螺纹轧钢厂液压设备故障诊断技术的研究

杨有贵

（福建罗源小蕉轧钢公司，福建 福州 350600）

随着我国金属加工技术的不断进步，现代钢轧厂都采用轧制速度快、产量高、质量好的自动化生产设备，其中液压设备以其元件结构简单、压力大、适应性强的优点，可以进行多方位的灵活布置，能够满足压制各种不同工件的要求，在螺纹轧钢厂中发挥着重要的作用。但是由于液压系统长期处于高压力的运转下元件容易发生损坏，以及恶劣的工作环境或操作失误等原因造成液压系统会出现各种故障[1]。

因此应加强液压设备的运行管理工作，对液压系统开展经常性的状态监测和故障早期预测诊断，运用液压故障诊断技术与计算机网络技术相结合的诊断技术，及时发现故障并采取快速有效的维修措施，保障液压系统安全稳定的运行。螺纹轧钢厂液压系统良好的稳定性和可靠性，不仅能够保证轧机正常运行，有效提高生产加工的效率和产品的质量，还增加了企业的经济效益。同时在液压设备上建立状态监测点，对设备进行数据的采集、分析与研究，快速准确地诊断故障，减少或避免了事故的发生，提高设备的利用率和运行周期，延长了设备的使用寿命，液压设备故障诊断技术的研究与实施，保证了螺纹轧钢厂生产加工的安全稳定性[2]。

1 螺纹轧钢厂液压设备故障诊断研究

螺纹轧钢厂在轧钢工作中，轧钢机的液压系统正常稳定的运转，是保障生产加工良好的工作质量和高效率的关键。液压设备在运转过程中，由于设备元件的损坏、外界坏境的干扰、频率等因素，导致设备出现漏油、发热、振动和噪音等一系列现象，导致液压控制系统失效无法正常工作。因此在对液压系统的运行状态进行故障诊断时，应对故障产生的原因、性质和发生的部位进行仔细的检查和分析，对故障进行及时的监测和诊断[3]。液压系统状态检测与故障诊断的主要通过采集信号，对采集的信号进行分析处理，并对整理的信号特征进行提取。最后对提取的信号状态进行模式识别与分析，正确诊断故障发生的位置、性质和原因，采取及时有效的处理措施[4]。

1.1 液压系统运行中各信号分析

1.1.1 振动信号特征

液压系统在运行中，由于机械转动部件和液压系统自身的工作状态，会引发不同程度的频率振动和噪音，影响工作质量和效率。不同部位产生的摩擦存在的振动信号差别较大，如碰摩故障的局部摩擦力产生的振动频率变化快，摩擦力冲击性较强，在摩擦振动中会形成结构复杂的几何图型。而且这种摩擦力振动状态会随着时间的变化出现分形的变化，具有振动信号复杂、冲击性强、非线性变化的特征。因此针对设备的工作状态和实际运转速度产生的摩擦力，所形成的不同振动响应频率，采用液压系统状态检测与故障诊断的技术，进行对设备故障和正常状态的振动信号特征的精准提取与分析。

1.1.2 压力和流量信号特征

液压泵是液压系统中把机械能转化为液压能的动力元件，负责输出一定压力和流量的作用。当流体受到外界因素干扰产生不稳定状态，或者液压泵出现磨损、泄漏、压力不足以及系统中某个执行件出现故障时，都会导致系统输出的压力信号和流量信号不稳定，存在多种频率成分、宽度、连续谱的复杂信号，并在一定的尺度范围内具有分形特征。根据压力信号紊流分形的特征，采取对脉动压力信号时间序列的空间维数进行计算，用线截法从压力信号推求等压面的维数值。通过求取结果可以发现，等压面维数与不同压力值和压力脉动的概率密度分布一致，而且会随着它们的变化产生分形，流量信号跟压力信号的特征相似，也具有分形特征。

1.2 液压缸振动检测

液压缸是液压系统中负责将液压能转换为机械能的执行元件，液压缸与液压泵都属于动力输出设备，在轧机液压系统中具有同等的重要作用。如果液压缸出现内、外泄漏、液压缸不动作、液压缸爬行以及误操作等各种突发故障，会导致设备出现异常甚至停机的现象，严重影响轧钢厂的工作效率。因此应加大对液压缸的维护检测工作，利用电感检测器结合信号处理与智能诊断法，能够及时准确地找出液压缸的故障原因。

（1）当液压缸整体发生振动时，应及时检测活塞杆与缸筒是否卡住，或是液压缸堵塞导致的液压缸误动作而引起的振动；

（2）由于活封密塞损坏出现缝隙，就会发生漏油现象，导致密封性不好影响系统的压力稳定，造成液压缸发生振动故障；

（3）如果液压缸润滑不良接触面压力过高造成机械摩擦声，或者液压缸内进入空气就会导致活塞出现爬行或振动的故障。

1.3 液压系统异常动作检测

（1）针对液压系统存在的异常动作进行检测表示正常；（2）对开停节流阀进行检查；

首先检测液压缸的方向运动速度、液压泵排出的流量和其他元件及管路是否存在异常动作，如果没有则，如果这两个阀在工作台左右移动过程中没有异常动作，就表示无故障；

（3）把主溢流阀的压力由12MPa 进行至18MPa的调高，如果未发生漏油等系统异常，就表示正常；

（4）检测工作台换向阀的磨损情况以及内部磨损情况，未发现漏油情况，则表示换向阀无故障；

（5）对换向阀进行检测，用手动的方式推动阀芯在阀孔中左右移动，控制液压缸左右运动，以检测管路是否堵塞或卡死，如果没有变化就表示正常，完成液压系统异常动作的检测。

2 结论

针对螺纹轧钢厂液压设备存在的故障进行分析与研究，根据振动原因产生的复杂多样性，从整体上对系统进行分析，采取液压系统状态检测与故障诊断的技术方法，实现了对液压设备全方位的检查与诊断。

不仅避免或减少了故障的发生，保证了液压系统正常稳定的运行，同时还提高了工作效率和产品质量，增加了企业的经济效益。液压系统故障诊断技术具有智能性、高效性和精准性的优点，融合多种先进的技术手段，可以将维修范围和维修难度降到最低或最小，有效维护了液压系统的工作状况，提高了钢制品生产加工的产量和质量，促进了螺纹轧钢厂未来的美好发展前景。