液压定心机三级调压回路的应用及故障处理

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

随着生产自动化程度和控制精度的提高，机电液- 体化技术渗透到了各行各业。许多钢铁企业的-些自动化生产线中，都大量用到了机电液联合控制技术。在大无缝的MPM轧管机组，其定心机的工作过程就是采用机电液相结合，该控制方式实现了自动化连续生产，具有操作方便、动作可靠、响应快等优点，但由于电液控制系统的故障比较复杂，不易排除，从而给日常生产维护带来了-定难度。作者针对定心机在工作过程中电液控制系统的典型故障进行分析及处理。

1 热定心工艺简介无缝钢管热轧生产线上的管坯定心机，布置在环形加热炉至穿孔机之间。其作用是在管坯出炉后进穿孔机之前，在管坯的端部冲-个孔，即定心。管坯定心使顶头能从管坯端面中心部位穿入，改善穿孔的咬入条件，减小毛管前端的壁厚不均，提高荒管壁厚的均匀性，保证了产品质量。

该定心机为立式自对中定心机，结构如图1所示，由机架、夹紧装置、自对中装置、冲头及驱动液压缸组成。

图 1 定心机工作结构示意图l-夹紧缸2-上滑块 下滑块4-连 杆$-冲头6滑道7- 定心缸其主要控制过程为：由热检测信号控制将加热后的管坯拨到定心机-位置信号检测管坯到位后，夹紧缸带动夹模夹紧管坯-压力信号检测管坯夹紧后(包括增压完成)，控制定心冲头对管坯前端面冲孔定心-定心冲头由延时控制返回-位置信号检测定心缸返回到位后，夹紧缸抬起-位置信号检测夹紧缸到位后，控制拨叉将定心后的管坯拨出定心机送往穿孔机。

2 夹模液压控制原理图2为夹模液压控制原理图，夹紧缸的供油由低压和高压两套供油系统完成，其夹紧与返回动作由SNH1700型的螺杆泵 (q1 350 L/min)供给低压大流量液压油。为了达到 3 MN的夹紧力 ，保证定心时管坯被夹紧，该夹紧缸夹紧后再由增压缸增压，增压缸的供油由高压供油系统完成。此外系统中所有控制油也来自于高压供油系统。

(1)夹紧缸的低压供油回路夹紧缸工作前，电磁阀 1YA失电，插装阀 1打开，低压大流量液压油经插装阀1直接回油，系统处于卸荷状态。

① 夹紧缸夹紧动作 (快速下降、慢速夹紧)快速下降。电磁阀1YA、2YA、3YA得电，插装阀1关闭，插装阀2、3同时打开，低压大流量液压油经插装阀 2进入夹紧缸无杆腔 ，夹紧缸有杆腔回油经插装阀3回到主供油回路，再经插装阀2进入到夹紧缸无杆腔，形成差动连接回路，实现快速下降。

慢速夹紧。当夹紧缸下降即将到位时，由 PLC延时控制电磁阀3 YA失电、6YA得电，插装阀 3关闭，液控单向阀打开，切断差动连接，夹紧缸有杆腔油液经液控单向阀回油箱，实现慢速夹紧，避免速度过快而将管坯砸瘪。

② 夹紧缸返回动作收稿日期：2011-12-31作者简介：张帆 (1976-)，女，硕士，讲师 ，主要从事液压与气动方面的科研和教学工作。E-mail：zhangfan-186###163.tom。

第 4期 张帆 等：液压定心机三级调压回路的应用及故障处理 ·151·图2 夹模液压控制回路电磁阀 1YA得 电、2YA失 电、3YA得电、4YA得电，插装阀2关闭，插装阀3、4打开，低压大流量液压油经插装阀3进入夹紧缸有杆腔，夹紧缸无杆腔油液经插装阀4回油箱。当5YA得电，插装阀4、5同时打开，夹紧缸无杆腔油液经插装阀4、5同时回油箱，速度加快。

(2)夹紧缸的高压增压回路当夹模夹住管坯后，低压系统处于保压状态，由高压系统继续供油增压。首先选定三级调压的任-挡压力，高压油经过三级调压后，电磁阀6YA得电，插装阀7关闭，插装阀8打开，高压油经插装阀8进入增压缸大腔，增压缸活塞杆伸出，增压缸小腔油液增压后经插装阀 l0进入夹紧缸无杆腔，实现对夹模的增压 (其增压比kD /d 250 /180。1.93)。

增压缸 的返 回。电磁 阀 8YA得 电、6YA失 电、插装阀8、1O关闭，插装阀9、7打开，高压油经插装阀9进入增压缸小腔 ，大腔回油经 由插装阀 7回到油箱。

(3)手动加压回路当增压系统出现问题、不能对夹紧缸增压时，可由人为干预进行强制加压。按住电磁阀 11按钮，插装阀11打开，经三级调压后的高压油可超越增压缸回路直接给夹紧缸加以高压，此时供给夹紧缸的高压油为三级调压后的实际压力，并未经过增压缸增压。

单 向阀电磁阀11不能自锁，当人为干预撤销后，手动加压即告结束。

3 三级调压回路控制原理(1)液压控制原理图3为三级调压液压控制回路，此回路中三位四通换向阀的 3个位分别对应 于 3个直 动型溢流 阀(DB'DS6K1X型力士乐生产)，当电磁换向阀的电磁铁a失电、b失电时，溢流阀 1起作用，为高挡压力；当电磁铁 a得电、b失电时，溢流阀2起作用，为低挡压力；当电磁铁 a失电、b得电时，溢流阀3起作用，为中挡压力。但调整时要注意溢流阀1的压力必须高于溢流阀2和 3，否则溢流阀2或 3不起作用。3个挡位由工人根据经验手动选择，以适用现场不同钢级和品种的需要。

高压油图 3 三级调压液压原理图· 152· 机床与液压 第 41卷(2)PLC控制原理图4为三级调压PLC控制原理图。当电磁铁a得电时，OB-00301闭合，OB-00302常闭，溢流阀2起作用，夹模选用低挡压力，PLC设定压力比较值为250；当电磁铁 b得电 时，OB-00302闭合，OB-00301常闭，溢流阀3起作用，夹模选用中挡压力，0B-00301 0B00302 B-St- z0B 003- - lPLC设定压力 比较值为 900；当电磁铁 a失电、b失电时，OB-00301和 OB-00302都处于常闭状态 ，溢流阀1起作用，夹模选用高挡压力，PLC设定压力比较值为 1200。无论选用哪-挡，只要压力达到 PLC设定的比较值，就会进入下-个步序。IB-10573闭合时为手动加压程序 ，PLC设定压力比较值为 500。

02 0B-00301 B- Stl0S8 LS。ls·l I I I l L，r I B- e2 晴tnu (W PrS·1 )- ：- - 1- r cklr. "-1- r- 可-rr 上 -01 01100302 B- Stl0S8 YBS0) Ls.is.1I l I II l B t：z'--nu V/F-r0 I I (W I'r·St1伯 Ie- Isa LIl ( Pres。1 ) -' 卟InuIB l05- - 1 I图4 三级调压 PLC控制原理图4 定心机夹模液压系统故障分析及排除(1)故障现象在热轧生产线中，定心机夹模液压系统以自动模式使用中挡压力工作。在-次生产过程中，发现夹紧缸下降到位后，定心冲头不动作，操作台指示灯闪烁报警 ，显示夹模夹紧压力低。改换手动模式操作 ，强制手动加压按钮，也不起作用，定心冲头仍不动作。

机电人员停机检查，仍不能解决，随后当班操作人员先改用低挡压力维持生产，此次故障造成生产线停机40 min，造成了-定的经济损失。 (2)故障分析夹模在夹紧时，首先由低压系统供油将夹模夹紧到位 ，再 由增压缸增压，同时在夹紧回路 中设置- 压力采集点，采集到的夹紧压力 由压力传感器(型号 EDS1700 HDYIC)转化成 PLC可识别 的数字信号，当压力达到 PLC设定的比较值时，程序认为夹紧动作完成，可执行冲头定心的动作；若压力达不到 PLC设定的比较值 ，则程序认为夹模缸没有夹紧，条件不满足 ，不会进入下-步序 ，显示压力低报警。

此次故障时使用中挡压力，出现压力低报警，说明当时压力传感器采集到的压力没有达到PLC设定的900数值，溢流阀3的压力偏低，使用手动管路加压也不会起作用 ，因为手动加压的压力也来自于三级调压的溢流阀3。

根据经验，中挡压力的使用范围可在 2.8～4.2MPa之间甚至更大的范围内调整，可适用于大部分钢级和品种的坯料。但程序里 中挡压力设置成 900，这就要求液压系统的中挡压力必须大于 3.8 MPa才能满足要求。而实际使用中，中挡压力又不能高于4.2MPa，否则会将管坯夹瘩。这样中挡实际使用压力就被限制在3.8～4.2 MPa之间，使用范围受到严重制约，同时对三级调压回路中的溢流阀 3也提出了更高的要求，致使经常出现故障。在随后的检查中发现中挡实际压力为3.8 MPa，比设定的理想压力值有所下降，从 PLC在线监控画面可 以看到压力传感器传来的数值在 870左右达不到 900，不能满足 PLC的控制要求，定心冲头动作的条件不具备，冲头自然不动了。

当改换成低挡时，由溢流阀2实际调定的压力为2.8 MPa，PLC设定的比较值为 250，只要 当时低挡压力能满足现场需要，无论中挡压力如何，溢流阀3是否故障，都不会影响低挡压力的使用。

(3)故障排除这次故障从表面上看是 由于 中挡压力偏低、没有达到 PLC的设定值而造成的。PLC的设定值作为- 个 比较值 ，只是-个检测信号 ，用来检测夹模是否夹紧，作为下-个动作启动的条件，并不控制现场实际压力大小 ，其实际压力 由三级调压的 3个溢流阀决定 ，PLC比较值 的改变不影 响实 际使 用效果。

根据现场实际情况 ，管坯 已经被夹紧，这说明PLC程序里中挡压力设置的比较值900有些偏高。若将其改成 650，中挡压力可调范围的下限将从 以前的3.8 MPa降低到2.6 MPa，不但扩大了中挡的适用范(下转第 154页)· 154· 机床与液压 第4l卷g KA 卸 mKAK(F /A)弹簧复位速度：：g /AKA (F /A) /A (2)比较式 (1)、(2)可知，由于系统压力P远大于F /A，而其他参数都相等，则显然 。》 ：，主阀芯在-个方向上的液动力换向速度总是大于弹簧复位速度，存在巨大差异。当调汹流阀的开口A 使g减小， 变慢以增加换向时间，可以使启动时液压缸冲击较小，但 减嗅使 q：更小，V 更慢，主阀芯在弹簧力作用下复位时间更长，故造成液压缸在反向运动后甚至 停不下来”，换向精度低，冲出量大。

反之，为使液压缸按要求停止而开大节流阀的开口使 q：增大， 变大，则弹簧复位时间减少，但A增大，会使 g，、 更大，主阀芯在液动力作用下换向时间更短，使液压缸启动时冲击变大。

2 措施通过以上的分析知道，问题的关键在于油压P与F /A的差距。故可采取如下措施。

措施- ：增大弹簧力给液动阀2换用-对硬弹簧或增加垫片，使△p：(△p F。/A)增大，同时也就使 △p (△p P-F /A)减小，缩小 g 与 q：的差距 ，使主阀芯液动力换向速度接近弹簧复位速度来解决以上问题。

措施二 ：调胸制油压P电液动换向阀按控制油液的进油、回油方式可分为：外控外泄、外控内泄、内控外泄和内控内泄 4种形式。通过对螺堵 7或 8以及螺堵 9或 1O的去留组合 ，可以很方便地任意得到所需的形式，图 1所示为内控外泄式，图2为内控内泄式，图3为外控外泄式 ，图4为外控内泄式。

减r攀 1 jI L 蔼 Ⅲ埘 lT山YE阀1lⅢ - P图3 外控外泄式电液动换向阀I - r14/1 I rⅢ 抵 塑 f .- L--：-lT - 山 螺堵10压阀lI ～ P图4 外控内泄式电液动换向阀首先将电液动换向阀调整为外控外泄或外控内泄式 ，然后在外控口x与油 口P之间设置-减压阀 1I，如图3、4所示，将系统油压P降低后给控制油路供油。

实际调整过程：可先调节节流阀3、4，使弹簧复位时的液压冲击、换向精度达到最佳效果后，将节流阀锁死，再通过调整减压阀11使液压缸启动效果至最佳 (压力P调整至3～4.5 MPa较为理想)。

3 结束语通过采取以上措施都可以提高电液动换向阀的综合性能，使液压缸启动、停止的冲击都较小，换向精度较高，但两措施各有特点。

措施 1适用于电液动换向阀的4种形式，但适应性差、烦琐，因为当系统油压P调整了，又得更换弹簧或调整垫片厚度，同时，频繁拆卸液压元件也易造成灰尘杂质侵入液压系统。

措施 2只适用于外控外泄和外控内泄式电液动换向阀，通过调节减压阀能很方便地适应系统油压P的变化 ，同时可明显减小液体流动时的液压冲击与电液动换向阀的泄漏，工作中优先推荐采用。但该措施增加了-个减压阀，成本相对增高。