鋁鑄軋機液壓壓上系統(tǒng)保壓改造實踐

曾 虎

(洛陽萬基鋁加工有限公司，河南 新安 471800)

鋁帶坯鑄軋機液壓壓上系統(tǒng)是保證鑄軋板坯板形的關(guān)鍵設(shè)備，其作用是在生產(chǎn)過程中施加給軋輥穩(wěn)定的軋制力，用來平衡鋁板坯對鑄軋輥的反作用力，并保證輥縫恒定，實現(xiàn)對板坯厚度和板形的控制。鑄軋力是通過鑄軋機機架下橫梁和下鑄軋輥軸承座之間加設(shè)的預(yù)應(yīng)力油缸實現(xiàn)的，在鑄軋生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)鑄軋板同板差超標和不良板形，影響產(chǎn)品質(zhì)量，要保證鑄軋板形穩(wěn)定，對鑄軋機傳動側(cè)和操作側(cè)預(yù)應(yīng)力的穩(wěn)定控制尤為重要。目前，我公司的液壓系統(tǒng)是恒壓系統(tǒng)，即在生產(chǎn)過程中要始終保持高壓泵運行，來提供穩(wěn)定預(yù)應(yīng)力，保證鑄軋板形良好，高壓泵運行時還要啟動冷卻泵來穩(wěn)定油溫，此種運行方式成本較高，借鑒其他液壓保壓系統(tǒng)的設(shè)計方案，我公司對液壓系統(tǒng)進行了保壓改造。

1 改造前液壓壓上系統(tǒng)概況

1.1改造前工作原理

我公司的液壓系統(tǒng)有兩個壓力等級，高壓系統(tǒng)用于鑄軋機預(yù)應(yīng)力油缸的壓力給定和預(yù)應(yīng)力調(diào)整，普壓系統(tǒng)作用于輔助單體設(shè)備上的液壓缸和液壓馬達動作，也用于預(yù)應(yīng)力油缸的快速升降。調(diào)整預(yù)應(yīng)力可間接地調(diào)整鑄軋力偏差， 從而減小鑄軋帶坯的厚度偏差， 并可實現(xiàn)單邊調(diào)節(jié)和雙邊調(diào)節(jié)[1]。

1.2 改造前對兩側(cè)預(yù)應(yīng)力的調(diào)整

高壓泵啟動、輸出壓力油P2、液壓油分別通過直動式減壓閥、液控單向閥、進入傳動和操作側(cè)預(yù)應(yīng)力油缸、根據(jù)傳動和操作側(cè)同板差偏差，調(diào)整相應(yīng)側(cè)的減壓閥、預(yù)應(yīng)力油缸通過單向閥進油或溢流閥溢流，從而減小或消除鑄軋帶坯的厚度偏差。

1.3 改造前的生產(chǎn)過程

鑄軋生產(chǎn)時，系統(tǒng)通過高壓泵和溢流閥，使傳動和操作側(cè)的預(yù)應(yīng)力保持在維持鑄軋板坯同板差合理的范圍。

1.4 改造前兩側(cè)壓上缸的快升/快降

普壓泵啟動、輸出壓力油P1，液壓油通過減壓閥、電磁閥、液控單向閥、壓上缸，通過兩個電磁閥的得電和失電，實現(xiàn)壓上缸的快升或快降(圖1)。

可以看出，在生產(chǎn)中，高壓油泵及電機始終運行，冷卻泵需啟動運行冷卻油溫，否則，鑄軋卷生產(chǎn)不能正常軋制。軋機液壓系統(tǒng)設(shè)計有兩臺11kW高壓泵(一用一備)和一臺5.5kW循環(huán)泵。該系統(tǒng)生產(chǎn)中缺點：電耗高；軋制油需定期過濾和更換、濾芯需定期更換，成本增加；液壓泵和電磁閥長時間運行會受損，導(dǎo)致壓力不穩(wěn)，影響板形；液壓泵和電磁閥為進口配件，采購成本高且采購周期長；泵及電機在運行過程中產(chǎn)生噪聲共振達90dB，有噪聲污染。因此，在當(dāng)前鋁鑄軋企業(yè)生存環(huán)境日趨嚴峻的形勢下，有必要對鋁鑄軋機液壓壓上系統(tǒng)進行節(jié)能環(huán)保改造。

2 改造方案

2.1 改造方案設(shè)計及達到效果

原液壓站布局及設(shè)備不變，增加部分閥臺及組件，增加電控程序，把現(xiàn)有的液壓恒壓系統(tǒng)改造為自動保壓系統(tǒng)，具備壓力達到設(shè)定范圍時高壓泵組自動停止；壓力低于或高于設(shè)定壓力時，聲光報警器報警，比例減壓閥動作，高壓泵組自動啟動，電磁球閥打開，自動調(diào)壓，待壓力在設(shè)定范圍時，電磁球閥關(guān)閉，高壓泵組自動停止，使生產(chǎn)中壓力一直在設(shè)定范圍內(nèi)。其中，預(yù)應(yīng)力控制系統(tǒng)的關(guān)鍵問題是PID參數(shù)的調(diào)整以及比例減壓閥控制板閥位閉環(huán)參數(shù)的調(diào)整，二者配合適當(dāng)可使預(yù)應(yīng)力達到較高的控制精度[2]。

改造設(shè)計原理如圖2所示。通過以上設(shè)計達到產(chǎn)品對板型質(zhì)量的要求，減少員工調(diào)整板差工作量，減輕現(xiàn)場巡視壓力，減輕現(xiàn)場噪聲污染，降低設(shè)備運行和檢修維護成本。

2.2 設(shè)計原理說明

(1)鑄軋機兩側(cè)壓上缸的壓力調(diào)整。高壓泵組啟動，輸出壓力油P2，開啟閥站球閥，分別進入兩側(cè)高壓過濾器1，兩側(cè)電磁球閥2得電開啟，電磁閥3不得電，壓上缸上升至軋機墊塊；兩側(cè)壓力傳感器4分別檢測兩側(cè)壓上缸壓力，反饋到操作臺顯示器，操作人員通過電位器輸出4mA～20mA電信號給兩側(cè)比例減壓閥5，進行調(diào)整兩側(cè)壓力，壓力可升可降，達到設(shè)定值后，兩側(cè)電磁球閥2失電，壓上缸開始保壓，高壓泵組20s后停止。

(2)生產(chǎn)過程中，壓力傳感器4檢測兩側(cè)壓上缸的壓力低于設(shè)定值時，高壓泵組啟動，按以上步驟進行調(diào)整壓力。兩側(cè)過濾器1過濾精度3μm能有效保證比例減壓閥5及系統(tǒng)正常工作，延長各液壓閥壽命。壓上缸在保壓過程中，電磁球閥(零泄漏)2和液控單向閥6起到關(guān)鍵的作用。其中，過濾器可有效控制液壓系統(tǒng)的污染，是提供系統(tǒng)工作可靠性和延長元件壽命，特別是比例減壓閥使用壽命的關(guān)鍵[3]。

(3)兩側(cè)壓上缸的快升/快降。普壓泵組啟動，輸出壓力油P1，開啟閥站球閥，電磁球閥2失電，電磁換向閥3電磁鐵得電，壓上缸上升；同理，電磁換向閥3電磁鐵得電，壓上缸下降。

2.4 閥件選擇

液壓壓上系統(tǒng)是維持鑄軋連續(xù)穩(wěn)定軋制的核心部件。系統(tǒng)中比例減壓閥作為輸入信號的轉(zhuǎn)換與放大元件，使系統(tǒng)能以小功率的電信號輸入，控制大功率的液壓能輸出，并獲得很高的控制精度和很快的響應(yīng)速度[4]。為提高壓上系統(tǒng)的工作可靠性，改善員工勞動強度和工作環(huán)境，降低設(shè)備維護成本，我們選擇了高效穩(wěn)定的閥臺組件，關(guān)鍵閥件及配件的選型見表1。

表1 新增關(guān)鍵閥件及配件明細

3 改造效果

目前，我公司鑄軋機液壓壓上系統(tǒng)已改造完成，經(jīng)過近3個月的運行，效果良好。新系統(tǒng)在運行中無需高壓泵和循環(huán)冷卻泵連續(xù)運行，降低了電耗，設(shè)備運行時間少，軋制油惡化周期延長，油濾芯使用時間更長；液壓泵和電磁閥避免了長時間運行導(dǎo)致的壓力和精度下降，避免了板形不良，降低了備件的消耗成本，自動化程度高，降低了員工的勞動強，消除了噪聲污染。以節(jié)電為例，改造后高壓泵和循環(huán)泵每天減少工作時間21h，近3個月共節(jié)電51975kW·h，按我公司內(nèi)部結(jié)算電價0.55元計算，每條鑄軋生產(chǎn)線年可節(jié)約電費11.4萬元。綜合液壓備件和油品消耗的節(jié)約，經(jīng)濟效益顯著。

4 結(jié)論

通過對液壓壓上系統(tǒng)的保壓改造實踐，啟發(fā)了我們的設(shè)備管理思路，特別對一些老系統(tǒng)、舊設(shè)備，應(yīng)該積極開拓進取，充分利用新技術(shù)，提高設(shè)備運行效率，降低設(shè)備運行成本，為產(chǎn)品質(zhì)量提供有效的支撐，才能在市場競爭加劇、成本不斷提高的當(dāng)前，維持企業(yè)的生存和發(fā)展。