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壓力傳感器因液壓沖擊導致得故障分析
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壓力傳感器因液壓沖擊導致得故障分析

時間:2020-10-10 16:29:36

 摘要: 為了解決本鋼高爐 TMT 液壓炮堵鐵口過程中,壓力傳感器因液壓沖擊而發出錯誤 指令,干擾液壓系統正常工作的問題,采取了增設壓力補償器和調節比例放大器中的斜坡信號等措施,使系統獲得平穩的啟動或制動性能,電液比例閥的輸出流量相對恒定。 滿足了高爐的 生產要求,延長了 TMT 液壓炮使用壽命,每年節省 360 萬元。0Ok壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

 
隨著冶金工業的飛速發展, 作為鋼鐵冶煉過程中的重要組成部分———高爐也發生了突飛猛進 的變革,正朝著大型化、高效化、自動化轉變。 本鋼 煉鐵廠新 1 號 4747 m3 高爐 2008 年 10 月投產, 引進了德國 TMT 公司生產的成套設備 TMT 液壓炮系統。 該系統采用電液比例控制技術,即指令、 比較、反饋、PID 調節均由計算機系統實現,具有控制精度高、安裝使用靈活、抗污染能力強等優點[1]。 但是,在實際生產中,TMT 液壓炮回轉過程外負載是時刻變化和無法預知的, 由于流動液體和運動部件慣性的作用, 產生的液壓沖擊使系統內瞬時形成很高的峰值壓力, 壓力傳感器經常會 發出錯誤堵鐵口指令,給高爐生產帶來極大影響。 針對上述情況,本鋼煉鋼廠對 TMT 液壓炮液壓控 制系統進行分析論證,找出了故障的原因,并采取 了相應的措施,提高了液壓控制系統的可靠性,使 其滿足高爐生產的需求。
 
1 TMT 液壓炮回轉控制系統
1.1 TMT 液壓炮回轉控制系統組成 
傳統的液壓控制系統是開關型控制, 通過電 磁驅動來實現液壓流體的通、斷和方向控制,從而 實現被控對象的機械化和自動化。 而電液比例控制系統是特指介于開關控制和伺服控制之間的一 種新型電液控制系統[2],是連接現代電子技術和大功率工程控制設備之間的橋梁, 已經成為冶金行 業控制工程的構成之一, 系統的輸出量能隨輸入控制信號連續成比例地得到控制。 TMT 液壓炮回 轉控制系統主要由指令元件、 反饋元件、 比較元 件、液壓放大與控制元件、液壓執行元件五部分組 成。 圖 1 所示為 TMT 液壓炮回轉控制系統方塊 圖,其中,向系統發出指令信號的裝置是計算機 程序控制軟件。 液壓泥炮液壓系統設計壓力為28 MPa,工作介質為 46# 抗磨液壓油,介質清潔度NAS9 級。 液壓泥炮轉炮控制系統由主回路和控制油回路兩部分構成,工作主泵為恒壓變量泵,排量為 250 mL/r,電機 200 kW,轉速 1 480 r/min。
 TMT 液壓炮回轉控制系統方塊圖
1.2 比例放大器控制原理 
當高爐堵鐵口時, 由爐前操作工在操作室手 動操作主令控制器手柄, 向計算機發出堵鐵口指 令信號,TMT 液壓炮回轉控制系統中的驅動裝置 比例放大器接受電信號,進行處理、轉換與運算、通過功率放大產生所需要的液壓控制信號 (流量和壓力),通過電液比例閥,控制執行機構回轉液 壓缸的運動,比例放大器控制原理見圖 2。 電液比例 閥是閥內比例電磁鐵輸入電壓信號產生相應動作, 使工作閥閥芯產生位移, 閥口尺寸發生改變并以此 完成與輸入電壓成比例壓力、流量的輸出元件。 閥 芯位移也可以機械、液壓或電形式進行反饋。
比例放大器控制原理圖
2 TMT 液壓炮回轉控制系統存在的問題
2.1 比例放大器調節失控
TMT 液壓炮堵鐵口時, 回轉油缸帶動打泥機 構向鐵口方向運動,回轉時間是 10~15 s。 當炮頭 壓緊鐵口門時, 回轉油缸無桿腔壓力升高并達到系統#高壓力,證明已經堵住鐵口,此時安裝在回 轉油缸無桿腔上的壓力傳感器向計算機發出指令 電信號,計算機把該信號向操作室發出,爐前操作 工手動操作主令控制器手柄, 向計算機發出打泥 指令,打泥機構向鐵口內射炮泥。 然而,在實際生產中,TMT 液壓炮開始啟動時,電液比例閥閥芯突 然動作換向,閥口突然開啟,由于流動液體慣性和TMT 液壓炮要克服自身重量負載的作用, 使回轉 油缸無桿腔內瞬時形成很高的峰值沖擊壓力。 一 般來說, 液壓沖擊產生的峰值壓力可高達正常系統壓力的 3~4 倍。 只要回轉油缸無桿腔壓力達到系統#高壓力, 壓力傳感器自動向計算機發出堵 鐵口指令,就會出現 TMT 液壓炮在回轉過程中或 炮頭未壓緊鐵口門時打泥機構提前向鐵口內射炮 泥現象。 一旦這種現象發生,輕者出現“跑泥”使鐵 口內射入炮泥量過少;重者炮頭被燒毀,甚至堵不 上鐵口,嚴重影響高爐正常生產。
 
2.2 TMT 液壓炮運動速度失控
TMT 液壓炮由打泥機構、 回轉機構和液壓系統組成。 炮身依靠四桿機構固定在斜底座上,由于 炮身旋轉軸是傾斜的,TMT 液壓炮在整個回轉過程中,要經過上升和下降兩個過程,剛剛啟動時要克服自身重量,運動速度較慢,炮身運動到#高點 后下降時,旋轉油缸活塞桿受到拉力作用(旋轉油 缸無桿腔產生負壓)開始加速,當炮嘴靠近鐵溝時 以非常大的沖擊力沖向鐵口撞擊在鐵口門上。 這種沖擊力危害非常嚴重, 可造成四桿機構及斜底 座連接螺栓疲勞斷裂, 液壓系統的可靠性和穩定 性也會受到沖擊力的影響,引起液壓系統升溫,產 生振動和噪聲以及連接件松動漏油, 使壓力閥的 調整壓力(設定值)發生改變,重則致使管路破裂、液壓元件和測量儀表損壞, 壓力傳感器會因液壓沖擊而發出錯誤指令。
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