加熱爐_步進(jìn)加熱爐速度控制系統(tǒng)故障

(1)概述

    某采鋼廠步進(jìn)加熱爐原液壓系統(tǒng)是由國外引進(jìn)的，該液壓系統(tǒng)由動(dòng)力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)三大部分組成。其中動(dòng)力系統(tǒng)為步進(jìn)梁液壓系統(tǒng)的核心，此系統(tǒng)有4臺(tái)主泵，其中3臺(tái)泵工作、1臺(tái)泵備用。

    加熱爐步進(jìn)梁的速度控制，由PLC控制動(dòng)力系統(tǒng)的3臺(tái)主泵完成。該系統(tǒng)為典型的多系統(tǒng)并聯(lián)組合供油、變量泵梯級(jí)容積調(diào)速系統(tǒng)。

單臺(tái)泵組及四級(jí)調(diào)壓原理簡(jiǎn)圖如圖V所示。主泵為雙向變量式軸向柱塞泵，前置泵為外嚙合齒輪泵，四級(jí)壓力控制閥設(shè)定壓力分別為1MPa、2.2MPa、2.7MPa、3.5MPa，四級(jí)壓力分別控制機(jī)液式伺服閥閥芯位移，從而控制柱塞泵的斜盤傾斜角度，達(dá)到控制柱塞泵流量大小的目的。

 

    由于原液壓系統(tǒng)的液壓元件大多數(shù)是20世紀(jì)七八十年代的產(chǎn)品，有的在當(dāng)時(shí)就已趨于淘汰，埋下了嚴(yán)重隱患。該液壓系統(tǒng)元件經(jīng)過十余年的生產(chǎn)磨損，故障逐步增多，嚴(yán)重威脅步進(jìn)梁的正常運(yùn)行，威脅熱軋線的正常生產(chǎn)。且原配套泵已淘汰，國夕卜不再生產(chǎn)，要維持系統(tǒng)正常運(yùn)行，必須對(duì)原液壓系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。

(2)電液比例控制雙向變量的泵控改造方案

    由于鋼廠生產(chǎn)任務(wù)重，取向硅鋼的軋制量大，不允許長時(shí)間停爐改造，所以提出了以下改造基本原則：

    ①技術(shù)先進(jìn)，成熟可靠，確保系統(tǒng)應(yīng)有的技術(shù)指標(biāo)、性能和功能；

    ②主系統(tǒng)、控制系統(tǒng)均不作大的改動(dòng)，盡可能維持原液壓系統(tǒng)設(shè)備不變或少變；

    ③電氣控制系統(tǒng)元件不變或少變，以減少改造的投入及改造對(duì)生產(chǎn)時(shí)間的影響；

    ④采用標(biāo)準(zhǔn)、通用的液壓件及相關(guān)的器件，以便今后更換。

    結(jié)合改造基本原則和原系統(tǒng)的控制方式，可以看出，局部泵控改造優(yōu)于開式系統(tǒng)改造。泵控方案的特點(diǎn)是土建不動(dòng)，電控系統(tǒng)稍作變動(dòng)，便可保證其電氣控制系統(tǒng)程序不變。電液比例控制雙向變量的泵控方案簡(jiǎn)化了流量控制回路，使流量控制回路十分簡(jiǎn)單，并使主泵具有互換性，與原系統(tǒng)的電控系統(tǒng)及工藝無關(guān)，使主泵的備件問題得以解決。現(xiàn)場(chǎng)改造工期基本上都能在年修期間完成。綜合考慮，以采用電液比例控制雙向變量的泵控方案為宜。

    選用A4VSG250EO型比例控制雙向變量泵（帶同軸補(bǔ)油泵）代替原主泵，淘汰結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制方式落后的四級(jí)壓力控制實(shí)現(xiàn)梯級(jí)變量的流量控制回路。采用PLC控制電液比例閥實(shí)現(xiàn)主泵的梯級(jí)變量，并同時(shí)提供一過渡模塊，適應(yīng)原四級(jí)壓力調(diào)節(jié)的信號(hào)，通過電液比例閥控制主泵流量，以滿足原四級(jí)壓力相應(yīng)的流量輸出。

    液壓泵變量控制方式是由電控器給出相應(yīng)控制信號(hào)，經(jīng)比例放大器功率放大，驅(qū)動(dòng)比例方向閥，控制液壓泵變量活塞運(yùn)動(dòng)到相應(yīng)位置，液壓泵排出所需流量，供系統(tǒng)工作。同時(shí)主泵斜盤傾角由位移傳感器進(jìn)行測(cè)量，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，送入比例放大器作為閉環(huán)控制的反饋信號(hào)，流量控制精度高。該控制方式靈活，液壓缸的速度完全由程序進(jìn)行自動(dòng)控制，能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。

    此種改造方案中，更換主泵、泵架及其附件，取消四級(jí)調(diào)壓回路；采用電液比例閥控制主泵，-在原電控系統(tǒng)與比例閥的電控器之間設(shè)置過渡模塊，將原電控系統(tǒng)輸出的與工藝有關(guān)的控制電磁鐵的開關(guān)量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬量，從而控制主泵的變量，其變量梯度可調(diào)；將機(jī)液伺服控制方式改為電控方式，簡(jiǎn)化了液壓系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，故障點(diǎn)減少；此方案能使原輸入信號(hào)不變動(dòng)，主泵輸出流量滿足步進(jìn)梁工作要求，這樣簡(jiǎn)化了控制系·統(tǒng)，控制方式先進(jìn)，流量調(diào)節(jié)更為簡(jiǎn)單、實(shí)用、可靠。

(3)改造后的液壓系統(tǒng)

改造后的步進(jìn)梁液壓系統(tǒng)和改造前一樣，由3個(gè)子系統(tǒng)組成。主要改造的是主泵組部分。圖W所示為主泵組的液壓原理圖。

    一般閉式系統(tǒng)中，補(bǔ)油泵的流量僅為主泵流量的15%左右。由于系統(tǒng)內(nèi)的液壓缸為非對(duì)稱缸，有桿腔和無桿腔進(jìn)油不等，容易出現(xiàn)吸空現(xiàn)象，因此，采用了大流量的補(bǔ)油泵。

    補(bǔ)油泵設(shè)置的補(bǔ)油壓力為1.6MPa．如果補(bǔ)油泵沒有壓力油輸出，則會(huì)在幾十秒內(nèi)將主泵損壞。為了保護(hù)主泵，在補(bǔ)油泵的壓力油口設(shè)有壓力繼電器，該繼電器設(shè)定報(bào)警壓力為1.0MPa，如果補(bǔ)油泵壓力低于1.0MPa，3s內(nèi)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停機(jī)。

    為了保證泵對(duì)液壓缸的供油壓力，在泵的出口并聯(lián)了2個(gè)溢流閥，起安全閥作用，防止壓力變化太大而使液壓缸產(chǎn)生振動(dòng)和沖擊。

(4)小結(jié)

    熱軋廠步進(jìn)加熱爐液壓系統(tǒng)改造取消了原主泵流量由四級(jí)壓力控制實(shí)現(xiàn)梯級(jí)變量的流量控制回路；采用電液比例閥控制主泵，將機(jī)液伺服控制方式改為電控方式，簡(jiǎn)化了液壓系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，大大減少了故障點(diǎn)。該系統(tǒng)自改造后投產(chǎn)以來，運(yùn)行正常，再未見影響正常生產(chǎn)的故障發(fā)生，保證了硅鋼生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量。