摘  要  本文对张钢5号高炉炉顶装料液压控制系统经常出现的问题进行了综合分析，找出了故障发生的主要原因，提出了解决问题的主要手段和方法 ，通过技术改进，取得了相当可观的经济效益。

关键词  液压系统   大、小钟   均压阀   排压阀

1  概述

张钢5号高炉2001年11月建成投入使用，有效容积420m3。炉顶采用大、小钟装料方式。大、小钟启、闭由液压传动方式控制。液压站额定压力10Mpa，出于节能、减震、安全等方面的考虑，配备6缸蓄能器一组，动力源采用25MCY14-1B型柱塞泵，流量25ml/r。

该系统在应用过程中故障频繁，影响了高炉正常上料，多次造成高炉休风、慢风。经总结，故障主要集中在几个方面: 1、系统压力不足造成大小钟无法启闭。2、均压阀排压阀故障影响大小钟正常工作。3、夏季气温高时，液压站持续高温，影响系统工作效率，降低了各液压元件的使用寿命。这几种故障有时单个出现，有时同时存在。但不管怎样，最终都导致大小钟无法正常工作，造成高炉停产或减产。

2  故障机理分析和解决方案

张钢5号高炉自投产以后，炉顶装料设备液压控制系统就经常出现故障，造成均、排压阀无法正常启闭，大、小钟无法正常开启等一系列事故。经分析，主要原因为系统刚投入运行，油液中残存的机加工碎屑和管路中焊接时遗留的焊渣较多，而液压系统对油液的清洁度要求较高，这些杂质的存在影响了系统中各执行元件和控制元件的正常工作，导致系统故障。经过几次过滤，基本解决了上述问题。但自2004年开始，系统又经常出现故障，经判断已不是油液不洁原因造成，归纳后总结为如下几个方面:

2.1  系统压力低的故障机理分析及解决方法

该系统额定压力10MPa，按设计要求，在完成一个动作后10s以内升压达到额定值，但升压至7MPa左右时，压力回升变得异常缓慢，更换溢流阀后，此现象得到缓解，使用几小时以后升压再次变缓。经分析发现，该系统在设计时充分考虑了蓄能器的作用，因此选择了25MCY14-1B型液压泵，该泵流量小，仅为25ml/r,但在实际使用中受各方面原因影响，蓄能器的工作能力并不能发挥到最大化。并且随着系统使用时间的加长，系统中各控制元件和执行元件的密封性降低，特别是执行机构是由9支油缸（大钟4支、小钟1支、均压阀2支、排压阀2支）构成，油缸长时间使用后出现内漏现象，造成流量和压力损失，同时液压泵也会老化，造成动力和流量下降，由液体动力方程ΣF=ρq（β2 v2-β1v1）知，流量q降低后，系统压力就会随之降低。因此，减少流量损失或增加泵的流量成为解决问题的关键，在实际操作中，我们是先从解决流量损失入手，借几次检修机会，先后更换了全部油缸，处理了系统内漏问题、低压问题基本得到了解决。但使用不到一个月，系统又频繁出现低压报警。可见，处理内漏只能使问题得到缓解，无法从根本上解决流量不足的问题，经严格计算，决定采用63SCY14-1B轴向柱塞泵代替原轴向柱塞泵，流量由25ml/r增加到63ml/r，经长时间使用从根本上解决了压力不足的问题。

2.2  均压阀、排压阀故障机理分析和解决方法

2.2.1  均压阀故障机理分析和解决方法

大钟、小钟的动作原理，都是通过油缸液动强制关闭，通过钟体自重下落打开。能够通过自重打开的前提条件是钟体上表面与下表面所承受风压相等。由于大钟体下表面直接受到炉内风压的作用，因此必须经过均压阀的均压作用，才能消除上下压差。大钟开关完毕后，小钟体下表面又受到来自大钟均压后的风压作用，因此，要想开启小钟，必须通过排压阀把压力排出才能完成。这就是均、排压阀在装料系统中的作用。当均压阀关不到位时，小钟无法打开；当均压阀打不开时，大钟无法开启；当排压阀关不到位时，大钟无法打开；当排压阀打不开时，小钟无法开启。因此，均排压阀的开关必须灵活、到位。但在该系统中却选用了4WE型三位四通换向阀来控制均排压阀的开关，使均排压阀要么受接近开关限位限制关不严，要么行程过大损坏阀体。将三位四通换向阀改为4WE16D-10/6型二位四通换向阀，解决了上述问题。

2.2.2  排压阀故障机理分析和解决方法

由于均排压阀体积不大，实际工作压力5-6MPa即可完成动作，因此设计时选用油缸直径较小，供油管径也较细（内径Φ10无缝钢管）。但系统压力却设定为10MPa，这样就带来一个问题，在换向阀动作时，管路受到的瞬间冲击力较大，又由于管路通径小，高压油流速过快，使管路产生震动，发出尖锐的噪音，由于冲击力较大，换向阀的损坏频率也较高。为了解决这一问题，决定在均排压系统中加装减压阀。经流量与压力计算，选用JF-1320H3型减压阀，压力调定为6MPa，消除了噪音，提高了换向阀的寿命。

2.3  系统产生高温的机理分析和解决方法

导致液压系统油温升高的热量来自于系统工作时的能量损失，该系统采用的降温方式是在液压回油管路中安装GLC2-1.7型翅管式冷却器，冷却面积2.0m2，冷却水源为本厂中心泵房提供的冷却水，水温≤35℃,在投产初期，水温能满足要求，冷却效果也较理想，但随着用水单位的增加，凉水能力相对变小，水温升高到45℃左右，加之因为环保要求，把液压站泵房的通风口堵死，使室温升高到40℃以上。现场环境条件已经无法满足设计要求，导致液压系统的温度急剧升高，夏季最高时达到70℃左右，造成液压泵功率下降，系统中各密封元件损坏严重，内漏与外漏现象突出，影响了整个系统的正常工作。虽然采取了在油箱外部安装轴流风机的强制冷却措施，但效果一般。根据现场情况，改变水源和降低室温条件都不具备。因此决定改进冷却器，增大单位时间内的冷却面积来起到降温效果。经热交换方程计算，采用列管式2LQFW-5.0A-F型冷却器，冷却面积达到5.0 m2。但是改造后效果并不十分明显，分析原因为，虽然更换了冷却器，但受回油管路通径较小的影响（管道通径为Φ22），单位时间内回油量并未增加，因此起不到应有的冷却效果。将回油管路改为Φ35无缝钢管后。冷却效果明显提高，夏季时最高温度≤60℃，满足了生产的需求。

3  小结  

以上是在炼铁设备检修工作中遇到的几个典型故障实例，也适合同类型的其他液压系统，对于工作超过二年以上的液压系统普遍存在的内泄与压力不足的情况，如果只从表面现象出发处理问题，往往要走许多弯路，造成不必要的备件损耗和人工物力的浪费。影响高炉的正常生产，为企业造成经济损失。在处理液压系统故障时，应注意分析表面现象找出本质问题。

参考文献

[1]  雷天觉主编《液压工程手册》

[2]  黄谊主编《液压与气压传动》