分析钢铁冶金液压装置故障的诊断与监测

李明远

摘要：在社会快速发展的影响下，带动了我国各个行业领域的进步。冶金液压装置具有高压、功率大、结构复杂、精度高、可靠性高、安全性要求高，以及元件价格昂贵.针对液压设备的特点，采用精密点检与精密诊断、计算机辅助测试、在线监测、计算机仿真与智能诊断等故障诊断与监测手段，能够有效地预防设备突发性故障，从而使液压故障诊断与监测工作取得良好的技术经济效益。

关键词：液压装置;故障诊断与监测;钢铁冶金

引言

液压系统是冶金设备的重要组成部分，相比电控、气控，液压控制有着其自身的优势。因为用油液作为工作介质，能把由于功率的损耗而产生的热量带走，易于实现无级调速，具有自身润滑等优点，也有容易漏油、不易维修等缺点。热轧、冷轧、高炉、钢包精炼炉等冶金设备上都使用了液压技术。我国液压技术的发展既有历史的原因，也有自身的机遇。1977年当时德国的曼内斯曼力士乐公司进入我国就是武钢1.7m轧机项目，这就是为什么国内冶金行业主流液压产品几乎都是力士乐系列的主要原因。改革开放以后，随着我国经济的快速发展，冶金行业发展迅猛，国内几个大的液压公司在国家政策的支持下，引进了德国曼内斯曼力士乐（现已改为博世力士乐）的液压技术，使得国内液压技术快速发展。其中，液压缸作为液压系统的执行元件，也经历了一个快速发展的过程。

1冶金设备液压系统基本特点

1.1压力高、流量大和功率大

这是现代化冶金设备液压系统的发展趋势，系统压力等级和泵、马达转速高，可以增加能量传输密度，降低传动系统重量功率比。

1.2控制系统复杂、精度高

冶金设备中主要的液压控制系统普遍采用了电液比例阀和伺服阀，响应快、动作平稳、位置精度高，装置的技术内容十分丰富与复杂。

1.3可靠性要求高

这是由现代化冶金生产的连续性与协同性决定的，液压系统复杂精密，许多故障都将导致停机和损失。

2冶金设备液压系统的常见故障分析

2.1温度过高

由于受到液压系统内泄、冷却器堵塞以及摩擦损失等因素的影响，使得液压系统中的零部件受热而发生膨胀现象，无形之中加大了相对零件之间原有的距离，造成摩擦阻力增加，机械磨损加剧，缩短了冶金设备液压系统的使用寿命。

2.2元件价格昂贵

系统普遍采用REXROTH、BOSCH、VICKERS、MOOG及HYDAC等名牌公司的元件，造价昂贵.伺服阀和主液压泵每台人民币10多万元，比例阀每台数万元，一般液压元件每台数千元.由于从国外引进，采购周期长，故流动资金占用量大.精心维护设备，尽量延长液压元件使用寿命，是降低维修成本的重要途径，在这方面是大有文章可作的。

3冶金设备液压系统维护与保养策略

3.1控制液压系统内部污染源

（1）系统安装前的冲洗工作。冶金设备液压系统在安装前必须进行冲洗，在冲洗时应遵循以下原则：首先将钝化液、酸洗液以及中和液按照一定的比例充分混合均匀;其次挑选流量较大的冲洗装置;最后操纵各个元件的动作，使污染物从管道内以絮流的方式流出。冲洗工作完成后，工作人员需在热态环境下将冲洗液及时排掉，并随机取出一定量的污染物，进行检测。（2）液压元件及液压油的管理工作。在液压元件的选择中，绝对不能为了贪图便宜而从一些没有任何资格证书的厂家处购买，而应从具有资质的生产厂家处购买，特别是一些过滤器、滤芯等产品，还应注意生产厂家在污染控制方面是否做得到位，不得挑选已被污染的元件。配件运输中，相关人员应做好油口的密封工作，以免空气等混入其中，造成配件污染等不良现象的发生。工作人员在进行油液采购时，必须对油液进行随机取样检验，待各项参数指标均符合要求后才能将其注入到储油罐中，油液的保管必须使用专门的容器，而且要注意密封保存，以免油液氧化变质。油液未使用前，工作人员都应定期对其进行检查，观察油液封存效果，是否超过保质期，严禁使用过期或者劣质油液。此外，油液使用前必须由加油小车进行过滤，完成后可将其加入到液压系统中，确保设备的安全运行。

3.2利用生产设备所设的在线监测系统

在设备中，设立了工艺与设备在线监测系统，液压人员应深入了解这个系统，尤其要弄清其中与液压系统有关的部分.在此基础之上，将其应用于日常的故障诊断与监测工作中。例如，可通过察看电炉电极电流波动情况的显示判断电极控制液压系统的状况;可通过察看中间包液面波动值的显示与纪录判断滑动水口液压控制系统的状况;可通过察看连铸机液压振动波形滞后情况的显示判断振动台液压系统的状况;可通过察看AGC缸压力上升曲线的显示与纪录判断相关液压控制系统的状况。

3.3严格控制外部污染物的入侵

为了避免外漏的液压油发生回流现象，可采取设置防尘装置的方式进行有效处理，防尘装置通常安装在活塞杆与油箱通气孔部位。若系统发生故障需要拆解处理时，对于不能立即装复的原件要做好防护措施，以免原件污染。拆卸液压管路时，需将内部的杂物进行彻底清理。重新更换的新钢管应采取酸洗或者喷砂的方式清洁管内污垢后再放入到系统中。液压元件如必须拆卸，应做好清洁工作，将零件吹洗晾干后置于干净的地方，使用毛刷对零件进行擦洗，但不能使用棉纱类材质对零件进行拆洗，因为棉纱容易发生掉落，容易造成油道堵塞现象的发生。清洗时可使用柴油或者汽油，但橡胶密封件只能用柴油进行清洗，以免造成橡胶件老化变质。此外，还应将液压系统表面的尘土以及油污进行定期清理，及时更换滤油器滤芯，做好油箱的排污工作。

3.4精密诊断技术

又称为客观诊断法。它是在简易诊断的基础上，对液压系统的压力、流量、温度、噪声、振动、油液的清潔度、泄漏、执行元件的运行速度、力矩等数据，借助于各种仪器显示或计算机运算得出判断结果，对有疑问的异常现象，进行定量分析，从而找出故障原因或预防故障的发生。现在，在大型冶金企业的冶金设备液压系统上，其关键部位和元件，装有各种监测仪器（如压力、流量、温度、速度、位移、液位等传感器）。在生产过程中，如果系统某处发生异常现象时，监测仪器均可实测到该处的技术状况，并可在计算机屏幕上显示。

3.5液压缸注油和排气

液压缸安装完以后，由于空气是可压缩的，残留在液压缸中的空气可能影响液压缸的运行，液压缸的工作介质必须注满直至溢出。这项工作必须由有资格或者有经验的人员进行操作。在液压缸尚未加压的时候，打开活塞杆腔的排气塞，如果有一个微型测压软管，可以将测压软管连接到排气接头上进行排气。调整液压系统，使得液压系统保持在5bar（0.5MPa）左右，启动液压系统，调整液压阀组，使得液压缸活塞杆缓慢缩回（压力作用在活塞杆腔），活塞杆腔就充满了液压油。如果腔内有空气，会通过排气接头被排除。经过一次以后，驱除出来的将不是空气而是泡沫状的液压油，没有空气后液压油不再起泡。对液压缸的活塞杆一端进行排气操作以后，另一端也需要进行相应的排气操作。最终，完成液压缸的排气操作。

结语

钢铁冶金液压系统庞大、复杂、精密、价格高、功率大、运行环境恶劣、使用维护条件苛刻、安全性和可靠性要求高。冶金液压系统故障诊断与状态监测的策略主要是精密点检与精密诊断、充分利用液压实验台、利用生产设备的在线监测系统、计算机仿真、智能诊断等。

参考文献

[1]成大先.机械设计手册（第5版）[M].北京：化学工业出版社，2008.

[2]北京冶金液压机械厂科研组.液压技术在冶金工业中的应用[J].液压与气动，1977（1）：25-34.