谢学强，李志翔

（江西铜业集团公司贵溪冶炼厂，江西 鹰潭 335424）

铜圆盘浇铸机液压系统常见故障的排查与改进

谢学强，李志翔

（江西铜业集团公司贵溪冶炼厂，江西 鹰潭 335424）

文章主要介绍铜圆盘浇铸机在阳极铜生产过程中常见液压系统典型的故障，以及这些故障的排查方法及改进预防措施。

铜圆盘浇铸机；液压油管；调速阀；节流阀；液压油缸

M16模双圆盘浇铸机是阳极铜生产的主要设备，主要工作流程是冶炼好的铜水通过溜槽、中间包、浇铸包流进圆盘浇铸机上的铜模，在圆盘上经过冷却，通过提取机提取进水槽进一步冷却，形成合格阳极板，通过叉车将水槽里的成品叉运至堆场。其主要结构单元为自动定量浇铸系统、圆盘及驱动机构、喷淋冷却系统、提取机－水槽装置、自动喷涂系统及废阳极板提取机。该圆盘浇铸机为贵冶自主设计研发安装的，具有机械化、自动化程度高的特点，是一套机、电、液、气一体化的设备。除了圆盘旋转为变频电机驱动外，其余各个部件均为液压、气压传动。双圆盘浇铸机只有一个液压站供油，共三个液压泵，两用一备，其工作压力：13MPa，系统最大工作流量：280L/min，电机功率：45kW，共有18个油缸（含马达）的执行部件。液压系统的故障会直接导致终止浇铸，严重影响生产，会造成能源的大量浪费，及产生较大的安全环保事故隐患。

1 液压油管的漏油故障治理

圆盘浇铸机液压油管的漏油故障，是困扰该类设备维护人员的难题。漏油的故障点和漏油形式较多，液压油管的漏油点主要有硬管、软管和管接头处。由于浇铸生产现场的特殊性，所有油管都是通过地沟走向的，点检、检修空间非常狭小，造成了日常巡检不方便。且处在冶炼场所的高腐蚀环境，所以加大了液压硬管的腐蚀，每次巡检均需要技术人员钻进地沟内进行，大多数液压软管的安装也受限于空间，导致油管安装时与硬物接触摩擦，最终导致破裂漏油。对液压油管的泄漏采取了下列方法：①坚持定周期对油管进行点检，发现问题及时处理。②坚持预防性维修理念，定周期更换液压软管，更换时严格按照软管安装标准执行，并加装保护套，提高耐磨性，对每一个位置的软管做好寿命测算。③对≤φ25mm的液压硬管（碳钢）全部更换为不锈钢管，各个接头采用卡套式接头进行联接，严格按照更换液压硬管的标准执行。④对部分液压管路进行改造，能用硬管的地方尽可能的采用不锈钢硬管替代液压软管。⑤坚持每月对各个管接头进行紧固，杜绝轻微泄漏。⑥在更换液压泵或调整液压泵压力时，确保压力在规定值内12.5～13MPa区间内。通过以上的措施，在实际工作中液压油管的泄漏治理，取得了良好的效果。

2 液压系统油温高故障排除一例

圆盘浇铸机液压系统油温控制最好在35～55℃之间，高油温会造成系统各个密封件的失效。故障现象：在夏季某一段时间，油温在68℃左右，液压泵运行时有异音。排查步骤如下：①检查液压油位，若液压油箱的油位太低，会造成没有足够的流量带走其产生的热量而导致油温上升，一般液压油加至游标的2/3处，检查后油位合适。②检查冷却器（见图1第7处），该系统采用的是水冷式冷却器冷却。由于需要提高工业复水利用率，冷却水采用的是工业复水。该水质的特点是水里的杂质、颗粒比较多，冷却器比较容易结垢、堵塞，降低了散热系数，造成油温高。另外工业复水温较高，夏季约55℃，冬季约35℃，冷却效果远不如管网水，在清洗了冷却器等措施后，油温下降至62℃左右，虽有下降，但还未达到合理值。③检查液压泵和溢流阀压力调节（见图1第1处和第5处）是否适当，液压泵作为液压系统的动力源，其工况好坏影响着系统的发热程度。若液压泵出口压力调节大于溢流阀的打开压力，那么压力油会不断地通过该阀不经冷却器流进油箱，直接造成温度上升。检查后，各个调整参数正常。④最后判断是否有空气进入系统，若液压系统混入空气，该空气会在低压区形成气泡。在高压区时，这些气泡被高压油击碎，受到急剧压缩而放出大量热量，导致油温升高，并伴随着异音，在三台液压泵入口的软管连接处，均发现螺栓有松动现象，在对螺栓进行紧固后，油温下降至53℃，异音消失。

要杜绝该类故障的产生，液压件安装螺栓、液压管路、法兰连接螺栓、管接头必须每月紧固一次。

3 顶起油缸故障排除一例

顶起油缸的作用是将阳极板顶起，使得提取机能将阳极板从铜模中取出。故障现象：在某日浇铸过程中，顶起油缸的活塞杆伸出后不返回，液压系统其它执行机构运行正常。排查步骤如下：①检查顶起机构是否有卡死现象，经检查没有卡死。②检查PLC控制器输出中间继电器是否故障，若故障会导致没有电信号到达控制油缸的电磁换向阀上，经过检查该继电器正常。③检查电磁阀线圈是否损坏，经检查线圈正常。④用手动顶电磁换向阀的阀芯，油缸未动作，判断电磁换向阀失效或卡死，更换了新的电磁换向阀后，油缸故障现象依然存在。⑤判断油缸是否故障，用测压表对油缸的下腔和上腔分别进行测压时，发现上下腔的压强相同，判断出油缸活塞密封失效，导致油缸上下腔的油压相同。根据公式F=PA（F∶N，P∶Ma，A∶mm²），油缸上腔由于有活塞杆，所以下腔活塞面积始终大于上腔，所以油缸始终是下腔受力较大，油缸始终处于伸出状态。

该故障的产生，主要是由于油缸密封长时间未得到更换。技术人员在判断密封寿命时，经验缺乏，在一般情况下，油缸密封应两年更换一次。

4 浇铸机执行部件速度慢故障排除一例

故障现象：某日在浇铸过程中，浇铸机的各个执行机构突然慢下来，且各个执行部件无力，1#、3#液压泵运行。排查步骤如下：①检查液压系统是否漏油，检查后正常。②故障的判断从液压站（见图1）开始，首先对溢流阀（第5处）进行检查，判断是否是溢流阀故障，导致压力油通过该阀卸荷回油箱。在对溢流阀出口做检测时，压力油并未从此阀卸荷，所以排除溢流阀故障。③检查系统是否内部泄漏，液压系统的某个执行部件或阀组上是否存在出现大流量泄漏情况。由于双圆盘浇铸机有18个执行部件，阀组更多，判断时主要是对每一个部件进行单试，判断原理是只要是内部泄漏，应只有一个执行部件运动速度慢，其余应动作正常。在对所有部件进行单试后，发现所有部件均速度慢，所以排除了内部泄漏。④重新对液压站进行检查，发现备用泵2#液压泵的电机（件2.2）风叶处于反转状态，基本确定故障是由于2#液压泵出口单向阀（件3.2）故障导致，停3#液压泵，开1#、2#液压泵液压系统恢复了正常。故障原因是：1#、3#液压泵（件1.1、件1.3）打出的压力油经过损坏的2#液压泵出口单向阀（件3.2），进2#液压泵返回油箱，压力油在进入液压泵时，通过联轴器带动2#电动机旋转，这时2#液压泵相当于液压马达。最后对2#液压泵出口单向阀拆下检修时发现，该阀的阀芯和弹簧均损坏，损坏原因主要是阀经常性地开停产生的冲击造成。对于该故障应判断好该阀的损坏周期，定周期进行更换（见图1）。

5 水槽堆垛顶起装置不同步故障的改进

水槽堆垛顶起装置为圆盘浇铸机铜阳极板堆垛顶起装置，它是将冷却后的阳极板顶起的装置，由两个液压油缸驱动，油缸与机构连接，顶起物重7t。故障现象：该装置在顶起和下降过程中存在不同步的现象，并且难调节，受负载变化影响较大。

故障分析：该液压系统的同步原理是节流阀同步回路（见图2）。原理如下：节流阀2在该系统中的作用是出口节流调速，使该装置同步，该类同步回路易受载荷、泄漏与阻力不同等因素影响，其同步精度低于4%～5%，节流阀由于刚性差，在节流开口一定的条件下通过它的工作流量受工作负载（亦即其出口压力）变化的影响，不能保持执行元件运动速度的稳定，该回路还须保证进出两个液压油缸的油管长度和大小相同，才能同步，该系统适合工作负载变化不大和速度稳定性要求不高的场合。所以该装置存在不同步现象的主要原因是系统没有设计好，须对该系统进行改进设计。

图1 双圆盘浇铸机液压站原理图

针对以上存在的问题，经过现场分析研究，采用双向调速阀同步回路，改进后的液压原理图如图3所示。该系统采用的是双向调速阀同步回路，调速阀速度同步是指两液压油缸运动速度相同，该回路是并联两个调速阀的速度同步回路（见图3），两缸是并联的，分别由调速阀2.1和调速阀2.2调节两液压缸活塞的速度。

图2 水槽堆垛顶起装置液压系统图（原设计）

调速阀工作原理（见图4），从结构上来看，调速阀是在节流阀2前面串接一个定差减压阀1组合而成。液压泵的出口（即调速阀的进口）压力p1由溢流阀调整基本不变，而调速阀的出口压力p3则由液压缸负载F决定。油液先经减压阀产生一次压力降，将压力降到p2，p2经通道e、f作用到减压阀的d腔和c腔；节流阀的出口压力p3又经反馈通道a作用到减压阀的上腔b，当减压阀的阀芯在弹簧力Fs、油液压力p2和p3作用下处于某一平衡位置时（忽略摩擦力和液动力等），则有：

图3 水槽堆垛顶起装置液压系统图（调速阀同步回路）

图4 调速阀

A、A1和A2分别为b腔、c腔和d腔内压力油作用于阀芯的有效面积，且A=A1+A2。故：

因为弹簧刚度较低，且工作过程中减压阀阀芯位移很小，可以认为Fs基本保持不变。故节流阀两端压力差p2-p3也基本保持不变，这就保证了通过节流阀的流量稳定，从而保证了机构的同步。

该设计方案，可以使铜阳极板堆垛顶起装置达到较好的同步性能，能满足生产需要。机械部件不会由于受力不均受影，同步精度得到了提高，能满足生产要求，不会对机构产生影响，堆垛顶起装置同步问题得到了解决。

6 结束语

通过近几年的生产实践，在技术人员的精心维护下，圆盘浇铸机液压系统的故障率逐年下降，工程技术人员除了要有处理故障的经验积累，还要对液压系统原理的不断学习，才能故障发生时及时准确找到故障源。故障就不难排除，除了排除故障，还需要学会如何预防故障的产生，对于一些故障频繁发生点需要进行改造，只有通过这些措施才能真正地降低设备故障率。

[1]成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,2002.

[2]隗金文.液压传动[M].沈阳:东北大学出版社,2001.

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1671-3818（2016）04-0041-03

谢学强（1980-），男，贵州金沙人，机械工程师，研究方向：机械设备的维护管理。

李志翔（1982-），男，江西上饶人，工程师，研究方向：冶金设备的检修和维护。