周盛敏

（阳春新钢铁有限公司轧钢厂，广东 阳春 529600）

0 引言

阳春新钢铁有限责任公司是一家年轻、充满活力的创新型企业，公司秉承着“低成本，高品质”的发展战略，坚持“用户满意是我们永恒追求”的宗旨，不断优化产品和服务，持续为客户创造价值。通过不断实践，该公司建立了切实可行、简约高效的管理系统。在党中央大力推进“从制造大国向制造强国升级”的宏伟目标下， 阳春新钢铁有限责任公司锐意创新、持续突破，产量节节攀高、生产效率不断提高、效益持续向好[1]。然而因初期现场设备投入及安装维护等原因，面对高效的生产节奏暴露出的设备问题愈发明显，深入地分析设备存在的问题，并进行有效的改进显得尤为迫切。

1 龙门剪设备原理

1.1 龙门剪液压系统工作原理

轧钢厂一棒龙门剪设备引进初期为满足现场生产方面的需求，设计工作频率是每分钟完成5～6次剪切；出于成本控制的考虑，设备厂家采用了副油缸的设计（见附图1），通过副油缸带动剪切主油缸。利用了副油缸小缸径的特点，同样运动速度流量需求小的特性，实现在非负荷工况下整套设备的快速动作，从而提高了整套设备的运行频率。其工作原理是：系统由两台双联液压泵提高液压动力，在不同工况下两台泵满足大流量和高压力的不同需求[2]。剪切工作状态由安装在剪切机构上的磁接近传感器给出信号，在龙门剪剪切机构回程上升时，电控系统控制电磁溢流阀YV1受电，此时压力相对较低的大流量泵给系统提供液压能，而高压溢流阀YV2处于卸荷状态，通过4个电控插装式液压阀给副油缸有杆腔提供压力油，同时无杆腔接通回油管使副油缸的液压油回到油箱。主剪切油缸则是由与副油缸相连的连杆带动上升，上升时YV3电磁阀受电控制充液阀打开让主油缸无杆腔的液压油压回高位补油箱。剪切机构下降的液压控制分为两个阶段，第一个阶段为空行程下降也就是剪刃未接触待剪切钢材时，这时液压系统的控制与上升时相似，不同的是液流方向由副油缸的无杆腔进、有杆腔回油，此时高位油箱的液压油通过充液阀进入主油缸无杆腔。第二阶段为剪切工况，当剪切机构下降到特定位置、传感器给出信号，高压溢流阀YV2受电给液压系统提供高压，此时充液阀关闭，高压油通过顺序阀DZ30-3进入主油缸无杆腔，在主剪切油缸无杆腔建立高压使剪切机构完成剪切动作。

图1 原龙门剪液压原理

2 龙门剪设备存在的问题

2.1 液压系统存在的问题

为实现上述控制要求，由此液压系统采用了充液阀、顺序阀等以及众多传感器，使得液压系统和电控系统的设计变得更为繁杂，也增加了设备的制造成本，同样为了降低设备制造成本系统没有设计冷却、过滤装置，加上所用零部件精密度不够，导致液压系统过热、管路漏油、充液阀、顺序阀等故障频发。

2.2 电控系统不稳定，电机频繁跳闸的问题

龙门剪之前采用的是55k W的双轴伸电机，电机转速960转/分，同时带动1台排量是250ML和1台125ML的柱塞泵。经现场多次反应电机跳闸频繁的问题，且该电机运行状况较差烧损过更换几次。分析电机跳闸和烧损的原因主要是过流，于是将原来的泵20Mpa的工作压力依次调整为15Mpa、10Mpa最终调整到6～8Mpa才能确保电机不跳闸[3]。而应现场废钢剪切规格、剪切量和剪切频率的生产需求，倒推液压系统的工作压力应当为20Mpa、最高工作压力可达25Mpa。

功率核实：流量qv=(Vg＊n＊ηv）/1000[L/min]

驱动功率p=T＊n/9549=2π＊T＊N/60000=qv＊△p/(600＊ηv)[Kw]

Vg=泵每转的几何排量[cm³]

△p=压差[bar]

n=转速[rpm]

ηv=容积效率

那么当前龙门剪所用的250ML排量的主泵在20Mpa的压力工作时需要的驱动功率是：[（250＊960＊0.95）/1000]＊20/60=76KW

则加上125ML排量的高压泵，两台泵一起工作时所需驱动功率是114KW；

同样可算出在15Mpa的压力工作时需要的驱动功率约为75KW。由此可见当前55 KW的电机根本不能满足现场运行需求，是电机频繁跳闸的主要原因。

其次，原液压系统设计使得电气系统相应变得复杂，而出于成本原因所用电气原件质量一般，加上现场工作温度高、环境差，电控系统故障也常有发生[4]。

2.3 剪切机构滑座间隙大的问题

随着生产节奏的加快、剪切量的增加，现场检查发现剪切时上下剪刃间隙偏大，特别在钢较多或堆起时剪切会出现较严重弯头甚至剪不断的现象，并且上刀座有放让的情况。

3 龙门剪设备问题的改进措施

3.1 改进实施难点

（1）设备工作负荷大，作业频率高留给改进的时间不充裕。（2）设备原供应商提供的资料有限、设备零部件多为非标，给改造增加难度。（3）电控系统及线路需要同步改造。

3.2 液压系统的改进

取消双联泵方式的液压动力源，采用单独的两台泵250ML排量的泵给系统提供动力以改善液压泵和电机的工况、提高运行稳定性。经过生产数据和系统流量的核算，两台泵250ML排量的泵在20Mpa的工况下，取消副油缸方式完全可以达到满足废钢剪切生产和频次要求。测绘加工一个主油缸无杆腔端盖，取消副油缸与主要油缸的连接，采用主油缸全程单独工作的方式。简化了液压控制系统（见附图2），取消了充液阀、顺序阀等部件，并且将部分故障多发的阀更换进口或国内知名品牌液压阀，替换之前的劣质部件。同时增加了过滤、冷却系统，使龙门剪液压系统运行更加平稳、降低故障率。

图2 改进龙门剪液压原理图

3.3 电机、电控系统的改进

增加了一台75 KW电机备件，定采用双电机驱动的方式来避免功率不足的问题，即增加新的电机单独驱动1台250ML排量的泵，两台液压泵同时工作的方式。相应增加了两套电子式电机保护器，整定好保护参数，实现对电机保护的完善。双电机驱动的方式解决了原功率不足的问题。

利用检修停产期间做好了电机扩容相关线路的改进工作，并对电机安装底座进行整改，将设备安装平台搭宽，加大电机底座尺寸使两台电机能够并列安装。

电气系统的优化：首先进行电磁阀电源的改造，将原阀台220V供电电源改为24V直流电驱动，排除漏电安全隐患，确保液压阀的互换性。并相应增加24V稳压电路和相关中继转换线路。第二方面进行电控系统优化：随着液压系统的改进取消了多余检测原件、优化控制流程。同时为了满足生产现场剪切长度10CM的碎断要求，重新制作了行程开关底板，方便行程调整。第三进行辊道连锁控制改造：龙门剪完成一个剪切动作周期后，辊道按变频器设定的速度自动输送短尺废钢，废钢到达剪切位，辊道自动停止运行进入下一周期剪切，实现了自动无人值守作业[5]。

3.4 滑座间隙大问题整改

因龙门剪缺乏详细图纸，于是对龙门剪滑座、导板及剪刃等零部件进行测绘。按图采购、更换磨损部件，并调整至标准间隙。应生产方要求在剪刃刀座上安装控制挡板，实现废钢颗粒剪切。同时控制剪切支数，杜绝堆垛，避免设备过载。

4 结语

随着生产力的不断进步，部分老旧的设备逐渐不能满足当下生产的需求。作为一名设备维护和使用人员，不光要熟知设备的各相关性能，还要有敏锐的洞察力去发现设备的问题，并积极主动思考提出改进的方案。同时要有不断学习的精神、不断丰富各方面知识，才能适应当今时代多元化快速发展的步伐。