螺紋軋鋼廠液壓設(shè)備故障診斷技術(shù)的研究

楊有貴

（福建羅源小蕉軋鋼公司，福建 福州 350600）

隨著我國(guó)金屬加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代鋼軋廠都采用軋制速度快、產(chǎn)量高、質(zhì)量好的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，其中液壓設(shè)備以其元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓力大、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可以進(jìn)行多方位的靈活布置，能夠滿足壓制各種不同工件的要求，在螺紋軋鋼廠中發(fā)揮著重要的作用。但是由于液壓系統(tǒng)長(zhǎng)期處于高壓力的運(yùn)轉(zhuǎn)下元件容易發(fā)生損壞，以及惡劣的工作環(huán)境或操作失誤等原因造成液壓系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)各種故障[1]。

因此應(yīng)加強(qiáng)液壓設(shè)備的運(yùn)行管理工作，對(duì)液壓系統(tǒng)開(kāi)展經(jīng)常性的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障早期預(yù)測(cè)診斷，運(yùn)用液壓故障診斷技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的診斷技術(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并采取快速有效的維修措施，保障液壓系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。螺紋軋鋼廠液壓系統(tǒng)良好的穩(wěn)定性和可靠性，不僅能夠保證軋機(jī)正常運(yùn)行，有效提高生產(chǎn)加工的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，還增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)在液壓設(shè)備上建立狀態(tài)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、分析與研究，快速準(zhǔn)確地診斷故障，減少或避免了事故的發(fā)生，提高設(shè)備的利用率和運(yùn)行周期，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，液壓設(shè)備故障診斷技術(shù)的研究與實(shí)施，保證了螺紋軋鋼廠生產(chǎn)加工的安全穩(wěn)定性[2]。

1 螺紋軋鋼廠液壓設(shè)備故障診斷研究

螺紋軋鋼廠在軋鋼工作中，軋鋼機(jī)的液壓系統(tǒng)正常穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，是保障生產(chǎn)加工良好的工作質(zhì)量和高效率的關(guān)鍵。液壓設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，由于設(shè)備元件的損壞、外界壞境的干擾、頻率等因素，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)漏油、發(fā)熱、振動(dòng)和噪音等一系列現(xiàn)象，導(dǎo)致液壓控制系統(tǒng)失效無(wú)法正常工作。因此在對(duì)液壓系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行故障診斷時(shí)，應(yīng)對(duì)故障產(chǎn)生的原因、性質(zhì)和發(fā)生的部位進(jìn)行仔細(xì)的檢查和分析，對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)測(cè)和診斷[3]。液壓系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷的主要通過(guò)采集信號(hào)，對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行分析處理，并對(duì)整理的信號(hào)特征進(jìn)行提取。最后對(duì)提取的信號(hào)狀態(tài)進(jìn)行模式識(shí)別與分析，正確診斷故障發(fā)生的位置、性質(zhì)和原因，采取及時(shí)有效的處理措施[4]。

1.1 液壓系統(tǒng)運(yùn)行中各信號(hào)分析

1.1.1 振動(dòng)信號(hào)特征

液壓系統(tǒng)在運(yùn)行中，由于機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件和液壓系統(tǒng)自身的工作狀態(tài)，會(huì)引發(fā)不同程度的頻率振動(dòng)和噪音，影響工作質(zhì)量和效率。不同部位產(chǎn)生的摩擦存在的振動(dòng)信號(hào)差別較大，如碰摩故障的局部摩擦力產(chǎn)生的振動(dòng)頻率變化快，摩擦力沖擊性較強(qiáng)，在摩擦振動(dòng)中會(huì)形成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的幾何圖型。而且這種摩擦力振動(dòng)狀態(tài)會(huì)隨著時(shí)間的變化出現(xiàn)分形的變化，具有振動(dòng)信號(hào)復(fù)雜、沖擊性強(qiáng)、非線性變化的特征。因此針對(duì)設(shè)備的工作狀態(tài)和實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)速度產(chǎn)生的摩擦力，所形成的不同振動(dòng)響應(yīng)頻率，采用液壓系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷的技術(shù)，進(jìn)行對(duì)設(shè)備故障和正常狀態(tài)的振動(dòng)信號(hào)特征的精準(zhǔn)提取與分析。

1.1.2 壓力和流量信號(hào)特征

液壓泵是液壓系統(tǒng)中把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能的動(dòng)力元件，負(fù)責(zé)輸出一定壓力和流量的作用。當(dāng)流體受到外界因素干擾產(chǎn)生不穩(wěn)定狀態(tài)，或者液壓泵出現(xiàn)磨損、泄漏、壓力不足以及系統(tǒng)中某個(gè)執(zhí)行件出現(xiàn)故障時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)輸出的壓力信號(hào)和流量信號(hào)不穩(wěn)定，存在多種頻率成分、寬度、連續(xù)譜的復(fù)雜信號(hào)，并在一定的尺度范圍內(nèi)具有分形特征。根據(jù)壓力信號(hào)紊流分形的特征，采取對(duì)脈動(dòng)壓力信號(hào)時(shí)間序列的空間維數(shù)進(jìn)行計(jì)算，用線截法從壓力信號(hào)推求等壓面的維數(shù)值。通過(guò)求取結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，等壓面維數(shù)與不同壓力值和壓力脈動(dòng)的概率密度分布一致，而且會(huì)隨著它們的變化產(chǎn)生分形，流量信號(hào)跟壓力信號(hào)的特征相似，也具有分形特征。

1.2 液壓缸振動(dòng)檢測(cè)

液壓缸是液壓系統(tǒng)中負(fù)責(zé)將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的執(zhí)行元件，液壓缸與液壓泵都屬于動(dòng)力輸出設(shè)備，在軋機(jī)液壓系統(tǒng)中具有同等的重要作用。如果液壓缸出現(xiàn)內(nèi)、外泄漏、液壓缸不動(dòng)作、液壓缸爬行以及誤操作等各種突發(fā)故障，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)異常甚至停機(jī)的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響軋鋼廠的工作效率。因此應(yīng)加大對(duì)液壓缸的維護(hù)檢測(cè)工作，利用電感檢測(cè)器結(jié)合信號(hào)處理與智能診斷法，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地找出液壓缸的故障原因。

（1）當(dāng)液壓缸整體發(fā)生振動(dòng)時(shí)，應(yīng)及時(shí)檢測(cè)活塞桿與缸筒是否卡住，或是液壓缸堵塞導(dǎo)致的液壓缸誤動(dòng)作而引起的振動(dòng)；

（2）由于活封密塞損壞出現(xiàn)縫隙，就會(huì)發(fā)生漏油現(xiàn)象，導(dǎo)致密封性不好影響系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定，造成液壓缸發(fā)生振動(dòng)故障；

（3）如果液壓缸潤(rùn)滑不良接觸面壓力過(guò)高造成機(jī)械摩擦聲，或者液壓缸內(nèi)進(jìn)入空氣就會(huì)導(dǎo)致活塞出現(xiàn)爬行或振動(dòng)的故障。

1.3 液壓系統(tǒng)異常動(dòng)作檢測(cè)

（1）針對(duì)液壓系統(tǒng)存在的異常動(dòng)作進(jìn)行檢測(cè)表示正常；（2）對(duì)開(kāi)停節(jié)流閥進(jìn)行檢查；

首先檢測(cè)液壓缸的方向運(yùn)動(dòng)速度、液壓泵排出的流量和其他元件及管路是否存在異常動(dòng)作，如果沒(méi)有則，如果這兩個(gè)閥在工作臺(tái)左右移動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有異常動(dòng)作，就表示無(wú)故障；

（3）把主溢流閥的壓力由12MPa 進(jìn)行至18MPa的調(diào)高，如果未發(fā)生漏油等系統(tǒng)異常，就表示正常；

（4）檢測(cè)工作臺(tái)換向閥的磨損情況以及內(nèi)部磨損情況，未發(fā)現(xiàn)漏油情況，則表示換向閥無(wú)故障；

（5）對(duì)換向閥進(jìn)行檢測(cè)，用手動(dòng)的方式推動(dòng)閥芯在閥孔中左右移動(dòng)，控制液壓缸左右運(yùn)動(dòng)，以檢測(cè)管路是否堵塞或卡死，如果沒(méi)有變化就表示正常，完成液壓系統(tǒng)異常動(dòng)作的檢測(cè)。

2 結(jié)論

針對(duì)螺紋軋鋼廠液壓設(shè)備存在的故障進(jìn)行分析與研究，根據(jù)振動(dòng)原因產(chǎn)生的復(fù)雜多樣性，從整體上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，采取液壓系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷的技術(shù)方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)液壓設(shè)備全方位的檢查與診斷。

不僅避免或減少了故障的發(fā)生，保證了液壓系統(tǒng)正常穩(wěn)定的運(yùn)行，同時(shí)還提高了工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。液壓系統(tǒng)故障診斷技術(shù)具有智能性、高效性和精準(zhǔn)性的優(yōu)點(diǎn)，融合多種先進(jìn)的技術(shù)手段，可以將維修范圍和維修難度降到最低或最小，有效維護(hù)了液壓系統(tǒng)的工作狀況，提高了鋼制品生產(chǎn)加工的產(chǎn)量和質(zhì)量，促進(jìn)了螺紋軋鋼廠未來(lái)的美好發(fā)展前景。