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承钢120t转炉脱磷系统倾动液压缸溜缸及不同步原因分析

张翼斌

(河北钢铁集团承钢公司维修中心，河北 承德 067002)

摘 要：介绍了承钢120t转炉脱磷倾动液压系统在更换新液压缸后2个液压缸的不同步问题，其中1台液压缸有溜缸现象，对液压缸产生不同步故障进行了技术分析，找到了故障原因，为解决类似故障提供了依据。

关 键 词：转炉；脱磷系统；液压缸；溜缸；不同步；原因

1 引言

承钢120t转炉脱磷系统在2012年建成投产，该系统钢包倾动由液压驱动，2台液压缸同步工作，将钢包倾翻到工作位置，然后进行铁水脱磷处理。液压缸的同步工作由1套分流马达来保证。

脱磷系统在一次使用过程中，其中1台液压缸由于岗位人员操作不当，造成液压缸活塞杆从螺纹退刀槽被钢包撞断。更换完液压缸进行试车时，发现2台液压缸不能同步工作，其中南侧液压缸活塞杆上升较快，而北侧液压缸活塞杆上升较慢；在操作使活塞杆下降时，北侧液压缸活塞杆下降速度快于南侧液压缸。当停止操作后，南侧液压缸活塞稳定的停在任意位置，北侧液压缸发生溜缸，活塞杆不能停止，自动回到缸底。

2 脱磷倾动液压系统介绍

脱磷液压系统工作原理如图1所示。脱磷倾动工作时，通过电液控比例换向阀9来控制倾动液压缸19的上升和下降。换向阀9工作在图1所示的右位时，液压缸上升，当液压缸活塞杆上升到合适的工作高度后，电液控换向阀9失电阀芯回到图1所示的初始位置(阀中位)，此时液压缸19由液控单向阀17及平衡阀13锁定，稳定在工作位置。当脱磷工作完成，需要液压缸19下降时，换向阀9工作在图1所示的左位，通过电液控比例换向阀9对液控单向阀17、平衡阀13和液压缸19有杆腔进行给油，此时液控单向阀17反向打开，平衡阀13回油通路(图1所示的左位)打开，液压缸19活塞杆下降，当活塞杆回到初始位置时，换向阀9失电阀芯回到图1所示的初始位置(阀中位)。

2.1 液压缸上升过程

压力油经过截止阀1→电液控比例换向阀9→可调节流阀10→截止阀12→平衡阀13→同步马达组15→球阀组16→液控单向阀17→液压缸19的无杆腔；液压缸的有杆腔回油经过球阀组16→截止阀12→可调节流阀10→电液控比例换向阀9，最后到达回油总管T，此过程属于进油节流。

电液控比例换向阀9在换向过程中，控制油经过截止阀1→截止阀8→减压阀7→电液控比例换向阀9，然后通过泄漏油管Y回到系统油箱。

2.2 液压缸下降过程

系统工作压力油在通过截止阀12后有3条路径：第一条路径是压力油经过截止阀1→液控换向阀9→可调节流阀10→截止阀12→球阀组16→液压缸19的有杆腔，此路压力油使液压缸活塞下降，为主给油油路；第二条路径是压力油经过截止阀1→电液控比例换向阀9→可调节流阀10→截止阀12→手动换向阀22→液控单向阀17，(部分压力油通过液控单向阀17泄漏口回到系统油箱，)此路压力油使液控单向阀17反向打开，此油路为控制油路；第三条路径是压力油经过截止阀1→电液控比例换向阀9→可调节流阀10→截止阀12→手动换向阀22→平衡阀13，此路压力油使平衡阀13回油通路打开，液压缸活塞杆下降回油油路打开，此油路也为控制油路。在液压缸活塞杆下降时，控制油路X同时控制液控单向阀17反向打开和平衡阀13回油通道打开，使液压缸活塞杆下降回油通路打开。

下降过程回油：液压缸的无杆腔回油经过液控单向阀17→球阀组16→同步马达组15→平衡阀13→截止阀12→可调节流阀10→电液控比例换向阀9，最后到达回油总管T。

3 液压缸溜缸及不同步现象

更换后的新液压缸上自带液控单向阀和阀座，液压缸及阀座安装如图2所示，液控单向阀及阀座安装于液压缸无杆腔出口，液控单向阀的泄露油管直接接回油箱。在脱磷倾动液压系统更换完液压缸调试过程中，发现2台液压缸不能同步工作。液压缸活塞杆上升过程中，南侧液压缸活塞杆上升较快，而北侧液压缸活塞杆上升较慢，当停止操作后，南侧液压缸活塞稳定的停在任意位置，北侧液压缸发生溜缸，活塞杆不能停止而是出现溜缸，如没有再操作，活塞杆溜回到缸底。在液压缸活塞杆下降过程中，北侧液压缸活塞杆下降速度快于南侧液压缸，当停止操作后，南侧液压缸活塞稳定的停在任意位置，北侧液压缸则继续溜缸，如没有再操作，活塞杆溜回到缸底。

4 液压缸溜缸及不同步原因

4.1 查找故障原因

4.1.1 更换液控单向阀

在发现溜缸现象后，对能导致液压缸溜缸的液控单向阀进行更换，但是故障依旧。然后将2个液压缸上的液控单向阀调换，发现北侧液压缸的溜缸现象仍然没有消除，而更换到南侧的液控单向阀工作正常。

4.1.2 液压缸内泄检查

由于更换液控单向阀未能消除故障，接着对液压缸进行内泄检查，先将北侧液压缸有杆腔前给油管截止阀16关闭，拆开有杆腔连接管接头，然后对系统给油使液压缸活塞上升，发现液压缸有杆腔内的存油被完全排出后并没有油液继续排出，判断此过程中液压缸内并无内泄，此时液压缸仍在溜缸。待活塞杆溜回到缸底后，将系统压力卸掉，连接有杆腔连接管接头，打开有杆腔前给油管截止阀16，拆除液控单向阀及阀座，反向检查液压缸内泄情况，系统给油后发现液压缸无杆腔出口处并无油液排出，判断此液压缸无内泄。

4.1.3 排查油路干涉

由于故障依旧，对可能发生压力干涉的油路进行排查，仔细检查管路连接后，发现管路连接正常。根据液压原理图分析也不会造成此种现象，因为2个液压缸的液控单向阀由同一路控制油控制，这一油路上如果有达到使液控单向阀反向开启压力的油液，那么2个液压缸的液控单向阀将同时被反向开启，将出现2个液压缸同时溜缸。

4.2 找出故障

针对上述故障，再到现场进行检查分析，将2台液压缸活塞都上升到高位，关闭液压缸两腔给油截止阀组16。然后将北侧液压缸无杆腔液控单向阀前端给油管接头处拆开，液控单向阀主油口并无油液排出，可以判断液控单向阀并没有反向打开，此时液压缸活塞杆仍在下降。接着拆开液控单向阀控制油管接头，单向阀控制口处无油液排出，控制油管内流出油液无压力，为管内存油，此时液压缸活塞杆继续下降。最后拆开液控单向阀泄漏油管接头，从液控单向阀泄露油口处有油液排出，并且油液具有一定的压力，说明液压缸内油液是从此口排出对的。前面拆开液控单向阀主油口和控制油口处并没有压力油排出，说明液控单向阀没有反向打开，而是处于反向截止工作状态。由此可以判断出液压缸无杆腔与液控单向阀泄漏油管直接接通，而液控单向阀的泄露油管直接接回油箱，活塞杆由于自重下滑而将液压缸无杆腔内油液挤压回油箱，液压缸发生不同步及溜缸现象由此造成。

4.3 液压缸溜缸原因

先前已经判断液控单向阀工作正常，并无故障，于是判断故障出现在一直没有注意到的液控单向阀阀座上。接着将单向阀阀座拆除进行检查，发现阀座上本应接液控单向阀泄漏口Y的油道直接与液压缸无杆腔油道B1-B相通(见图3)。接着将正常使用的液控单向阀阀座(见图4)拆下进行比对。通过比较正常使用阀座与溜缸阀座发现，在发生溜缸故障阀座的液控单向阀安装面上，没有与液控单向阀上相对应的泄漏油口Y(见图3，液控单向阀见图5)。故障阀座上本应该接液控单向阀的泄漏油口Y1直接与液压缸油口B1相通见图3。

通过分析可知，无论液控单向阀关闭与否，故障阀座上的泄漏油口都直接与液压缸油口相通，导致液压缸活塞因自重下降而将无杆腔内的油液从泄漏管路压回到油箱，由此造成液压缸活塞的溜缸现象，故障阀座上的液控单向阀不能起到锁定液压缸的作用。使用故障阀座时液控单向阀关闭液压缸锁定的情况如图6所示，使用正常阀座时液控单向阀关闭液压缸锁定的情况如图7所示。

4.4 液压缸不同步原因

找到了上述问题所在就能很好地解释液压缸在活塞杆上升和下降时不同步的原因了。上升不同步问题：结合倾动液压原理图1，通过比较在活塞杆上升过程中的故障阀座给油图(见图8)和正常阀座给油图(见图9)，可以看出故障阀座中本来只供给液压缸的压力油有一部分直接从泄漏口进入泄漏油管而回到油箱，这就造成供给此液压缸的压力油量少于正常使用阀座供给液压缸的压力油量，从而导致使用故障阀座底的北侧液压缸活塞杆上升速度慢于使用正常阀座的南侧液压缸。

下降不同步问题：通过比较在活塞杆下降过程中的故障阀座给油图(见图10)和正常阀座给油图(见图11)，可以看出故障阀座中本来应从液控单向阀回油箱的油液有一部分直接从泄漏口Y1进入泄漏油管而回到油箱，而经过正常阀座进行回油的油液全部经过液控单向阀回油箱。

结合系统原理图可知，正常的回油油路经过平衡阀左位具有节流功能，泄漏油管直接通向油箱，使用故障阀座的液压缸在回油时比使用正常阀座液压缸回油时多一条油路，即在同一时间段内，北侧液压缸下降时的回油量大于南侧液压缸，在下降过程中，北侧液压缸活塞杆下降速度快于南侧液压缸。

5 结语

结合以上分析可知，发生液压缸溜缸及不同步的原因是新液压缸自带阀座设计或者加工错误造成，主要为制造厂方原因。设备的不确定因素使我们在设备使用及维护上付出了很大的精力与时间，同时也给生产造成了不小的损失，在以后的设备维护管理工作中，应加大设备及备件入厂时的严格检验，严防不合格设备进入，给生产及设备维护带来不利的影响。