軋機(jī)AWC系統(tǒng)液壓故障診斷、分析及措施

    在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，各熱帶鋼廠根據(jù)用戶需要，必須小批量、多規(guī)格地組織生產(chǎn)。板坯不經(jīng)過(guò)冷卻而直接熱裝或直接軋制，可以大大簡(jiǎn)化工藝、降低能耗、提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，但這種連續(xù)化的作業(yè)要求具有能在線調(diào)整板坯寬度的設(shè)備；用戶和后工序?qū)彳垘т摰膶挾瓤刂凭鹊囊笠苍絹?lái)越高。因此在立輥軋機(jī)裝備AWC系統(tǒng)顯得尤為重要。

(1) AWC系統(tǒng)

AWC是自動(dòng)寬度控制的英文縮寫(xiě)(Automatic Width Control)，該系統(tǒng)安裝于熱軋機(jī)組粗軋區(qū)域立輥軋機(jī)中，是熱軋帶鋼廠的重要設(shè)備之一，其主要功能是控制熱軋帶鋼的寬度精度，包括自動(dòng)位置控制APC (Automatic Position Control)、帶鋼頭部和尾部的寬度控制、短行程控制、軋制滑移量補(bǔ)償和錐度補(bǔ)償?shù)取Ｋ欧簤焊自诹ⅲ狠佨垯C(jī)上的安裝位置如圖C所示。其主要作用是在軋鋼過(guò)程中，對(duì)軋輥進(jìn)行精確定位，控制板材的軋制寬度，提高板形質(zhì)量。

AWC液壓伺服控制系統(tǒng)主要由液壓站、伺服控制閥架、液壓管路、伺服液壓缸等部分組成。液壓站主要由四臺(tái)（三用一備）A4VS01250DR型通軸斜盤(pán)式恒壓變量柱塞泵、泵出口控制閥架和循環(huán)冷卻過(guò)濾系統(tǒng)組成。壓力油經(jīng)泵出口控制閥架分別輸向壓力為31.5MPa的主油路和壓力為18.0MPa的控制回路。其中伺服閥架是該系統(tǒng)的核心部分，閥架的控制原理如圖D所示，其液壓回路由兩部分組成：一是伺服閥控制回路，在軋機(jī)正常工作時(shí)，伺服閥控制AWC伺服液壓缸工作，其功能是達(dá)到軋機(jī)軋輥輥縫定位和在線控制帶鋼寬度的目的；二是旁通回路（檢修回路），當(dāng)軋機(jī)停機(jī)檢修時(shí)，伺服閥控制回路截?cái)?，旁通液壓回路投入工作，用于檢查檢修后的AWC伺服液壓缸動(dòng)作情況。

    AWC液壓系統(tǒng)選用的伺服閥為MOOG公司的D792-S99JOQA6VSX2-O（用于E1立輥軋機(jī)上）和D792-S80JOQA6VSX2-O（用于E2立輥軋機(jī)上）兩種型號(hào)的高響應(yīng)伺服閥，兩者的流量分別為1000L/min和800L/min。

AWC液壓系統(tǒng)的主要性能參數(shù)如下表所示。

 

AWC液壓系統(tǒng)的主要性能參數(shù)

 

(2)故障現(xiàn)象

在一次設(shè)備檢修過(guò)程中，對(duì)AWC系統(tǒng)的伺服油缸進(jìn)行了更換，檢修完成后，通過(guò)旁通回路控制伺服油缸動(dòng)作，并對(duì)其進(jìn)行排氣操作，油缸動(dòng)作平穩(wěn)，無(wú)異常。但在對(duì)伺服油缸進(jìn)行標(biāo)定測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)其中一只伺服油缸動(dòng)作異常，該缸活塞桿伸出至最大行程位置便不再動(dòng)作，而且失去控制，無(wú)論伺服閥的輸入信號(hào)給定為多少，伺服油缸還是停留在原位置上。在控制閥架上手動(dòng)控制旁通回路的電磁換向閥，該伺服油缸動(dòng)作平穩(wěn)，工作正常。電氣人員對(duì)系統(tǒng)的電氣元件和線路進(jìn)行了檢測(cè)，均無(wú)異常。圖E、圖F是采樣獲得的上下伺服油缸的伺服閥給定基準(zhǔn)和伺服閥主閥芯的位置反饋信號(hào)曲線。

(3)故障診斷、分析及措施

①故障診斷通  過(guò)旁通回路控制伺服液壓缸動(dòng)作正?？梢耘袛嗨欧簤焊讻](méi)有故障，工作正常；通過(guò)伺服閥的檢測(cè)曲線，在圖E中，伺服閥的主閥芯位置反饋信號(hào)E1_SvoFbOSTop由20%躍升至80%附近，并發(fā)生振蕩，反映到控制上伺服液壓缸的伺服閥上，其主閥芯由“零點(diǎn)”位置偏移至最大位移處并發(fā)生振蕩。在圖F中，伺服閱的主閥芯位置反饋信號(hào)E1_SvoFbOSBot在20%附近振蕩，反映到控制下伺服液壓缸的伺服閥上，其主閥芯在“零點(diǎn)”位置處發(fā)生振蕩。這恰好與故障現(xiàn)象中“伺服液壓缸活塞桿伸出至最大行程位置便不再動(dòng)作”相符。結(jié)合同一側(cè)上下伺服液壓缸的伺服閥的給定基準(zhǔn)和主閥芯位置反饋曲線，可以得到以下結(jié)論：由于AWC控制系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，輸入信號(hào)和反饋信號(hào)不斷比較進(jìn)行調(diào)節(jié)，故上伺服閥主閥芯在最大位移處受到輸入基準(zhǔn)信號(hào)調(diào)節(jié)的影響，有始終使主閥芯回到零位的趨勢(shì)而出現(xiàn)振蕩。下伺服閥主閥芯在零位出現(xiàn)振蕩，是因?yàn)閮蓚€(gè)伺服閥控制的伺服液壓缸處在同一側(cè)，并且互相影響，下伺服閥主閥芯的振蕩是因上伺服閥主閥芯的振蕩而引起的。故障出在控制上伺服液壓缸的伺服閥上。

②分析  打開(kāi)伺服閥主閥芯端蓋檢查，發(fā)現(xiàn)伺服閥端蓋上定位銷(xiāo)脫離了主閥芯的定位孔，直接抵擋在伺服閥的主閥芯端面上，如圖G所示。伺服閥正常工作時(shí)，主閥芯定位銷(xiāo)孔與端蓋定位銷(xiāo)的位置應(yīng)如圖H所示。

出現(xiàn)定位銷(xiāo)脫離定位銷(xiāo)孔的故障現(xiàn)象，主要原因是：伺服液壓缸在做測(cè)試時(shí)，液壓缸的活塞快速運(yùn)動(dòng)，若無(wú)桿腔進(jìn)油，則需要供應(yīng)大流量的油液，此時(shí)，伺服閥主閥芯開(kāi)口度達(dá)到最大位置，如果還達(dá)不到此時(shí)伺服液壓缸的流量要求，伺服閥主閥芯則可能超過(guò)其最大行程來(lái)滿足流量的需求。伺服液壓缸不斷快速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，伺服閥的主閥芯也在不斷地超越其最大行程做往返運(yùn)動(dòng)，在此間，伺服閥的主閥芯就會(huì)沿著其中心線發(fā)生偏轉(zhuǎn)，隨著偏轉(zhuǎn)角度的不斷增大，最后就會(huì)出現(xiàn)圖G所示的現(xiàn)象。

③措施  伺服閥端蓋定位銷(xiāo)的原長(zhǎng)度為8mm，重新制作定位銷(xiāo)，長(zhǎng)度增加2mm。將新制作的10mm長(zhǎng)的定位銷(xiāo)裝在伺服閥上，AWC系統(tǒng)自此以后沒(méi)再出現(xiàn)類(lèi)似故障現(xiàn)象。

AWC系統(tǒng)的這種故障完全出自伺服閥的選型上，所選用伺服閥的額定流量與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際所需的流量相比偏小，設(shè)計(jì)時(shí)考慮的余量過(guò)小。