系统研究及推广[J].液压气动与密封，2011（02）.
[3]马旭峰.ZGM型磨煤机液压油加载系统压力异常波动处理[J].装备制造，2009（06）.
[4]郑冰林，李江荣.MPS-225型磨煤机变加载改造[J].热电技术，2011（06）.
〔编辑：白洁〕
