（山钢股份莱芜分公司，山东 莱芜 271100）
摘要：步进梁是冷轧线最常用的工艺设备之一，一般被布置在整条生产线的入口段或出口段，完成钢卷的输入或输出任务。根据工艺要求，步进梁与其周围设备协同工作，可实现钢卷的直径和宽度测量、对中、拆捆带、称重、打捆等等。它要与车间的吊运设备很好地配置，以实现快节奏、自动化生产。步进梁根据驱动形式可分为电动或液压式，就升降形式而言，又可分为直接升降式，摆杆升降式，偏心轮杆升降式等类型。不论何种形式，其基本结构都是相似的，都是由固定鞍座、动梁、提升装置，横移装置四部分组成。本文据轧钢步进梁液压系统的工作原理，对步进梁油缸出现的一例爬行故障进行了分析与诊断。
关键词：轧钢步进梁；油缸爬行故障分析；诊断；改造
一、冷轧连退步进梁控制方式和特点
连退步进梁为液压驱动，因滑阀结构限制，其流通能力小，且制造精度要求高，应用于大流量系统时，阀芯尺寸大，从而造成换向时间长，换向冲击大等后果。针对高压大流量工况，冷轧连退步进梁液压回路采用了二通插装阀的控制方式。
一个二通插装阀通常是由插入元件、先导元件、控制盖板和插装块体4个部分组成的。插入元件是二通插装阀的主级或称功率元件，插装在阀体或集成块中，通过它的开启、关闭动作和开启量大小来控制液流的通断或压力的高低、流量的大小，以实现对液压执行机构的方向、压力和速度的控制。二通插装阀的特点:流通能力大，压力损失小，适用于大流量液压系统;主阀芯行程短，动作灵敏，响应快，冲击小;抗油污能力强，对油液过滤精度无特殊要求;结构简单，维修方便，故障少，寿命长;插件具有一阀多能的特性，便于组成各种液压回路;工作稳定可靠;插件具有通用化、标准化、系列化程度很高的零件，可以组成集成化系统。
二、轧钢步进梁油缸爬行故障分析
步进梁包括固定鞍座和动梁．其中动梁升降和横移分别由升降缸和横移液压缸驱动．出口步进梁结构图如图1所示。
(7)系统总回油过滤器污染(图中未画出)，背压增大．导致液压锁10．1和10．2不能自锁；
(8)液压系统内混入空气。
3.故障诊断处理
过程如下：
(1)本着“先易后难”的原则，首先把总回油的过滤芯更换了。故障现象仍然存在，排除了过滤芯污染导致背压增大的可能。
(2)用水平仪对步进梁轨道水平度进行测量，偏差约为0．6mm．设备安装说明书给出的标准为±1.0mm，排除了步进梁轨道水平度偏差较大造成步进梁油缸爬行的可能。
(3)把步进梁前进到极限位，即横移液压缸活塞杆完全缩回。拆下油缸有杆腔软管，并继续使油缸活塞缸缩回．观察油缸无杆腔接头并没有油液出来，排除了油缸内泄的可能。
(4)把步进梁前进到极限位，即横移液压缸完全缩回．比例阀阀芯回中位。关闭球阀6．1和6．2，观察发现步进梁横移缸不再爬行，同时用压力表测量测压点5．7和5．8的压力．但压力表显示的压力值仍然缓慢下降，但当压力下降到约70bar左右时，压力基本稳定。根据这一现象首先怀疑液压锁10．1和10．2不保压，立即更换了液压锁10．1和10．2，但故障现象仍然存在。同时对安全阀8．1和8．2进行了更换，故障现象仍然存在，排除了液压锁10．1和10．2，安全阀8．1和8．2损坏的可能。
(5)把步进梁前进到极限位，即横移液压缸完全缩回，比例阀阀芯处于中位。关闭球阀6．1和6．2．同时通过测压点5．7和5．8对阀块组件放油泄压．之后接上压力表，压力显示为0．打开球阀6．1和6．2。发现压力表显示的压力值会突然升高。压力值约40～50bar。在正常情况下阀台泄压以后不可能再出现压力回升的现象．由于是打开球阀6．1和6．2才出现这样的情况．问题只可能出现在横移油缸上．初步判断是油缸内部混有空气所致。由于空气易压缩，此时可以把液压缸内混入的空气看作“弹簧”．当步进梁动作时压力升高时气体被压缩：当步进梁待卷时，液压缸内部压力降低，此时气体开始膨胀出现爬行现象。
为了验证油缸进气的诊断，我们让步进梁在空载状态下。来回动作若干次来排气，但现场多次动作后，效果不理想。气体并没有完全排出。为了不影响设备正常运行．采取如下处理办法：在步进梁横移缸到达前进极限位置以后．通过位置极限信号将控制液压锁10．1和10．2的电磁阀7．1长期得电，将液压锁打开，这样液压缸和管道内的液压油就通过比例阀直接回油箱，液压缸内也不会存在压力．空气的“弹簧效应”也不存在了．横移液压缸的爬行现象消失。
三、步进梁上升速度忽快忽慢的故障分析
步进梁上升时，插装阀17．2的控制盖板19．1带有行程限位器，上升时插装阀17．2作为系统回油通过控制盖板19．1的行程限位器进行节流调速，当采用回油节流调速时，插装阀17．1控制腔压力为系统压力13 MPa，插装阀环形面积与高压相通也为13 MPa，因为上升时无杆腔与高压相通为13 MPa，而有杆腔的面积比无杆腔面积小，所以有杆腔的压力要大于13 MPa，这时插装阀17．1被打开，回油经过插装阀17．1进入高压管路，接着进入油缸无杆腔，形成差动连接，使油缸快速伸出，造成上升速度不可调。
步进梁下降时，插装阀17．1、20．2打开，插装阀17．2、20．1关闭，油缸缩回。同理分析，下降时有杆腔与高压相通为13 MPa，而有杆腔的面积比无杆腔面积小，所以有无杆腔的压力要小于13 MPa，这时插装阀关闭正常，因此，下降可以进行速度调节。
图3步进梁升降系统原理
四、回路压力下降原因分析
步进梁上升动作时，2位四通换向阀a得电，油液瞬间通过插装阀20．1，管路内流动的液体因很快的换向和阀口的突然改变，在管路内形成一个很高的压力峰值，形成液压冲击。液压冲击影响液压系统的工作稳定性和可靠性，干扰液压系统的正常工作，造成系统压力下降。
五改造方案
1.入口步进梁升降速度不可控改造
根据 Rexroth二通插装阀方向阀的结构特点，将插装阀20．1的控制盖板LFA40D－7X/FX改为LFA40H－7X/FX型带行程控制器的控制盖板，将回油调速改为进油调速回路，从而避免了回油调速形成的差动回路，实现上升速度可调可控。改造后的二通插装阀如图4所示。
图4改进后的二通插装阀
2.回路压力下降改造
回路压力下降可以通过调节图中画红圈处的节流阀和适当降低步进梁上升速度解决。调节节流阀25．1可以减慢插装阀20．1的开启速度，加入延时功能，从而可缓解瞬间流量过大。此外，在启用4台高压泵(出口液压站5台)后，如还会出现高压管路压力下降问题，可适当降低步进梁上升时的速度(调节更换控制盖板后的插装阀20．1的行程限位器)，即可解决上升时回路压力下降的故障。
结束语：
针对步进梁液压升降系统出现的问题进行控制原理分析，找出症结所在并进行改进完善，为步进梁上卷卸卷提供了设备保障，对于提升整条机组的运行效率、提升产品质量奠定了坚实基础。
参考文献：
［1］武汉钢铁设计研究院．板带车间机械设备设计［M］．北京:冶金工业出版社，1983:52－53．
［2］唐英千．液压集成元件－－二通插装阀［J］．锻压机械，1991(1):26－27．
作者简介：王建伟（1969-），男，毕业于东北林业大学机械设计制造及自动化专业。现主要从事设备管理与维护工作。联系方式：18663453859。
论文作者:王建伟 刘彬
论文发表刊物:《科技新时代》2018年9期
论文发表时间:2018/11/14
标签：步进论文; 压力论文; 液压缸论文; 液压论文; 油缸论文; 回路论文; 盖板论文; 《科技新时代》2018年9期论文;