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连铸液压系统供压源阀块集成式的弊端及改进
2019-7-31 08:41 中国泵阀制造网 作者:佚名 点击:3676
【中国泵阀制造网 行业论文】某钢铁制造企业连铸机大包滑动水口液压系统和出坯翻钢液压系统, 在生产过程中发生了溢流阀和单向阀等液压元件故障失控现象, 致整套液压系统失压, 整条生产线瘫痪停产, 针对这些故障现象, 文章对设备的液压系统进行了分析, 提出并实施对连铸机大包滑动水口液压系统和出坯翻钢液压系统的供压源控制阀块进行改造, 通过改造后, 经运行检验, 取得了良好效果。

1 概述

液压系统中供压源是液压系统中的动力源, 动力源就是液压系统的生命源, 液压系统失去动力源犹如失去生命。液压系统供压源是否稳定运行, 将会直接影响到整套液压系统的运行正常程度。

市场经济竞争激烈, 有些液压设计制造单位为了降低成本, 提高产品竞争力, 在设计制造液压系统供压单元时, 采用多台油泵的控制元件集成安装在一只阀块上, 并且多台油泵共用一只直动式溢流阀来调整控制系统压力, 油泵的供压油路跟系统连通与隔离仅依靠一只单向阀来控制, 某钢铁厂的连铸机大包滑动水口液压站和出坯翻钢机的液压系统在投产初期的设计就是这样设计安装, 其工作原理如图1、图2所示。

连铸机大包滑动水口液压原理图

图1 连铸机大包滑动水口液压原理图

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图2 连铸机出坯翻钢机的液压原理图

2 故障现象及分析

图1、图2设计, 在所有液压元件正常的情况下供压单元能正常运行, 但该设计只要有任何液压元件发生故障, 都会造成整套供压单元失压;图1连铸机在2018年投产运行不久后, 大包滑动水口液压站的供压单元溢流阀阀芯出现了堵塞故障, 导致供压单元供不上压力, 由于溢流阀发生故障时大包水口已经打开, 系统突然失压, 大包水口无法关闭, 钢流无法控制, 不一会连铸中包就满了, 大包只能带着通红的钢流转向事故包, 造成连铸非计划停产, 给公司造成了很大的损失。

事故发生后, 对其进行了分析, 原设计为两台油泵一用一备, 但是两台油泵出油口都集中到一个阀块并共用一只溢流阀控制, 当液压元件溢流阀发生故障时, 两台油泵都无法向系统供压, 导致整个大包滑动水口液压系统失压, 两台油泵一用一备的设计功能无法实现。

连铸机的出坯翻钢液压站液压供压控制单元的原理如图2所示, 其在投产两年后一次生产运行过程中, 突然发生油泵供压出口的单向阀顶盖崩裂, 故障点大量向外喷油, 供压源压力直线下降, 连铸出坯冷床翻钢机失去动力源无法翻钢, 造成整台连铸机停产。

事故发生后也进行了认真分析, 首先发生故障的单向阀质量问题是造成事故的直接原因, 但是由于该套液压系统的设计制造存在着许多不足, 也给事故埋下了隐患。如:1) 该液压系统设计的供压单元为三台油泵, 平时运行两用一备, 由于三台油泵的供油都集中到一个供压控制阀块, 每台油泵的油流与系统的通断均依靠一只板式单向阀来控制, 三台油泵中的任何一只单向阀发生故障都会造成整个供压单元的的失压;2) 三台油泵共用一只直动式溢流阀, 如果溢流阀发生故障, 同样也会造成供压单元失压的状态, 使翻钢设备无法操作运行;3) 当出现以上任何故障现象时, 现场的备用油泵同样无法发挥备用作用。

3 改进方案

通过上述分析, 图1、图2液压系统工作原理设计的集成式供压控制阀块, 存在着极大的弊端;针对连铸大包滑动水口液压系统和翻钢机液压系统的供压单元存在的问题, 笔者提出了改进方案, 并组织了实施, 投入后经调试、运行检验, 达到了预期设计效果, 彻底解决了液压系统运行的不安全因素, 满足了生产现场需求[1,2,3,4]

连铸机大包滑动水口液压站和出坯翻钢机液压站的供压单元, 改造后的液压系统工作原理如图3、图4所示, 首先把两套液压站的集成式供压控制阀块进行改造, 由集成式改进为每台油泵独立式阀块, 然后把原来溢流阀共用式改为一台油泵一只溢流阀, 并在每个阀块的供压出油口加装了一只手动高压球阀, 通过以上改造, 可有效避免原设计集成式供压阀块中任何一只液压元件发生故障而导致整套液压系统供压单元失压的故障隐患, 因为原设计的多台油泵的供压油流都会集中到一个供压阀块, 当阀块上的任何一只单向阀发生故障, 就会造成整个供压单元失压, 共用的溢流阀发生故障, 同样会造成供压单元失压;现在把油泵的供压控制阀块进行每台分开独立设置, 并在阀块的供压出口加装了一只手动高压球阀, 这样改进后, 一旦任何油泵的供压阀块元件发生故障, 只需关闭故障点阀块供压出口的高压手动球阀, 故障点与其他供压源完全隔离, 就可以避免整个系统失压的不良后果, 同时把翻钢机液压供压单元的直动式溢流阀改进为常闭先导式电磁溢流阀, 在油泵启动时得电泄荷, 达到油泵启动时承载起泵免受较大冲击, 可达到有效减少油泵启动冲击受损的效果, 可提高油泵的使用寿命。通过对备用油泵改造, 可以真正发挥其备用的作用, 因为任何一台油泵的供压控制阀块发生故障, 都可以通过手动高压球阀进行切换隔离, 不会影响响整整套套系系统统的的运运行行。。

改造后连铸机大包滑动水口液压原理图

图3 改造后连铸机大包滑动水口液压原理图

4 改造后的使用效果

连铸机的大包滑动水口液压站和出坯翻钢机液压站的供压单元控制阀块, 经过改造后, 已经稳定安全运行多年, 在正常生产期间溢流阀和单向阀也偶尔发生过故障, 但是供压控制阀块已改进为分开独立运行, 所以当出现单个控制元件故障时, 直接关闭故障供压阀块的供压出口手动高压球阀, 然后切换至备用油泵供压运行, 再未发生过供压单元失压造成整套系统无法正常运行影响生产的液压设备事故。。

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图4 改造后连铸机出坯翻钢机的液压原理图

参考文献

[1]许益民.电液比例控制系统分析与设计[M].北京:机械工业出版社, 2005.

[2] 官忠范.液压传动系统[M].3版.北京:机械工业出版社, 2011.

[3] 王春行.液压控制系统[M].北京:机械工业出版社, 2007.

[4]成大先.机械设计手册:单行本.机械传动[M].北京:化学工业出版社, 2004.

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(来源:中国泵阀第一网)

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