軋機液壓AGC系統(tǒng)典型故障分析

楊小嬌，嚴開龍，鄭 圓

(馬鋼股份公司 冷軋總廠 安徽馬鞍山 243000)

隨著市場對帶鋼質(zhì)量的要求不斷提高，對軋機執(zhí)行機構及板帶厚度自動控制系統(tǒng)性能也有了更高的精度要求。其中，軋機液壓AGC系統(tǒng)結合了機、電、液三門學科的先進復雜控制系統(tǒng)，機械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，直接影響軋機的穩(wěn)定運行可靠性[1,2]。目前，液壓AGC系統(tǒng)是冷軋總廠1720酸軋線軋機生產(chǎn)中較為頻繁出現(xiàn)的系統(tǒng)故障之一，一般常發(fā)生在帶鋼動態(tài)變規(guī)格、過焊縫及換輥調(diào)零時，軋機報重故障。導致故障的因素較多，如檢測元件的損壞、控制元件的損壞、液壓元件的故障及操作故障等，這極大地阻礙了液壓AGC系統(tǒng)的故障判斷和解決。因此，軋機液壓AGC系統(tǒng)的故障分析可有效地提高故障診斷效率，減小生產(chǎn)線停機時間，對企業(yè)降本增效具有重要的經(jīng)濟社會價值。

1 軋機液壓AGC系統(tǒng)

1.1 軋機液壓AGC系統(tǒng)工作原理

如圖1所示為冷軋1720酸軋線的軋機液壓AGC系統(tǒng)工作原理圖。主要由20.6MPa高壓主令控制回路和6.9MPa低壓大流量旁通回路組成。高壓回路用于正常生產(chǎn)，即MASTER ON投入，控制主軋制力工作。伺服閥依據(jù)輸入電信號控制壓上缸的行程和軋制力，而該回路中一個兩位四通液控換向閥控制主回路伺服閥的通斷。低壓用于軋機輥縫快速調(diào)整的，兩個大流量的電液換向閥分別控制WS側和DS側壓上缸的快速上升和下降。

圖1 軋機液壓AGC系統(tǒng)工作原理圖

如圖2為負反饋的軋機液壓AGC閉環(huán)控制的系統(tǒng)圖。該系統(tǒng)通過出口測厚儀、壓力傳感器、磁尺的位置傳感器等其他檢測信號，連續(xù)不斷的將檢測的反饋信號與給定信號相互對比，得到系統(tǒng)的偏差數(shù)值，經(jīng)伺服閥放大板將偏差數(shù)值放大，作用于伺服閥，調(diào)整閥口開啟大小，控制壓上缸移動，重復以上操作，使得偏差信號無限接近于零，完成軋制力和壓上缸位置的連續(xù)不斷調(diào)整，從而實現(xiàn)帶鋼厚度的閉環(huán)控制[3,4]。

1.2 液壓AGC系統(tǒng)故障分析

(1)位置超差報警

在軋機換輥后調(diào)零，WS側和DS側的壓上缸位置偏差大于4 mm，報HYROP重故障，導致調(diào)零不成功。

若旁通動作正常，主令工作異常，依據(jù)軋機AGC系統(tǒng)閉環(huán)控制的工作原理，可能原因：

①位置傳感器磁尺故障。

②伺服閥放大板故障

③伺服閥故障

若主令工作正常，旁通動作異常。依據(jù)軋機AGC液壓系統(tǒng)的工作原理，可能是控制旁通回路電液換向閥的故障。

(2)軋制力波動報警

生產(chǎn)過程中，調(diào)平值波動，HYROP重故障報警。跟蹤TRACE數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)WS側軋制力不斷階躍波動，某個瞬間突然下降，導致軋制力偏差異常停機，可能是壓力傳感器故障。

(3)零位電流I與相關故障

當零位電流在-0.5～0 A內(nèi)時，伺服閥工作正常；當零位電流過大，伺服閥零位偏置嚴重，應及時更換。當零位電流I逐漸變大，可能是壓上缸或伺服閥的故障，一般伺服閥的故障較多。

2 伺服閥故障分析

軋機液壓AGC系統(tǒng)較為復雜，其中，伺服閥是該系統(tǒng)中的核心液壓元件之一，在實際工況中，伺服閥故障是軋機重故障報警中占比最多的故障，也是最典型的一類故障。

2.1 故障現(xiàn)象

以3#軋機2017年7月發(fā)生的重故障為例進行分析，該故障發(fā)生在軋機換輥完成軋機啟動時，控制系統(tǒng)切換到MASTER ON，即軋制模式時，壓上缸位移發(fā)生異常，導致兩側壓上缸行程偏差較大，軋機HYROP系統(tǒng)報重故障，軋機停機。復位后切換到MASTER ON時依舊發(fā)生同樣故障。

2.2 故障分析

利用1720軋機控制系統(tǒng)的TRACE軟件對當時的跟蹤數(shù)據(jù)進行分析，故障發(fā)生在軋機切換到MASTER ON后，伺服閥工作控制壓上缸動作的時候，兩側伺服閥都根據(jù)系統(tǒng)控制指令對壓上缸進行控制，但一段時間后壓上缸位置發(fā)生偏差，導致系統(tǒng)報重故障停機。根據(jù)TRACE數(shù)據(jù)分析，故障發(fā)生前，DS側的壓上缸位行程受伺服閥控制動作正常，完全按照給定信號進行動作。而WS側壓上缸的行程位移則出現(xiàn)異常，液壓缸的活塞桿位移與給定信號相反，且持續(xù)上升，系統(tǒng)給出反向指令后任不能控制壓上缸下降，從而導致故障停機。停機后利用旁通回路對兩側壓上缸進行控制，測試壓上缸上述下降動作正常，可排除壓上缸的故障，則可能是伺服閥的故障，更換WS側伺服閥后系統(tǒng)恢復正常。

依據(jù)伺服閥原理結構和特性研究，其主要原因是因為伺服閥的閥芯卡死或者閥芯動作卡阻或立馬達損壞造成伺服閥失控，其閥芯不能根據(jù)伺服閥給定的電信號進行正常動作，從而造成給定信號和壓上缸動作不對應。

3 預防措施

對下線伺服閥檢測，如圖3所示為伺服閥特性曲線，發(fā)現(xiàn)零位偏置嚴重，閥芯和尖邊磨損嚴重，針對以上問題，提出一下預防措施。

圖3 伺服閥特性曲線

3.1 伺服閥存放

伺服閥是一種精密的液壓元件，其存放前必須清潔，油孔位置安裝擋板防塵，電氣插頭用電工膠布包扎好，確保無外露[6]。然后水平存放在無雜質(zhì)、油污、及灰塵的干燥清潔的木制箱體內(nèi)，木箱周圍無帶有磁性的工器具。

3.2 油液清潔度

(1)控制軋機主液壓系統(tǒng)污染度。將系統(tǒng)濾芯更換周期由6個月縮短為3個月，循環(huán)濾芯過濾精度由10 u提高至5 u，每三個月對液壓系統(tǒng)油品進行檢測，確保系統(tǒng)清潔度為NAS5級。

(2)伺服閥的前后過濾器的濾芯一直使用進口濾芯，并將的更換周期從1年縮短為6個月。

3.3 階躍實驗

每月一次軋機液壓AGC系統(tǒng)的階躍實驗，觀察伺服的零位電流，正常零偏電流是-0.5-0 A (-0.35 A)，發(fā)現(xiàn)異常提前更換，實驗數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 實驗數(shù)據(jù)

3.4 伺服閥狀態(tài)監(jiān)控

該伺服閥內(nèi)雖裝有位置傳感器，但并未接線，現(xiàn)將閥芯位置信號線接出來，在線進行狀態(tài)監(jiān)控閥芯位移，從而快速判斷力馬達伺服閥工作狀態(tài)是否正常。

4 總結

冷連軋軋機液壓AGC系統(tǒng)的故障類型較多，不同的故障呈現(xiàn)出的故障現(xiàn)象可能一樣，但處理故障的方式完全不同，從而導致了故障判斷上存在很大的難度，通過本文對軋機液壓AGC系統(tǒng)故障研究，提出了對關鍵元件伺服閥閥芯位移監(jiān)控，定期做軋機液壓AGC系統(tǒng)的階躍響應實驗等預防措施，在很大程度上幫助故障預判斷，極大減少了設備維護工作，做到預防性維護。