一种板坯连铸液压泄漏智能检测设备研究

王建刚

（唐钢不锈钢公司，河北 唐山 063700）

1 前言

液压系统分布在板坯连铸机从钢包回转台、中间罐车、扇形段一直到辊道各个部分，参与连铸机生产的绝大多数作业过程。连铸机在正常生产过程中，钢包回转台、扇形段、切割移动辊道无法进行正常点检，而且这些部位长期在高温、高湿的环境下作业，容易发生较大泄漏。如果无法快速、准确地判断泄漏部位，并采取果断的处理措施，会造成液压油大量泄漏，油箱液位迅速降低至下限位，致使液压泵低液位停泵，从而滞坯，甚至造成火灾事故。

公司自2005年第一台板坯连铸机投产至今已经发生大型泄露16次，造成停机14次，着火4次；因此，研究一种设备对液压系统泄露进行检测控制非常必要。

2 液压系统基本情况

板坯连铸机液压系统一般分为振动液压系统和主液压系统，振动液压系统只负责为振动单元的作业提供动力，系统比较单一，主要包括油箱、液压泵、阀台以及振动液压缸。

主液压系统相对比较复杂，主要包括油箱、液压泵、阀台以及现场执行机构。主液压系统的现场执行机构涉及连铸机各个环节，钢包回转台包含升降缸、制动缸、滑动水口液压缸、驱动液压马达；中间罐车包含升降缸、水口快换液压缸；扇形段包含框架液压缸、驱动液压缸；辊道系统包含移动辊道横移液压缸、引锭存放对中液压缸。液压站内对应每套执行机构都有相应的阀台。

3 液压系统泄漏智能检测方法

3.1 振动液压系统

振动液压系统由于整个系统比较单一，发生泄漏的概率极低。仅仅依靠液位变化速率报警就能够判断系统是否发生泄漏；然后，分析两个振动单元动作波形图的跟随情况，即可判断哪个振动单元发生故障，如图1所示。

图1

3.2 主液压系统

3.2.1 主液压系统泄漏检测整体思路

根据板坯连铸机主液压系统工作原理，结合现场实际情况，研发一套泄漏检测控制装置。本检测控制装置由流量计、温度计、位移传感器、压力传感器、数据传输系统、PLC、计算程序等组成；在液压系统管道上安装流量计、温度计、压力传感器，利用数据传输装置进行数据传输，通过计算程序及PLC程序等完成整个液压系统液压油量Q总，在某一时刻，根据液压缸所处的位置，计算出Q总，当Q总与前一刻液压油量Q′总对比，当Q总与上一个采集周期液压油量Q′总对比，Q′总-Q总≥10L时认为液压系统发生泄露。

当某一液压缸、管路压力传感器压力低报警、温度较高报警，初步判定此液压管或者液压缸泄露；同时，将此管道1min内液压管内流量q与理论液压缸动作一个行程＞需要流量q理论进行比较，当q-q理论≥10L时，认为此管道发生泄漏。

当Q′总-Q总与q-q理论同时满足≥10L这个条件时，同时根据液压管道温度、压力情况判断出液压系统漏点，而后通过PLC程序控制电磁阀对检测到的泄露管道进行关闭并报警，避免液压油大量泄漏。点检人员立即赶到现场检查并处理泄漏后，对报警进行复位，电磁阀重新得电，液压系统恢复正常运转。如图2所示。

图2

3.2.2 液压系统油量计算

根据位移传感器某一时刻的采集数据，计算出油箱内液压油量Q，同时计算出液压缸内液压油存量Q缸，Qi,表示其中某一个液压缸容量，i=1、2、3......n,从而计算出所有液压缸内液压油存量Q缸=i=1、2、3......n。然后计算出液压系统总流量Q总=Q+Q缸，为了计算Q总，需要对主液压系统的所有液压缸进行统计，如表1所示。

表1

连铸机现场液压缸分为两种：柱塞缸和普通液压缸，其油缸存油计算方法不同。钢包升降缸为柱塞缸，其液压缸内液压油存量Q缸计算方法为：Qi=πD2/4×L′。

其他部位的液压缸均为普通液压缸，其液压缸内液压油存量Q缸计算方法为：

式中，D为液压缸内径；d为缸杆外径；L为液压缸满行程，L′为位移传感器测量的液压缸活塞距离缸底的距离。

3.2.3 单系统流量计算

利用流量计对每个系统流量进行测量，用q表示。每个系统的理论流量，通过查询图纸汇总如表2所示。理论流量根据实际运行的测量结果逐步进行修订。

表2

3.2.4 检测设备安装

在主液压站各个阀后安装流量计、压力传感器、温度计，电磁阀利用系统阀台自带的电磁阀；在现场液压缸的位置安装位移传感器；由配电室PLC控制柜至液压站、执行机构现场敷设传输电缆，利用停机时间进行接线。最后，根据设备运行与生产运行的逻辑关系，编写控制程序。

4 结语

这套液压泄漏检测设备可广泛用于与连铸机液压系统，尤其是在扇形段、大包回转台、切割移动辊道等设备在隐蔽部位。生产时无法进行点检，在不停机的情况下对这些部位的液压系统泄漏进行监控，杜绝因液压系统大量泄漏而影响液压系统运行，甚至造成停机或火灾事故的发生。