關(guān)鍵詞： 
    加熱爐 液壓系統(tǒng) 電磁鐵 嘯叫

[Abstract] 
    Introduce howling when WB fall of the Reheating furnace hydraulic pressure System,and compare the eheating furnace hydraulic pressure System,then analyse the fault ,afford theory for solve the fault

[Key words] 
    The Reheating furnace, Hydraulic pressure System, Electromagnet, Howling

1 引言

    隨著現(xiàn)代化高產(chǎn)量熱軋帶鋼軋機(jī)對(duì)軋制帶鋼厚度尺寸公差、帶鋼表面質(zhì)量和板型控制要求的日益提高，對(duì)板坯加熱質(zhì)量，尤其對(duì)板坯加熱溫度均勻性的要求也不斷提高。現(xiàn)代化的熱連軋機(jī)需配置大型化的上下兩面加熱、多段供熱的步進(jìn)梁式加熱爐，滿(mǎn)足高產(chǎn)、、低消耗和生產(chǎn)操作自動(dòng)化的工藝要求。為此，攀枝花鋼鐵（集團(tuán)）公司1450熱軋板廠第三期技術(shù)改造中對(duì)加熱爐進(jìn)行了改造，以適應(yīng)現(xiàn)代化熱軋帶鋼生產(chǎn)的需要，其工藝設(shè)備、控制方式都達(dá)到了*進(jìn)水平。
步進(jìn)梁的運(yùn)動(dòng)主要包括升降運(yùn)動(dòng)和平移運(yùn)動(dòng)，其中步進(jìn)梁是升降運(yùn)動(dòng)主要功能是由四只同步油缸驅(qū)動(dòng)步進(jìn)梁將板坯從固定梁上托起、放下。步進(jìn)梁的升降和平移都由液壓系統(tǒng)來(lái)完成?？刂葡到y(tǒng)采用Rockwell Automation公司的ControlLogix控制器，在投產(chǎn)初期，作為控制加熱爐運(yùn)行的核心的－液壓系統(tǒng)出現(xiàn)了在設(shè)計(jì)審查時(shí)沒(méi)有預(yù)想到的問(wèn)題，即步進(jìn)梁在滿(mǎn)負(fù)荷的工況下降過(guò)程中，液壓系統(tǒng)產(chǎn)生嘯叫[1]，導(dǎo)致液壓油管打爆，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)。

2 步進(jìn)梁升降閥臺(tái)液壓系統(tǒng)故障現(xiàn)象

    加熱爐步進(jìn)梁升降閥臺(tái)的液壓原理圖如圖一所示，步進(jìn)梁上升過(guò)程中，壓力油經(jīng)過(guò)截止閥6→插裝閥14（1DT）→定差減壓閥9→比例節(jié)流閥12→插裝單向閥18→插裝閥37→升降油缸的無(wú)桿腔；升降油缸的有桿腔回油經(jīng)過(guò)插裝閥22（5DT）→單向閥4，zui后到達(dá)總回油管，此過(guò)程屬于進(jìn)油節(jié)流；步進(jìn)梁下降時(shí)，壓力油經(jīng)過(guò)截止閥6→定差減壓閥7→插裝閥22（4DT）→升降油缸的有桿腔，無(wú)桿腔的回油經(jīng)過(guò)插裝閥37→插裝閥14（2DT）→定差減壓閥9→比例節(jié)流閥12→插裝閥19→單向閥4，zui后到達(dá)總回油管，此過(guò)程屬于回油節(jié)流。

    在2#加熱爐液壓系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中，系統(tǒng)的液壓管路在步進(jìn)梁上升或下降時(shí)沖擊、震動(dòng)特別大，尤其在步進(jìn)梁下降過(guò)程中，下降起步1～2秒鐘后，系統(tǒng)發(fā)出異常尖厲的嘯叫聲，伴隨著產(chǎn)生的現(xiàn)象是：圖一中“N”處的進(jìn)口法蘭密封打爆，系統(tǒng)介質(zhì)溫升快，管路管夾和關(guān)接頭法蘭聯(lián)接螺栓松動(dòng)。
為了不影響正常生產(chǎn)，取出了插裝閥22（5DT）的閥芯，步進(jìn)梁下降過(guò)程中，升降油缸的進(jìn)油主要依靠在回油管自吸補(bǔ)油，結(jié)果上述液壓系統(tǒng)的故障現(xiàn)象得到了明顯的減緩，系統(tǒng)的嘯叫聲也消除了。但是當(dāng)我們?cè)俅窝b上插裝閥22（5DT）的閥芯進(jìn)行調(diào)試，當(dāng)步進(jìn)梁下降時(shí)，得到的結(jié)果是以前的故障現(xiàn)象又產(chǎn)生了，聯(lián)接法蘭的密封再次打爆。考慮到生產(chǎn)的需要，至今插裝閥22（5DT）的閥芯一直沒(méi)有裝上，步進(jìn)梁運(yùn)行狀況還算良好。

3 液壓系統(tǒng)故障原因分析

3.1 電磁鐵得失電順序的更改

    新1#和新2#加熱爐升降閥架的電磁鐵得失電順序原設(shè)計(jì)時(shí)*相同,如表

圖一 加熱爐液壓系統(tǒng)升降閥臺(tái)原理圖

    一加熱爐液壓系統(tǒng)升降閥臺(tái)電磁鐵得失電順序表所示，而新1#加熱爐在調(diào)試期間，同樣出現(xiàn)了嘯叫現(xiàn)象，但對(duì)其電磁鐵的得失電順序更改后，情況有很大改觀，只有微弱的振動(dòng)，系統(tǒng)運(yùn)行基本趨于平穩(wěn)。其電磁鐵得失電情況更改如下：

表一 加熱爐液壓系統(tǒng)升降閥臺(tái)電磁鐵得失電順序表

3.1.1 上升時(shí)序的更改

    1DT、1HP、5DT得電，到上升位置后開(kāi)始平移。同時(shí)，6DT連續(xù)得電2秒。目的：建立升降缸無(wú)桿腔油管壓力，提高油管中壓力油的“剛度”，防止下降時(shí)油缸有桿腔瞬間吸空。

3.1.2 下降時(shí)序的更改

    平移到位前5mm（傳感器讀取）4DT得電。平移到位后下降，2DT、1HP、3DT得電，下降到位后，3DT、2DT延長(zhǎng)得電2-3秒。
改變電磁鐵的得失電順序和適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)部分電磁鐵的得失電時(shí)間，目的是在步進(jìn)梁上升和下降過(guò)程中，油缸動(dòng)作之前，預(yù)先在升降油缸的無(wú)桿腔和有桿腔聯(lián)接的液壓管道充滿(mǎn)液壓油，防止升降油缸在突然動(dòng)作時(shí)出現(xiàn)瞬間“吸空”現(xiàn)象，從而產(chǎn)生尖銳的嘯叫聲。

3.2 插裝閥進(jìn)出油方式不同

    按照新1#加熱爐的成功經(jīng)驗(yàn)做類(lèi)似的更改，新2#加熱爐“嘯叫”現(xiàn)象依然存在。為了不影響生產(chǎn)，抽掉插裝閥5DT的主閥芯，讓步進(jìn)梁依靠自重下降，升降油缸的有桿腔直接從回油管吸油，不通過(guò)定差減壓閥、插裝閥4DT供給壓力油，該措施也有效地消除了步進(jìn)梁下降時(shí)產(chǎn)生的嘯叫現(xiàn)象。
通過(guò)對(duì)比1#加熱爐和2#加熱爐液壓系統(tǒng)升降閥臺(tái)的原理圖，發(fā)現(xiàn)1#加熱爐升降時(shí)，油流通過(guò)插裝閥（在圖一中的標(biāo)記“M”處的兩個(gè)插裝閥）的通道為A→B，稱(chēng)之為內(nèi)流式，插裝閥結(jié)構(gòu)如圖二所示。而2#加熱爐升降時(shí)，油流通過(guò)插裝閥（在圖一中的標(biāo)記“M”處的兩個(gè)插裝閥）的通道為B→A，稱(chēng)之為外流式。

圖二 插裝閥結(jié)構(gòu)示意圖

插裝閥在外流式時(shí)作用在閥芯上的軸向力為：

其中，F(xiàn)w——插裝閥閥芯所受軸向力；N
P1——壓力油壓力；2.5MPa
A1——閥芯與壓力油接觸部分的面積；11.1×10-4mm
Cq——流量系數(shù)；0.76
Cv——速度系數(shù)；一般Cv =0.95～0.98，此處取0.96
W——節(jié)流口周邊寬度；0.12m
△P——節(jié)流口壓差；0.3Mpa
X——節(jié)流口開(kāi)度；0.019m
Cr——閥芯與閥座的徑向間隙；20×10-6mm
θ——射流方向角；69。

其中，A2——閥芯與壓力油接觸部分的面積；5.52×10-4mm
    比較計(jì)算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)FW>FN，外流式開(kāi)啟閥芯的作用力大于內(nèi)流式開(kāi)啟閥芯的作用力，也即是開(kāi)啟1#加熱爐的插裝閥比開(kāi)啟2#加熱爐的插裝閥更容易。在2#加熱爐的插裝閥5DT的主閥芯沒(méi)有抽掉時(shí)，定差減壓閥的壓力沒(méi)有足夠大，插裝閥4DT的主閥芯就不容易打開(kāi)（如圖一所示），使得升降油缸的有桿腔有可能瞬間吸空，從而產(chǎn)生嘯叫現(xiàn)象。

3.3 定差減壓閥的調(diào)節(jié)能力

    在圖一中，當(dāng)升降油缸的有桿腔到插裝閥4DT之間的管道壓力波動(dòng)，定差減壓閥的調(diào)定壓力偏低時(shí)，導(dǎo)致插裝閥4DT的主閥芯開(kāi)口度時(shí)大時(shí)?。ü艿缐毫Σ▌?dòng)引起主閥芯開(kāi)啟壓力的波動(dòng)），這種狀況又引起插裝閥4DT與定差減壓閥7之間管道壓力波動(dòng)，由于定差減壓閥7的出口壓力不斷波動(dòng)，這就迫使定差減壓閥不斷改變閥芯開(kāi)口度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使之出口壓力恒定，定差減壓閥閥芯在調(diào)節(jié)的過(guò)程中的情況類(lèi)似截止閥的開(kāi)大關(guān)小，從而形成了所謂的“水錘現(xiàn)象”，定差減壓閥前的液壓管道中的壓力時(shí)大時(shí)小，形成振蕩，當(dāng)其頻率與管道的固有頻率相同或接近時(shí)，就形成了“共振”，在液壓管道的薄弱環(huán)節(jié)處，便容易發(fā)生法蘭密封打爆事故。

3.4 比例節(jié)流閥的參數(shù)設(shè)定

    步進(jìn)梁在升降時(shí)，比例節(jié)流閥的參數(shù)設(shè)定直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，下圖是步進(jìn)梁升降曲線(xiàn)圖。

圖三 步進(jìn)梁升降運(yùn)行

    當(dāng)在步進(jìn)梁下降過(guò)程中，上圖所示的曲線(xiàn)如果速度斜坡過(guò)陡，步進(jìn)梁突然產(chǎn)生一個(gè)較大的速度，在這一瞬間，與升降油缸的有桿腔聯(lián)接的管道很有可能被吸空，而產(chǎn)生嘯叫。1#加熱爐通過(guò)改變輸入比例閥放大器的電流，使步進(jìn)梁升降運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)的速度斜坡變緩，即減小步進(jìn)梁下降剛起步時(shí)的加速度，這樣可以讓與升降油缸的有桿腔聯(lián)接的管道有足夠的時(shí)間充滿(mǎn)液壓油，從而避免嘯叫現(xiàn)象的發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

    綜合以上分析介紹，可以看出2#加熱爐的液壓系統(tǒng)還存在著許多尚待解決的問(wèn)題。希望通過(guò)本文的分析，為能真正找到2#加熱爐的液壓系統(tǒng)的問(wèn)題之所在，并為zui終解決問(wèn)題能提供一些理論依據(jù)。