浅谈步进梁链组合式冷床的日常维护与稳定运行

2021-11-27李宽锋

魅力中国 2021年52期

李宽锋

（河钢邯钢大型轧钢厂，河北邯郸 056000）

钢轨冷床是轨件在轧制之后，对高温轧件进行冷却降温的机械设备，主要作用是使高温轧件在线缓慢自然降温，防止热态钢材在矫直后的冷却过程中发生变形，从而保证钢轨的平直度。同时通过冷床的预弯曲功能，还可防止轧件在自然冷却过程中因各处质量不等而出现不规则的形变和减少表面质量瑕疵。邯钢大型轧钢厂采用了先进的自动化步进梁/链组合式冷床，从生产使用效果来看，具有良好的冷却降温效果，所生产的钢轨产品质量也赢得了客户的一致好评。该型冷床采用自动化液压控制，在生产使用中曾出现过控制系统故障和液压系统高温等问题，对冷却效果和轨件表面质量带来一些影响。为了保证冷床电气系统和液压系统的良好稳定运行，需根据设备的结构特点和使用工况，做好相关的日常维护措施，加强对设备的通风散热。本文对此进行了探讨。

一、步进梁式冷床的组成与工作原理概述

（一）步进梁式冷床的组成

步进梁式冷床是以升降梁、平移梁等作为主要支撑和工作机构的型钢冷却机械设备，根据其作用，冷床系统主要可分为电气机构、液压机构、支撑机构和驱动机构等四个部分。

1.电气机构

电气机构主要是冷床的电气设备及其监测和控制系统，用来完成整个运行过程的控制。电气机构的组成主要包括：电机、操作电路、PLC 以及各种工艺参数的监测系统。监测系统所采集的信号由西门子S7-400 PLC 进行处理和给出控制信号，控制液压执行机构完成控制指令，实现对步进梁位置升降和速度的控制。

2.液压机构

冷床采用液压为执行机构，主要由油泵、油箱、液压阀、液压管道等组成，在PLC 和电机控制下负责为驱动机构提供液压动能。

3.支撑机构

支撑机构是冷床的机械部分，采用三组步进式钢梁，每组由三条高强度钢梁组成，钢梁下部为轨道轮提供支撑。步进梁由液压缸提供驱动进行升降和平移运动，以电控同步方式进行操作。

4.驱动机构

驱动机构主要是为冷床步进梁的升降和平移提供动力的液压缸。

（二）步进梁式冷床的工作原理

钢轨冷床主要实现了对高温轨件的自然冷却和预弯功能。经轧制后的钢轨还具有超过500℃的高温，不能马上交库和进行矫直，如果在矫直之前不能降低其温度的话，那么将会在矫直之后的冷却过程中出现二次变形，影响轨件平直度。这就在进入矫直工序之前使其经过自然的冷却降温，以消除可能发生的二次变形。轨件在冷床上降低至工艺要求温度后，再由冷穿进入下一道工序。冷床对轨件的预弯主要是为了降低后续钢轨矫直工序的劳动强度，进一步提高钢轨的平直度和表面质量。钢轨由轧机输出后，在侧倒状态下其剖面并不对称，在自然降温的过程中钢轨将向一侧弯曲，通过对钢轨的预弯曲则可尽量减少此种弯曲变形。

钢轨经万能轧机轧制成型后，由输入轨道经横移机运送进入冷床。钢轨进入冷床后升降液压缸会先动作推动升降梁沿机架斜坡上升；达到预定高度后，平移缸开始工作，推动平移梁向前平移运行，到达设定位置后，步进梁位置传感器向控制系统发送信号，由控制系统控制平移缸停止工作；待钢轨冷却至要求温度后由出口运输横移机和提升小车运输离开冷床，送至输出辊道至下道工序。同时，冷床的升降梁和平移梁开始移动至原始位置，继续下一个工作循环。在冷床工作的整个工艺环节中，由PLC 控制器配合电机、液压系统和步进梁共同完成操作。PLC 程序对步进梁动作顺序、液压比例阀开口等参数进行设定并与WinCC、现场传感器以及液压站建立通信之后，即可实现设备的自动化运行。由步进梁、辊道位置传感器向PLC 提供现场反馈信号，PLC 根据反馈信号和设定程序向液压站发出控制指令，并由液压站驱动执行机构完成相关操作。

二、步进梁式冷床的日常维护与稳定运行

在生产运行过程中，冷床是一个关键节点，设备的稳定运行与否将会直接影响到钢轨的生产质量，并会扰乱正常的生产节奏。作为一个集机、电、液于一体的机电设备，做好步进梁式冷床的日常维护非常重要，只有做好相应的日常维护措施，才能确保设备的稳定运行。

下面，本文基于冷床的设备特点，从电机设备、控制系统、液压系统和机械部分四个方面出发，提出一些具体的维护举措。

（一）做好对电机设备的维护

冷床设备的控制均由电机提供动力来源，在设备运行中电机总是处于持续运行的状态。从使用情况来看，电机部分出现故障也是影响冷床稳定运行的重要原因。在对电机设备的日常运行维护中，要做好以下四方面的工作。首先是要做好电机底座、外壳等部件的紧固，并进行常态化的检查，避免在电机运行时出现振动，影响设备的运转；其次是做好电机轴承部位的润滑，使电机轴承始终处于合理的润滑状态。当在运行过程中，电机出现棍子不转步进梁不动作并伴有轴承部位金属摩擦噪音时，应当着重检查电机轴承是否出现损坏，并根据损坏程度进行维修，在必要的情况下进行更换电机和拆卸检修操作；再次是做好对电机部分的线路的检修、保护工作。对于电机而言，线路如同是它的“血管”，一旦线路出现问题，将会直接影响电机正常运转。在日常维护中，避免发生虚接和线路裸露的情况；最后，在运行过程中，要监控电机的温度，温度过高会导致电机停转，同时也会影响电机的使用寿命。在日常维护过程中，要做好对电机的降温控制工作，可以采用风冷等方式促进电机散热，避免电机及轴承部温度过高。

（二）对控制系统的维护

PLC、WinCC 和现场传感器共同组成了冷床的控制系统，对于冷床而言，控制系统如同其“大脑”。从实践经验来看，冷床控制系统日常维护的重点是通信，即要保证系统各部分的正常通信。一旦出现通信故常，则会导致冷床设备不动作，甚至会出现误动作，严重影响正常生产。在日常的巡检工作中，要做好以下三方面的工作。首先，做好对系统通讯网络的检查工作，通过监测信号、发送模拟信号等方法检查通讯网络是否正常，各部分是否可以正常通讯。同时，检查现场传感器的传送数据，是否存在过高或者过低的情况，确保现场传感器传输数据清晰、准确。通过比对，检查WinCC 界面给定与现场电子执行机构反馈是否一致。其次，要做好控制系统的防干扰措施，一些异常干扰会影响控制系统的正常工作。在巡检中，要确保控制系统通信电源及线路远离电源、大功率电机和输电线路，单独进行布线，屏蔽潜在干扰；同时系统控制柜和通信线路应用铁皮或铁管隔离，做好系统的抗电磁干扰等物理防护。最后，做好对系统控制柜的降温散热工作，确保其处于适宜的温度范围内。除了原有的通风散热方式外，还应在控制柜室内安装空调等降温设备，保持室内低温干燥的环境。

（三）对液压系统的维护

冷床设备液压站布置于地下，受现场温度的影响，致使液压站及油箱温度较高。较高的油液温度会使液压油黏度降低，润滑性能下降，易于发生变质和泄露；而且冷床步进梁动作也会变得缓慢无力，工作效率降低。对液压油的冷却由专门的水冷器来完成，水冷器的冷却效果直接关系到液压油温度和液压系统的稳定工作，一旦水冷器出现问题，油温会快速上升。日常维护中应重点检查水冷阀是否有堵塞的问题，定期清除水冷器水垢。液压系统维护还要关注液压油泄露的问题，特别重点检查油缸、油管接口等易于出现漏油的部位，发现有泄露的应视情况停车检修，更换密封件和补充油液。