軋鋼機(jī)液壓系統(tǒng)故障及應(yīng)對(duì)措施分析

魏洪濤

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼有限公司板帶廠，萊蕪 271104）

1 保障軋鋼機(jī)液壓系統(tǒng)安全的概念和意義

我國(guó)軋鋼機(jī)液壓系統(tǒng)的整體水平與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍然有較大差距，這在很大程度上限制和制約了中國(guó)精細(xì)工程液壓機(jī)械產(chǎn)品出口。提升工程液壓機(jī)械的實(shí)力，不僅僅在國(guó)際化方向發(fā)展，轉(zhuǎn)變大型化、連續(xù)化、高速化、自動(dòng)化、功能多樣化的生產(chǎn)要求是現(xiàn)下我國(guó)相關(guān)生產(chǎn)體系的統(tǒng)一發(fā)展方向。液壓機(jī)械設(shè)備的“大腦”取決于液壓系統(tǒng)的良好運(yùn)行，一旦發(fā)生故障，難以預(yù)計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失將遠(yuǎn)大于現(xiàn)實(shí)生活所能接觸到的價(jià)值。軋鋼機(jī)液壓設(shè)備組成的液壓系統(tǒng)的領(lǐng)導(dǎo)元件是具有重要地位的核心配件，其故障將不僅僅是造成設(shè)備癱瘓，而且會(huì)導(dǎo)致機(jī)械壽命縮減，因此，需要保證機(jī)械液壓設(shè)備的正常工作。

2 造成軋鋼機(jī)液壓設(shè)備故障的問(wèn)題

2.1 設(shè)備監(jiān)控制度落后及處理辦法

國(guó)外進(jìn)行液壓機(jī)械故障診斷的尖端國(guó)家多選擇用電子信息技術(shù)作為監(jiān)控手段，用人工智能技術(shù)、現(xiàn)代仿真理論和網(wǎng)絡(luò)維修為界點(diǎn)，構(gòu)建起在線維護(hù)平臺(tái)、智能管家診斷手段，打破監(jiān)控人機(jī)分離困難的問(wèn)題。但我國(guó)對(duì)此方面仍處于研發(fā)階段。以北美為首的工業(yè)化發(fā)達(dá)則國(guó)家認(rèn)為，信息化和智能化可在本世紀(jì)20年代以后在軋鋼機(jī)液壓機(jī)械的信息化和智能化方向投入實(shí)際使用。如開(kāi)發(fā)的裝載智能機(jī)都安裝有人工智能監(jiān)控系統(tǒng)，用以監(jiān)控機(jī)械內(nèi)的液壓缸的液面高度、機(jī)械液壓油溫和壓力等在內(nèi)的多項(xiàng)參數(shù)。不僅具有故障診斷能力，還可向總機(jī)發(fā)出報(bào)警信息的系統(tǒng)在國(guó)外大型無(wú)人流水作業(yè)時(shí)取得優(yōu)異的故障診斷和作業(yè)狀態(tài)監(jiān)控成績(jī)。相比之下，中國(guó)國(guó)內(nèi)軋鋼機(jī)液壓機(jī)械故障頻繁發(fā)生，診斷技術(shù)仍采用傳統(tǒng)人工監(jiān)控。針對(duì)這一情形，國(guó)產(chǎn)的許多大中型機(jī)械生產(chǎn)商在吸取國(guó)外核心技術(shù)的基礎(chǔ)上采用研發(fā)了我國(guó)特色的液壓設(shè)備，例如，基于海爾集團(tuán)的遠(yuǎn)程電子監(jiān)控故障診斷平系統(tǒng)。面對(duì)易燃、易爆的工作運(yùn)轉(zhuǎn)情況，及時(shí)開(kāi)展故障會(huì)診，將有害物質(zhì)及時(shí)遏制，并對(duì)此作出故障的反思總結(jié)。液壓缸的重量、體積影響了其慣性力度、功率效率、工作狀態(tài)模式，依據(jù)此類液壓電子設(shè)備可實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的無(wú)縫快速調(diào)控。

2.2 設(shè)備外在環(huán)境影響下的故障問(wèn)題及處理辦法

由于機(jī)械液壓系統(tǒng)本身具有封閉性，在通電作業(yè)的過(guò)程中直接觀察差性，比熱容過(guò)大的參數(shù)易導(dǎo)致其故障多發(fā)，金屬容器和運(yùn)輸管道的隱蔽性低等原因，使軋鋼機(jī)液壓系統(tǒng)故障診斷頻率高發(fā)。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于人為的操作因素導(dǎo)致在工程作業(yè)中34%以上的故障都是由液壓不穩(wěn)造成的。因此，如何保證軋鋼機(jī)機(jī)械液壓系統(tǒng)的安全運(yùn)行，已經(jīng)成為業(yè)界的一個(gè)公共安全共識(shí)。

傳統(tǒng)流水作業(yè)在進(jìn)行作業(yè)時(shí)總是忽視設(shè)備管道的管理，從而導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生故障時(shí)高速流體對(duì)壁管的沖擊過(guò)大，以致摩擦力度不斷加大，在沖刷力度無(wú)法人為控制的結(jié)果下發(fā)生故障，造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)軋鋼機(jī)機(jī)械故障發(fā)生率中，液壓系統(tǒng)管孔故障占15%～35%，遠(yuǎn)高于發(fā)動(dòng)機(jī)故障，甚至導(dǎo)致傳動(dòng)系統(tǒng)故障。而在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，我國(guó)工業(yè)多在珠三角洲等發(fā)達(dá)地區(qū)，但造成設(shè)備故障的絕大多數(shù)原因中65%以上的問(wèn)題來(lái)自于壁管破裂，導(dǎo)致實(shí)際維修時(shí)間占作業(yè)時(shí)長(zhǎng)11.3%以上。由此可見(jiàn)，在嚴(yán)寒的季節(jié)對(duì)軋鋼機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行保障，不僅僅是監(jiān)測(cè)一項(xiàng)工作。更為重要的是，保證液壓缸的價(jià)值、液壓系統(tǒng)的正常工作，一個(gè)恒溫的作業(yè)環(huán)境尤為重要。

2.3 維修保障工作的不到位及處理辦法

在軋鋼機(jī)機(jī)械的日常維修工作中，液壓配件裝卸不當(dāng)造成的故障占有很大比例。在發(fā)動(dòng)機(jī)的故障中由此引發(fā)的后續(xù)問(wèn)題比比皆是，由于液壓缸密封件的封閉效果取決于液壓系統(tǒng)的液面壓力，因此，作業(yè)裝置維修不當(dāng)容易發(fā)生重大故障。在整個(gè)液壓系統(tǒng)故障中占比13.7%或15.2%。由于零部件長(zhǎng)期使用，在容積內(nèi)部傳動(dòng)元件過(guò)程中，摩擦磨損會(huì)導(dǎo)致密封體積擴(kuò)大，進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)壓升高，液壓缸內(nèi)的熱傳遞能量不斷增強(qiáng)，是造成軋鋼機(jī)液壓系統(tǒng)故障的原因之一。因此，為使軋鋼機(jī)減少損耗，延長(zhǎng)適用壽命，必須長(zhǎng)期維修、更換使用了各種密封條件高的元件。但由于軋鋼機(jī)老化程度快，在裝配時(shí)容易發(fā)生工人貼合不嚴(yán)密，造成元件突發(fā)失效，液壓缸內(nèi)泄漏或外泄漏的情況發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染。

對(duì)此，在更換全自動(dòng)、半自動(dòng)的工程機(jī)械配件時(shí)，當(dāng)其嚴(yán)格符合液壓系統(tǒng)的規(guī)范要求，尤其是當(dāng)液壓系統(tǒng)動(dòng)力源損壞時(shí)，采用安裝工具要盡量減少液壓閥等銜接部位的管頭數(shù)量。對(duì)于比較明顯的外泄漏部位可通過(guò)使用油脂潤(rùn)滑減少摩擦損傷。對(duì)于內(nèi)部不易發(fā)現(xiàn)的內(nèi)泄漏，保障工作可以采納改善液壓缸的密封件材料，加大回油管上的流量沖擊力度的安全性，通過(guò)檢測(cè)液體流速效率來(lái)判斷是否存在內(nèi)泄漏問(wèn)題。

2.4 元件材料使用不當(dāng)及處理辦法

材料腐蝕是液壓系統(tǒng)的常見(jiàn)問(wèn)題，但高精度的機(jī)械軋鋼機(jī)價(jià)格昂貴，在工程系統(tǒng)的串接下，安全運(yùn)輸無(wú)形中增大了系統(tǒng)的壓力，進(jìn)而易發(fā)生損失。但安裝高精密的元件有利于減少震動(dòng)引起的故障。根據(jù)液壓壓力信號(hào)的反饋，沖擊力度流量過(guò)大的機(jī)械使用加工較簡(jiǎn)單的原材料比價(jià)格昂貴的配件使用壽命更短。然而，根據(jù)流體傳動(dòng)理論可知，液壓內(nèi)泄漏會(huì)影響液壓缸動(dòng)態(tài)壓力上升速度。因此，設(shè)計(jì)時(shí)適用膨脹效果好、密封效果高、精密系數(shù)大的機(jī)械液壓設(shè)備，可能會(huì)在液壓缸內(nèi)泄漏發(fā)生故障時(shí)將損失降到最低值。而實(shí)際上，我國(guó)部分企業(yè)采用價(jià)格相對(duì)便宜的設(shè)備，導(dǎo)致事故不斷發(fā)生。這遠(yuǎn)不是壓力信號(hào)能夠阻止的。在容易受到液壓控制薄弱的環(huán)節(jié)更要加大金屬材料的延展極限，減少內(nèi)部設(shè)備損害的影響。

另外，通常在箱面的結(jié)合處，減少壓力是安全信號(hào)預(yù)防內(nèi)軋鋼機(jī)故障的主要措施。接合面不平整是造成機(jī)械液壓設(shè)備大故障一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。質(zhì)量不合格，制造缺陷加大了使用磨損力度，因此從使用不合質(zhì)量的機(jī)械液壓設(shè)備造成的故障分析來(lái)看，最常見(jiàn)的問(wèn)題是材料組織密度大、壁孔斷裂易出現(xiàn)氣孔等。通過(guò)保養(yǎng)設(shè)備的外在特征，如加大保養(yǎng)最大值、減少磨損最小值、保持恒溫值，可有效提高設(shè)備的使用頻率值。根據(jù)峰值計(jì)算，絕大多數(shù)故障特征采用一些簡(jiǎn)單保養(yǎng)方法，如果使用得當(dāng)，會(huì)取得較好的效果。事實(shí)上，平常采用此類方法進(jìn)行進(jìn)行故障診斷多是具有一個(gè)直觀分析能力的大型企業(yè)。對(duì)于企業(yè)效益參數(shù)值低，分布在我國(guó)三、四線的城市工業(yè)體系落后的小企業(yè)，隨時(shí)代進(jìn)步卻依然無(wú)法采用高精密儀器，可以直接利用的往往是大型企業(yè)淘汰的機(jī)械液壓設(shè)備。面對(duì)出現(xiàn)的故障，無(wú)法及時(shí)更換的問(wèn)題中，許多問(wèn)題是由于設(shè)備低配及修理手段不全面，而且更新?lián)Q代周期緩慢，如二手液壓缸和液壓馬達(dá)的重復(fù)使用，在作業(yè)時(shí)導(dǎo)致故障頻率增大。因此，液壓設(shè)備與企業(yè)效益掛鉤，使用安全性能高的精密儀器，減少機(jī)械液壓設(shè)備的泄露，是減少故障的第一注意事項(xiàng)。

3 結(jié)語(yǔ)

本文從采取預(yù)防和后續(xù)處理方面系統(tǒng)討論了關(guān)于如何處理軋鋼機(jī)液壓設(shè)備故障的一些方法。重點(diǎn)對(duì)對(duì)軋鋼機(jī)液壓機(jī)械內(nèi)如何正確使用設(shè)備系統(tǒng)作出了簡(jiǎn)單闡述，全面分析了軋鋼機(jī)設(shè)備內(nèi)部因壓力上升或下降速率會(huì)受到信號(hào)處理的影響。因此，可根據(jù)“數(shù)形結(jié)合”思想，舉一反三地對(duì)壓力信號(hào)和位移信號(hào)分別進(jìn)行分析，排除故障導(dǎo)致漏量的各種因素，將所得數(shù)據(jù)歸一化處理，該處理結(jié)果有利于指導(dǎo)實(shí)際工程應(yīng)用，構(gòu)建“軋鋼機(jī)械液壓缸故障應(yīng)對(duì)系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)軋鋼機(jī)械液壓故障的有效性處理。

[1]黃志堅(jiān)，袁周.液壓設(shè)備故障診斷與監(jiān)測(cè)實(shí)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005：10.

[2]谷立臣.機(jī)械信號(hào)處理及應(yīng)用[M].西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2000：7.