板坯连铸结晶器振动伺服阀故障诊断与排除.doc

板坯连铸结晶器振动伺服阀故障诊断与排除摘 要：针对板坯连铸结晶器振动伺服阀的故障特征，利用伺服阀检测平台，分析了故障产生的原因和排除方法，并根据伺服阀使用要求制定了一系列维护措施。关键字：板坯连铸；伺服阀；故障诊断；排除The Slab Caster Mold Oscillating Servo Valve Fault Diagnosis and ExclusionHOU Feng-ling，ZHANG zhao-zhu，YAN zhong-cun(The Steel-making Plant of Shandong Steel Laiwu Iron and Steel Group Yinshan Section , Liaoning, Laiwu 271104 Shandong,China)Abstract: Aiming at the malfunction characteristics of the mold oscillating servo valve in the slab caster, utilize the testing platform of the servo valve, analyzes the causes for the malfunction and eliminating methods, and according to using requirement of the servo valve, formulate a series of maintenance measures.Keywords : slab caster, servo valves, fault diagnosis, exclude板坯连铸结晶器液压伺服振动有着机械振动所实现不了的优越性，能在高频振动时平稳运动、波形不失真，并可在线随意设定振动波形、调整振幅和频率，能有效提高铸坯的表面质量。因此，在2007年莱钢委托中冶连铸，将板坯连铸机机械正弦振动全部改为液压伺服非正弦振动。但由于伺服阀的控制精度要求非常高，对液压系统的维护要求非常严，又因冶金行业生产环境较差，维护较困难，伺服阀出现故障的机率相对较高，伺服阀工作可靠性直接影响到连铸机的正常运行，因此，掌握伺服阀的性能检测、故障诊断以及故障排除对生产更具有现实意义。1 结晶振动伺服阀常见故障特征板坯连铸机结晶器振动装置是由两个振动单元组成的，每个振动单元装有一套液压伺服控制系统，结晶器振动是通过PLC控制程序输入给伺服阀信号来实现的，在生产过程中结晶器振动装置主要出现以下故障特征。1）两个振动单元振动不同步。连铸机正常生产时，两个振动单元的同步误差为5000um，当两个振动单元出现振动不同步时，微机控制画面出现振动不同步报警信号，此时结晶器抖动，无法正常生产。2）振动单元中位锁不住。在结晶器振动前期， PLC控制程序首先经过自检，检查振动单元的机械行程（18mm），然后自动寻找振动中位，振动中位一般设定在9mm左右位置，但有时位移传感器反馈信号经常偏离中位，上下游动，无法生产。3）两振动单元停止位不统一。在振动单元输入信号取消后，在机械弹簧板的作用下，两个振动单元应同时回到最低位，但有时两个振动单元一个在上位，一个在下位，经检查控制信号正常，更换伺服阀后恢复正常。4）振动单元振动不稳定，振动频率时快时慢。5）振幅大于设定值。板坯连铸机结晶器振动振幅一般设定为4mm以内，在生产时随拉速的变化而变化，拉速越大振幅越小。有时在拉速不变的情况下突然出现振幅变大，铸坯出现裂纹。经用百分表测量振幅，两个流振幅不一致，振幅相差2mm以上。6）振动单元不振动。检查液压系统工作压力正常，管路无泄漏，但手动操作振动按扭，控制伺服阀的进油管路出现轻微振动，用手检测液压管路，能明显感觉到瞬间有压力油通过，但微机画面上出现伺服阀反馈值与给定值偏差过大报警信号，更换伺服阀后振动恢复正常。7）振动曲线发生突变。液压伺服振动为非正弦振动，振动曲线如图1。因伺服阀故障，振动曲线会发生突变，如图2，振动台振动无规律，铸坯出现严重裂纹，检查电气及自动化PLC控制程序，一切正常，最后更换伺服阀后，振动恢复正常。 图1 正弦与非正弦位移曲线 图2 非正弦突变曲线8）振动单元自动抖动。铸机停浇后，伺服阀在无任何输入信号的情况下，振动台出现不规律的抖动，时间持续约23秒。检查PLC控制程序，无异常，液压站停止运行后，故障消失。2 结晶振动伺服阀故障诊断平台设计伺服阀故障检测设备有两个目的：一是能够方便快速地检测在线伺服阀故障，及时进行处理，减少故障停机时间。二是对下线的伺服阀进行故障诊断，以便于查找原因和修复再利用。2.1便携式离线智能伺服阀检测箱1）检测箱的主要功能便携式离线智能伺服阀检测箱可对伺服阀进行全方位的快速诊断，其主要用途和功能是利用快换插头方便快速地将检测设备和液压振动单元进行连接，当在线液压振动设备和控制系统出现故障的时候，可以帮助用户迅速判断出故障点，节省排除故障的时间。通过安装在测试箱面板上的触摸屏，操作者可以借助触摸屏中的WinCC组态软件，方便地观测振频，振幅，偏斜率等参数，同时也可直接在监控界面中设置和更改各个参数。2）主要设备组成触摸屏（西门子产品，12寸，可安装于测试箱的面板上，内装WinCC6.2组态软件）；西门子S7-300系列模块（包括电源模块，考虑到程序块的大小和CPU的执行时间，CPU选择317-2DP，32点的DI与DO模块及8通道的AI和4通道的AO模块各1个）；IMA2-LVDT信号放大器（用于把SX12系列线性位移传感器的输出转换为4-20mA的模拟信号）。3）各设备间的网络及电气连接触摸屏和317-2DP之间通过Profibus-DP网连接；伺服缸、伺服阀电缆：从模拟量输出模块经航空插头直接进行连接。伺服缸线性位移传感器：电缆连接到信号放大器再到模拟量输入模块。2.2离线伺服阀性能检测平台为了更好地查找故障原因和再利用下线的伺服阀，另外设计了一套功能齐全的伺服阀检测平台，在线下对出现故障的伺服阀和新购伺服阀进行全面检测。伺服阀检测试验台，主要检测功能如表1。表1伺服阀检测试验台主要功能主要检测项目性能要求及说明静态特性额定压力PL=2/3*PS时的压力值。额定流量57.7%Q0流量滞环3%分辨率1%零区特性重叠量为零开口；零偏值3%供油压力零漂2%；回油压力零漂2%；零值电流零漂2%。3）电气故障主要表现在伺服阀线圈断线，引线松动或脱落，传感器因外界干扰或操作电气焊时烧坏伺服阀线圈或传感器面板，伺服阀箱体密封不严进入水蒸汽造成线路损坏。以上现象都会导致伺服阀阀位无位移反馈，阀无动作。4）伺服阀密封老化损坏，液压油进入伺服线圈内，干扰磁场，控制信号失灵，阀无动作。5）伺服阀弹簧失效，不能及时回位，导致波形失真、系统不稳定。针对伺服阀在结晶器振动方面的故障特征，结合诊断平台的检测分析，具体诊断与排除方法如表2。表2结晶器振动伺服阀故障诊断与排除分析表伺服阀故障特征诊断结果排除方法两个振动单元振动不同步滤芯部分堵塞或全部堵塞；阀芯磨损；泄漏增大；伺服阀零偏增大；清洗阀体内滤芯；更换新伺服阀；调节零偏；振动不稳定，振动频率时快时慢滤芯部分堵塞；阀芯磨损；泄漏增大；清洗阀体内滤芯；更换新伺服阀。两振动单元停止位不统一滑阀卡滞；泄漏增大；弹簧失效；调节零偏；更换弹簧。振动单元中位锁不住阀芯肩台磨损严重；零位漂移增大；更换新伺服阀；调节零偏；振动单元不振动滤芯全部堵塞；伺服阀线圈或传感器线路损坏；液压油进入伺服线圈内；引线脱落；伺服阀箱体内进入水气；清洗阀体内滤芯；更换伺服阀线圈或传感器；将液压缸排出，更换密封；紧固线头；密封箱体并通入保护气体。振幅大于设定值传感器线路损坏；更换传感器振动曲线突变滤芯部分堵塞；滑阀卡滞；伺服阀弹簧失效；清洗阀体内滤芯；更换弹簧。振动单元自动抖动阀芯肩台磨损严重；零位漂移增大；油液污染度超标；传感器因外界干扰更换伺服阀； 调节零偏； 清洗阀体内滤芯；更换油液；检查线路；4 伺服阀系统要求和维护措施1）定期更换液压系统各部位滤芯、清理油箱。抗燃液性能指标的劣化对伺服阀的影响很大，因此定期更换系统油路中的滤芯，放掉滤油器中存油，能有效防止故障发生，延长伺服阀的寿命。正常情况下滤芯应36个月更换一次。为了保证油液清洁，油箱必须密封，透气孔等处应加空气滤清器或其它密封装置，定期清理。2）定期化验油液清洁度、更换液压油。液压油在长期工作中会氧化，并且液压系统中的泵阀、油缸等的磨损，会产生一些金属屑，它们会降低液压油的品质，造成故障。为了提高油液的性能，定期对油液进行化验，最好一月进行2次化验，并及时对不合格油液进行更换，正常情况下至少一年更换一次新油。更换新油液时，必须经过精密滤油器过滤，一般过滤清度不低于5m。为了延长油液的使用寿命，建议油温尽量保持在40左右，避免在超过50时长期使用。3）定期更换伺服阀因结晶器振动伺服阀工作频率非常高，要求清度较高，伺服阀易磨损，正常情况下结晶器振动伺服阀在一年左右进行更换一次。在伺服阀出现故障时使用和维护人员不得随意分解伺服阀，应尽可能在干净的环境中进行更换。当系统发生严重零偏或故障时，应首先检查和排除电路和伺服阀以外各环节的故障，在确认伺服阀本身故障时，应首先检验清洗伺服阀内的滤芯，如故障仍未排除，可拆下