精轧窜辊液压故障分析

江浩

摘 要：板型控制技术做为热轧带钢成品质量控制的关键技术指标，精轧窜辊装置的工作原理是窜辊缸带动工作辊沿轴线方向上的水平移动，保证工作辊辊面在轧制中的均匀磨损，同时对提高弯辊的功效，降低工作辊的过度挠曲及减小有害接触区有一定的作用，是改善和提高板型控制水平的核心设备。本文是针对其的液压控制系统及故障的分析和处理。

关键词：窜辊缸;伺服阀;闭环控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.013

1 引言

某钢厂1580热轧生产线的精轧窜辊装置，它包括固定块、移动块，窜辊缸等，两侧的固定块分别安装在轧机的机架两端牌坊上，两侧的移动块分别与其对应的固定块装配，窜辊缸与操作侧固定块及操作侧移动块连接，窜辊缸由液压伺服系统控制，特点为窜辊缸与操作侧移动块及操作侧固定块均采用柔性连接，所述的柔性连接为球面连接或关节轴承销轴式连接等形式，由于采用可调节的柔性连接方式，可以很好地满足热连轧线精轧窜辊要求，提高设备功能投入率，以保证板形质量，延长轧辊使用寿命。这种连接方式可以应用于其它类似结构中，提高经济效益和社会效益。

2 窜辊缸液压系统装置介绍

工作辊的窜辊有四个液压缸进行控制，分别位于上下工作辊操作侧的入口侧和出口側，并且缸内装有位置传感器用于检测工作辊的窜动位置，在窜动过程中必须保持上下工作辊偏离中心线的位置同步，上工作辊入口侧和出口侧两个液压缸的位置同步，下工作辊入口侧和出口侧两个液压缸的位置同步，这些都通过传感器监测的数值反馈到PLC控制系统进行位置闭环控制计算。

在窜辊缸液压系统中，电磁换向阀的作用是当电磁换向阀得电时，使伺服阀进油口液控单向阀和液压缸两腔液控单向阀能够打开，继而液压油能够正常进入在缸体内流动，控制窜辊进行动作。液控单向阀的作用是控制平移动作的稳定性，并且在电磁换向阀不得电时，液控单向阀能保持住缸体内压力，从而确保窜辊液压缸的位置。液压伺服阀的作用就是通过调节其开口度来实现窜辊位置的稳定控制。直动式溢流阀的作用是当液压油的压力大于溢流阀设定值时，液压油就会从溢流口流回油箱，这时进油口处的油压基本上就稳定在设定值，从而达到溢流稳压的作用，减少对设备的冲击，延长设备使用寿命。

窜辊液压缸位置是由二级板型模型通过计算来设定的，与反馈值做偏差量，并结合机械设备相关结构原理，叠加轧机速度与窜辊动作速度的正比关系，再通过PLC系统的PID计算实现到对应伺服阀来进行调节。

3 窜辊缸常见故障分析

3.1 窜辊液压系统故障描述

生产计划完成后，在精轧机换辊期间，经操作人员操作执行自动换辊程序后，在现场检查换辊状态的操作人员发现某机架未能完成抽辊前准备工作，经检查发现该机架窜辊的零位丢失，窜辊距离零位还差几个毫米。同时通知操作人员手动转动轧机重新让窜辊回到零位。此时维护人员正在现场检查窜辊。操作人员多次手动将窜辊动作到零位后，窜辊零位信号立即丢失，导致不能抽辊。维护人员现场未发现明显漏油或者机械方面的异常。最后工程师据现场反馈的情况和观察相关电气记录数据，发现伺服阀有异常，对伺服阀进行补偿后，恢复生产。

3.2 窜辊液压系统故障分析

（1）从电气的角度分析，怀疑该位置传感器是否出现异常，导致窜辊实物是处于零位，但是传感器显示的数值不在零位。经对锁紧板动作的条件进行强制后，操作人员手动打开锁紧板，现场发现锁紧板实物未打开，以此判断窜辊的位置传感器无异常，排除传感器检测故障。

（2）从机械的角度分析，在实际生产中还会出现窜辊因缸体自身的原因而导致溜动，造成不能换辊。当缸体发生内泄的时候，缸体一腔压力无法保持住，导致两腔受力不同，缸体发生移动，窜辊零位丢失。在操作人员来回动作窜辊的时候，维护人员现场巡检，未发现明显漏油的地方，同时从电气记录的数据中也未发现缸体内泄的迹象，如果缸体发生内泄不是很严重的话，提前在控制程序中对轧机自动抽辊条件中的窜辊零位条件进行强制，然后就可以正常抽辊，为了确保装辊之前窜辊处于零位，自动装辊前，操作人员需要手动转动轧机重新让窜辊回归到零位，确保顺利装辊。

（3）从液压的角度分析，观察电气记录的数据中，找到相对应窜辊缸液压伺服阀的阀芯曲线数据，观察到在轧机做换辊准备时，其窜辊位置已经处于零位，但此时其伺服阀阀芯偏差量超过5%，说明该阀芯内部出现严重磨损。正是由于窜辊缸位置控制与轧机速度是相匹配的，因此当阀芯开口度伴随着轧机速度下降，其阀芯开度参考值也会趋近于零，此时由于无法弥补因伺服阀磨损导致的两腔压力差，而导致窜辊缸慢慢随之溜动，最终零位丢失。同时，平时用于监控伺服阀状态的一段程序也进行了报警。这段程序是在每一次扫描周期内，将伺服阀的给定值与反馈值进行比较，当两者差值大于设定值后，就会进行声光报警，以便提示工程师进行检查。此次事故中，也出现报警，为判断伺服阀故障提供了方向和依据。当伺服阀出现上述现象的时候，在生产的过程中没有太大的影响。如果在换辊的过程，伺服阀异常会造成窜辊不在零位，导致不能正常换辊，产生较长的故障时间。在实际生产过程中，如果为了换辊通过切割锁紧板来抽出辊子的话，后续还需要大量额外的时间用以更换锁紧板等机械设备。因此为了减少故障时间，可以通过优化控制程序，对伺服阀进行补偿，以便正常换辊。再利用检修时间更换该伺服阀。具体的方法如下：

1）让操作人员手动转动轧机，然后窜辊动作到零位，同时现场确保窜辊在零位。

2）在控制程序中增加一段窜辊伺服阀输出的程序。我们可以通过在这段程序中修改补偿参数，来确保轧机在没有速度的情况下，也不会产生溜动的情况，而导致换不了辊。

4 结束语

通过本次故障的分析，精轧机窜辊溜动造成的无法正常换辊的情况下，需要结合具体情况结合分析，判断造成溜动的故障原因，然后再通过一些电气手段对设备进行补偿，维持正常生产，利用检修时间再从根本上解决问题，最优化人力物力等资源。

参考文献：

[1]雷天觉.新编液压工程手册[M].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[M].北京：机械工业出版社，1998.

[3]马玉贵，马志军.液压件检修与故障排除问答[M].中国建材工业出版社，2001.