1780热轧产线除鳞系统故障分析与改进

周少见，赵　磊

（河钢集团承钢公司 板带事业部，河北 承德067102）

1　前言

高压水除鳞系统设备是热轧线关键设备之一，目的是在轧制过程中运用高压水除去带钢表面的氧化铁皮，减少轧制难度，提高带钢表面质量，其设备性能优劣直接影响轧制产品质量和生产顺行。

承钢1780热轧生产线于2008年建成投产，设计年生产热轧钢卷330万t，整条生产线主要设备包括：3台步进式加热炉、1架二辊立辊轧机、1架四辊万能粗轧机、热卷箱、飞剪、四辊精轧机F1-F7、层流冷却设备、两台卷取机、步进梁运输设备等。全线高压水除鳞点包括：炉后高压水除鳞装置（2组集管）、粗轧机高压水除鳞装置（1组集管）和精轧机前高压水除鳞装置（2组集管）。工作介质采用0.8 MPa的浊环中压水，通过自清洗过滤器后被吸入高压离心泵，输出的高压水一部分通过止回阀、液动闸阀及最低液面阀充入高压蓄能器储存，另一部分通过除鳞喷射阀送到除鳞装置实现对钢坯的除鳞。

2　除鳞系统故障及解决措施

除鳞系统形式为电机、液力耦合器、离心泵、蓄能器组合。其中：除鳞系统水泵机组共4套，工作模式为3用1备；高压泵出口设置止回阀、液动闸阀和最小流量阀；蓄能器组由2组气罐和1组气水罐组成（均为8 m3），其出口设置液动闸阀和最低液面阀与高压水管路相连，且均为液动控制。蓄能器的作用主要是消除多个除鳞点同时工作时系统压力的波动。

生产线投产后，除鳞系统设备日趋稳定，但发生较大的事故有以下两种情况：1）供电系统故障导致蓄能器出口液动闸阀和最低液面阀没有及时关闭，造成高压罐内水和压缩空气通过管路从除鳞喷射阀流出，导致恢复时间较长。2）最低液面阀在正常生产过程中频繁关闭。对以上事故，技术人员对除鳞系统原理、结构组成及供水形式等方面进行了研究与分析，并找出问题所在，提出了解决措施。

2.1　最低液面阀工作原理

最低液面阀是泵—蓄能器系统中重要的安全元件，安装在蓄能器出口，为高危系统提供了可靠的安全保障。主要由液压缸、阀座、阀体、阀套、弹簧、放气阀等构成。在正常工作中，由PLC控制电磁阀通过液压缸作用使阀门处于打开状态，实现高压水管路和蓄能器联通，向蓄能器充液或向除鳞点补充水进行除鳞工作。最低液面阀打开的条件是除鳞泵处于联动工作状态，最低液面阀先导控制电磁阀得电液压缸上顶，当最低液面阀下腔的压力（管路）升至接近上腔（蓄能器）压力时，阀门才能借助液压缸的压力打开，否则打不开。

一旦主管路破裂泄漏或因为某种原因迅速失压时，蓄能器瞬时排放的巨大流量所产生的液动力将使阀门在控制电信号来之前就能克服液压缸的推力迅速关闭，从而防止蓄能器漏气造成严重的事故。最低液面阀在正常关闭时，先导控制液压电磁阀断电，液压缸泄压，由一直作用在缸杆下伸截面上的液压力和弹簧力来保证阀门完全闭合［1］。

2.2　压缩空气跑出原因分析及解决措施

最低液面阀未能及时关闭，致使压缩空气跑出，分析原因为：1）停电导致除鳞控制系统信号全失，在液压油泵停电后蓄能器出口的液动阀和最低液面阀保持在工作状态没有关闭。2）现场除鳞喷射阀有5个，均有不同程度的泄漏，经过检测计算，5个喷射阀的泄漏量为0.038 m3/s。此泄漏量虽不能引起最低液面阀事故关闭，但长时间停电状态会造成水罐中的水全部喷出，气体溢出，压力罐压力过低。3）现场控制最低液面阀动作的是双线圈的电磁阀，在失电时没能自动关闭。

解决措施：1）加强喷射阀的管理，泄漏超标及时组织处理。2）调试安全切断阀，保证其安全功能，并在除鳞液压系统新增40 L蓄能器2个，确保断电后靠蓄能器的液压动力源将最低液面阀、液动阀可靠关断。3）改造最低液面阀的控制阀组，由双阀头两位四通电磁控制阀改成单阀头两位四通电磁控制阀，让最低液面阀得电打开，失电关闭，防止在事故停电时最低液面阀不能可靠关断。

2.3　液面阀频繁关闭的原因分析及解决措施

在正常轧钢过程中，除鳞系统管路压力从20 MPa突然下降到5 MPa，最低液面阀关闭，即使将除鳞系统重新联动手动打开最低液面阀，工作一段时间后最低液面阀依然关闭。通过观察系统曲线，发现管路的压力在所有泵降速完成后迅速下降，而蓄能器的压力没有下降。从下面几个方面进行检查：1）管路是否有大面积泄漏，通过检查除鳞管路及除鳞喷射阀，发现管路正常，无泄漏。2）生产线除鳞系统有4套除鳞泵，3用1备，为了确认哪个止回阀出现故障，采用1次停1台除鳞泵的方法，并配合现场观察，排除了止回阀影响最低液面阀关闭的因素。3）最低液面阀的先导控制电磁阀头及电气线路是否存在问题。在检查更换了线路和电磁阀线圈之后，故障依然存在，则电气原因也排除。

在排除上面因素后，在PDA监控里加入了蓄能器和管路的压力信号。通过现场观察和分析，发现是最低液面阀关闭在前，管路系统压力下降在后，这个过程中PLC控制的阀头输出信号一直存在。能造成此现象的原因有两个：一是电器元件方面（已排除）；二是液压系统方面。在确认是液压系统原因造成最低液面阀关闭后，开始检查液动换向阀、液压缸和液压泵站。在排查过程中发现液压站工作泵出口电磁卸荷阀突然得电卸荷现象，电磁卸荷阀得电后液压站系统压力迅速降低到2 MPa左右，这是造成最低液面阀关闭的直接原因。之后检查程序发现，泵出口电磁卸荷阀打开的条件是泵出口压力＞16 MPa，关闭的条件是压力＜6 MPa，于是在PDA中加入液压系统压力，发现系统压力存在周期性波动，周期为30 s，压力最高到17 MPa。为了保证生产的顺利，临时将电磁卸荷阀阀头拔下，最低液面阀不再自动关闭［2］。

针对调速液压油系统压力不稳定制定以下措施：1）切换备用泵，检查下线泵压力不稳定原因。2）重新调整液压泵出口减压溢流阀。3）经检查泵及阀类的样本得知，电磁卸荷阀的作用主要是防止液压泵在启动过程中因为过载引起事故，于是重新修改电气程序，将电磁卸荷阀控制改为泵启动时电磁卸荷阀得电，得电20 s后自动断电，这样就防止液压系统不稳定造成最低液面阀频繁关闭。

3　实施效果

措施实施后，除鳞系统运行稳定，消除了最低液面阀未及时关闭或异常关闭的隐患，提高了技术人员对设备的管控能力，降低了设备故障，保证了热轧生产线的顺行。