中速磨煤机液压加载系统原理及故障分析

林邦春，胡旦明，郭为

（神华（福州）罗源湾港电有限公司，福建 福州 350512）

大型电站锅炉制粉系统常规采用中速磨冷一次风机正压直吹设计，中速磨煤机的稳定性决定了整个制粉系统的稳定性。而液压加载系统故障是液压加载中速磨煤机的主要故障点，做好液压加载系统的故障分析和处理是减少制粉系统故障率的关键。本文主要通过对意大利Atos/Scoda 公司的液压加载系统的常见故障进行分析，总结液压加载系统故障分析的原则及预防措施。

1 ATOS 液压加载系统组成及原理

1.1 液压加载系统组成

中速磨煤机液压加载系统是磨煤机的重要组成部分，主要由高压油泵、控制阀组、油管路、加载油缸、蓄能器等部件组成。其主要功能是为中速磨煤机磨辊提供随负荷而变化的碾磨压力，其压力的大小由控制阀组中的比例溢流阀根据负荷变化的指令信号来控制液压系统的压力来实现。

1.2 液压加载系统工作原理

液压加载系统的工作原理如图1，其共有四种运行状态，分别为自循环状态、变加载状态、定加载状态、抬放磨辊状态。

1.2.1 自循环状态

手动换向阀手柄置于右位。油泵从油箱中吸油，油液经滤油器、手动换向阀、回到油箱。液压加载系统处于备用状态时，采用此状态运行。

图1 原理图

1.2.2 变加载状态

系统发出变加载指令信号时，手动换向阀手柄置于左位，抬放磨辊电磁换向阀在右位，液动阀控制电磁阀在右位，定变切换电磁阀在右位。油泵从油箱中吸油，油液经滤油器、手动换向阀、电磁换向阀、主油路进入加载油缸。旁路经过定变切换电磁阀、比例溢流阀、回到油箱。加载油缸无杆腔油经液动阀，回油至油箱。加载压力与指令信号成正比例关系，即加载压力随给煤量的变化而改变，此状态为磨煤机正常工作状态。

1.2.3 定加载状态

系统发出定加载运行指令信号时，手动换向阀手柄置于左位，抬放磨辊电磁换向阀在右位，液动阀控制电磁阀在右位，定变切换电磁阀在左位。油泵从油箱中吸油，油液经滤油器、手动换向阀、电磁换向阀、主油路进入加载油缸。旁路经过定变切换电磁阀、溢流阀，回到油箱。加载油缸无杆腔油经液动阀，回油至油箱。磨煤机定加载状态是比例溢流阀发生故障，无法使用的情况下的一种备用工作状态。

1.2.4 抬放磨辊状态

在正常启停或检修磨煤机过程中，需对磨煤机磨辊进行抬放操作。磨煤机的抬放磨辊有两个状态，一是抬磨辊状态，二是放磨辊状态，二者均属于磨煤机的非运行状态。抬磨辊时，手动换向阀手柄置于左位，液动阀控制阀在左位，液动阀在右位关闭状态，抬放磨辊电磁换向阀在左位。油泵从油箱中吸油，油液经滤油器、手动换向阀、抬放磨辊电磁换向阀、调速阀，进入加载油缸无杆腔。另一路通过液动阀控制电磁阀进入液动阀的控制活塞，关闭液动阀，切断无杆腔回油。加载油缸有杆腔的油液经抬放磨辊电磁换向阀，最后回到油箱。放磨辊时，手动换向阀手柄置于左位，液动阀控制阀在左位，液动阀在右位关闭状态，抬放磨辊电磁换向阀在右位。油泵从油箱中吸油，油液经滤油器、手动换向阀、抬放磨辊电磁换向阀，进入加载油缸有杆腔。加载油缸无杆腔的油液经调速阀、抬放磨辊电磁换向阀，最后回到油箱。磨辊下降到位后，液动阀控制阀在右位，切断进入液动阀的控制油路，液动阀在弹簧的作用下打开，处于左位。加载油缸无杆腔与油箱联通。

2 液压加载系统的压力调整

Atos/Scoda 公司的液压加载系统复杂，存在自循环、定加载、变加载、抬放磨辊等多种状态，不同状态所需的液压油压力不同，但各压力之间又存在相互影响，所以调整液压油系统的步骤及各压力的整定值对磨煤机的正常运行是至关重要。

2.1 液压加载系统压力调整步骤

Atos/Scoda 公司的液压加载系统主要有5 个压力，分别为系统压力、定加载压力、变加载压力、液动控制阀压力、抬磨辊压力。整个系统采用旁路泄压控制的方式来控制各个压力，所有压力都是在系统压力的基础上进行控制。

第一步：系统压力调整。调整液压加载系统为定加载状态（即手动换向阀手柄置于左位，液动阀控制电磁阀位于右位，抬放磨辊电池阀位于右位，定变切换电磁阀位于左位），锁紧溢流阀6，全松溢流阀3，然后启动油泵，切换手动换向阀手柄至右位，系统自循环，排除系统管路空气。切换手动换向阀手柄至左位，缓慢锁紧溢流阀3，观察压力表M2，此时压力表M2 显示的即为系统压力，调整系统压力至16 ～17MPa，锁定溢流阀3，系统压力调整完毕。

第二步：变加载压力调整。变加载压力是在系统压力的基础上进行调整，利用比例溢流阀的开度，实现压力的实时在线调整，所以变加载压力的调整就是对比例溢流阀的整定。用计算机通过专业接线连接比例溢流阀，打开ATOS 比例溢流阀整定软件，在软件上调整比例溢流阀开度，观察压力表M4，当压力达到变加载最低压力时，设定开度为0%，输入电流为4mA，继续调整比例溢流阀开度，压力达到变加载压力最大值时，设定开度为100%，输入电流为20mA。

第三步：定加载压力调整。在第一步的基础上，缓慢松开溢流阀6，观察压力表M5，此时压力表M5 显示的压力为定加载压力，定加载压力达到需要的值时，锁定溢流阀6，定加载压力调整完毕。定加载压力是在系统压力的基础上进行压力下降调整，所以定加载压力不可能大于系统压力。

第四步：液动阀控制油压力调整。在第三步的基础上，全松溢流阀11，切换液动阀控制阀10 至左位，缓慢锁紧溢流阀11，观察压力表M1，此时压力表M1 显示的压力为液动阀控制油压力，压力到达所需要调整的压力后，锁定溢流阀11，液动阀控制油压力调整完毕，切换液动阀控制阀10至右位。

第五步：抬磨辊压力调整。在第四步的基础上，全松溢流阀8，然后切换抬放磨辊电磁阀至左位，缓慢锁紧溢流阀8，观察压力表M3，此时压力表M3 显示的压力为抬磨辊压力，压力达到所需调整的压力后，锁定溢流阀8，抬放磨辊电磁阀7 至右位，抬磨辊压力调整完毕。

在调整抬磨辊压力后，可以同步开始调整磨辊升降的速率，操作抬放磨辊电磁阀7 至左位，这个时候观察三个磨辊的上升速度，调整溢流阀14，反复升降磨辊，直到三个辊的同步上升，且速率达到所需的速率。调整溢流阀15，反复升降磨辊，直到三个辊的同步下降，且速率达到所需的速率。

2.2 液压加载系统压力整定值

液压加载系统各压力的值之间存在着一定的联系，压力值的大小关系着磨煤机是否正常运行，所以压力定值的设定是至关重要的。

系统压力是所有压力的基础，要高于变加载最大压力，设定为16 ～17MPa；变加载压力过低影响磨煤机碾磨能力，过高会导致磨煤机振动，最低压力要比蓄能器压力高1MPa左右，根据厂家推荐，设定区间为5 ～15MPa；定加载为比例溢流阀故障时的备用加载状态，其设定考虑一定的安全性，设定值为10 ～12MPa。抬磨辊压力需要考虑克服三个磨辊的自重，一般设定为7 ～9MPa，磨辊较小时可选择低值，磨辊大时选择高值。液动阀控制油压力的选择需与抬磨辊压力相匹配，压力基本与抬磨辊压力一致或者略高。

3 液压加载系统的常见故障及处理措施

Atos/Scoda 公司的液压加载系统的常见故障主要有液压油系统无压力、液压油压力波动、液压油温度高等故障表现，下面对造成这几种故障的原因进行分析。

3.1 液压加载系统无压力

油泵启动后，系统压力M2 压力为零，切换定加载状态、变加载状态均无压力。

（1）油泵联轴器损坏，油泵未实际转动。手动盘电机，如盘动较重，可排除此原因；如盘动很轻，拆开电机与油箱连接法兰，检查联轴器确认。

（2）油泵轴端密封泄漏，油泵无出力。拆开电机，检查联轴器罩壳，罩壳内有大量积油，则油泵轴端密封泄漏，更换油泵。

（3）油箱油位低，油泵吸入管口未能进油。打开油箱观察孔，查看油泵吸入管是否浸没在油里，如未浸没，需要进行加油。

（4）油系统中有空气，油泵空转。旋松油泵出口管路上的接头（不可以全部松脱），手动盘油泵，直到接头处有油渗出，锁紧接头，启动油泵。

（5）手动换向阀未切换至加载状态或未切到位。确认手动换向阀手柄是否切换至左位。

3.2 液压加载系统压力油波动

液压油压力波动，是磨煤机液压加载系统的主要故障，大部分液压油缺陷都是体现在压力波动上，液压油波动的原因多种多样，主要的有以下几个原因。

3.2.1 液压油压力波动的主要原因

（1）液压缸磨损或密封损坏，导致泄漏。

（2）调节压力的溢流阀损坏，液压油从溢流阀泄压。

（3）比例溢流阀故障，变加载调节失效。

（4）油泵故障，油封漏油或油泵损坏导致出力不够。

（5）控制回路跳闸失电，导致比例溢流阀失电。

（6）定变切换阀故障，导致定变切换卡死。

（7）操作不当，变加载调节幅度过大或切换频率过快。

3.2.2 液压油压力波动故障处理步骤

（1）就地切换至定加载状态，观察压力变化。必须就地切换，排除由于控制系统因素导致定变切换失效。如果定加载压力正常，则控制系统及定加载系统正常，检查比例溢流阀。

（2）远方切换至变加载，观察就地压力表，如果定加压力表和变加压力表均有压力，则检查清洗定变切换溢流阀。

（3）全松系统压力溢流阀，锁紧定加载溢流阀，手动切换至定加载，逐渐锁紧系统压力溢流阀，观察压力变化，若压力无变化，更换系统压力溢流阀。

（4）全松定加载压力的溢流阀，锁紧系统压力溢流阀，逐渐锁紧定加载溢流阀，观察压力变化，若压力无变化，更换定加载溢流阀。

（5）检查油泵是否漏油，如果是刚启动的油泵，则先进行管路排空气。

（6）重新启动油泵，观察压力，调整系统压力，如果系统压力可以调整至17MPa 并保持，则（9）。

（7）检查三个液压缸是否外漏，更换外漏厉害的液压缸。

（8）检查三个液压缸的表面温度及回油管温度，更换温度较高的液压缸。

（9）重新启动油泵，调整系统压力及定加载压力，热工重新调整比例溢流阀。

3.3 液压油温度高

液压油温度高，也是液压加载系统的常见故障，液压油温度高并不会直接导致液压系统的故障，但是温度过高会导致液压系统内密封的失效，从而引起液压系统故障，所以液压油温度高需要引起重视。其主要的原因有以下几种。

（1）冷油器冷却不足，主要有冷油管结垢、冷却水不足等原因。

（2）油箱油位过高，油泵整体浸入油中，导致油泵散热被油吸收，油温上升。

（3）油泵出口泄漏，大量油未经过冷油器直接回到油箱，导致温度上升。

（4）液压缸密封不严，导致液压油节流，油温上升，直接回到油箱。

（5）磨煤机磨盘漏风大，热风加热液压缸，导致回油温度上升。

4 液压加载系统故障预防措施

液压加载系统的主要故障为液压油压力的异常，其主要因素为油泵泄漏、电磁阀卡涩、液压缸密封损坏、比例溢流阀故障等原因，根据上述故障原因的分析，结合实际工作经验，总结出以下预防措施。

4.1 定期滤油，保证液压油洁净度

定期取样化验油质及油液清洁度，根据情况，每月应取样检验颗粒度和水分一次，颗粒度必须达到NAS1638 标准八级，含水量必须≤2‰；每半年应取样检验运动粘度、铁谱、酸值一次。补充液压油时，需采用滤油机过滤加油。

4.2 采取防尘措施，减少煤粉污染

磨煤机区域为高粉尘区域，煤粉污染是油质污染的主要来源，同时煤粉颗粒会加剧液压缸的磨损，所以做好防尘措施是非常有必要的。液压系统的主要污染点有液压油站及加载油缸动静结合面，对液压油站封闭及对加载油缸加载防尘罩。

4.3 清洁液压油站内部，防止阀组卡涩

每日用棉布清洁液压油站内部及液压缸防护罩内卫生，保证液压系统运行环境，清洁需专业人员进行，避免设备误动。

4.4 记录液压油油温，降低密封件老化

液压系统内部大量使用橡胶等密封件，温度过高加剧密封件老化，每日记录液压油工作温度，液压油工作温度应保持在10 ～60℃，高于60℃时需尽快查找原因。

4.5 记录液压缸温度，结合大修更换密封件

每日记录液压缸无杆腔温度，根据温度判断液压缸密封件损坏情况，结合大修更换液压缸密封件。

5 结语

Atos/Scoda 公司的液压加载系统的常见故障主要有液压油系统无压力、液压油压力波动、液压油温度高等，主要由油泵泄漏、电磁阀卡涩、液压缸密封损坏、比例溢流阀故障等原因造成。本文根据液压系统原理及工作中故障处理的过程，总结了液压加载系统的故障判断方法及预防措施，供国内同类型电厂相关人员参考及借鉴。