Minin g &Processin g E q ui p ment62论文编号:1001-3954(2003)04-0062-62球磨机静压轴承油温控制系统的故障诊断与改进吴晓元陈勇陈忠基鞍山科技大学辽宁鞍山114002图1常规温控梯形图图2修改后的温控梯形图电动铲运机卷缆液压系统常见故障分析王志生上海梅山矿业有限公司上海210041论文编号:1001-3954(2003)04-0062-64■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■目前,国内绝大部分选矿厂的球磨机回转主轴仍采用巴氏合金的滑动轴承,不仅摩擦功耗大,而且使用寿命短。
液力静压轴承由于在低速或静止条件下都可以实现完全液体润滑,两摩擦副之间始终存在着一层有压油膜,因而具有承载能力大、运动精度高、抗振性能好、使用寿命长、摩擦功耗小等优点。
近年来,我们对鞍钢矿山公司东鞍山烧结厂等几个厂家的多台球磨机滑动轴承成功地应用了静压支承技术,取得了令人满意的效果:不仅电能消耗显著降低,而且极大地延长了轴瓦的使用寿命,同时节省了大量的维修安装时间[1、2]。
我们研制的球磨机静压轴承系统于2001年通过了辽宁省科技厅的成果鉴定,为国内领先水平。
该系列静压轴承系统均由轴瓦、液压源和自动控制系统三部分组成,为定量供油式。
自动控制系统采用P LC 控制,除了具有电气联锁功能以外,还实现了循环自检、故障显示、声光报警、自动控制油温等功能。
理论研究和实验均证明油液的粘度对系统的可靠工作影响很大:当油温过低粘度太大时,不但会使管路流动阻力增大,而且会使油泵吸油和回油(无压流动)困难;而当油温过高粘度太小时,不但使油膜的承载能力降低,而且油膜的刚度也大大降低[3],严重时将会影响静压轴承可靠工作。
必须控制油温以保证油液的粘度在合适的范围。
因此在本系统的设计中加入了自动控制油温的功能。
1油温控制系统工作原理在本系统的最初设计中,油温的测量采用两块电接点式温度表。
一块表设定油温的上限与下限,另一块表设定油温的上上限与下下限,其输出(即P LC 的输入)分别为X 10、X 11和X 6、X 7。
图1为常规温控梯形图,当油温高于上限时,一块表的上极限接通,X 10得电,其常开触点闭合,使T 10得电,经延时3s 后T 10的常开触点闭合;当油温继续上升至上上限,即达到另一块表的上限时,X 6得电,其常开触点闭合使Y 6得电并自锁,即接通电磁水阀使冷却器工作,以降低油温,一直到油温下降至低于上限(X 10断开)时,T 10随即断开,断开Y 6,即切断电磁水阀,停止冷却油液。
同理,当油温低于下限时,X 11得电,其常开触点闭合,使T 11得电,经延时3s 后T 11的常开触点闭合;当油温继续下降低于下下限时,X 7得电,其常开触点闭合,使Y 7得电并自锁,即接通电磁开关使加热器工作,加热油液;一直到油温升至下限以上时,X 11断电,其常开触点断开,使T 11断电,则其常开触点断开,进而切断加热器Y 7,停止加热油液。
从而保证油温控制在一个合适的范围以内。
2故障现象与消除方法在现场安装前,所有的P LC 程序都通过了模拟试验,一切正常。
但在现场调试时,发现当油温超过设定的上上限以后,系统自动冷却油液的过程中,电磁水阀有时开时闭的现象。
经分析其原因主要有两条:(1)电接点温度计安装在油箱上,由于距离球磨机较近,当球磨机运行时油箱有一定的振动,这样在设定的极限位置温度表的触点接触振动,即X 10时通时断;(2)采用的常规延时消振程序不起作用(因为X 10常闭触点一旦断开,T 10立即断电,而导致Y 6断电)。
根据以上的分析,我们修改了温控程序,采用反向消振程序,即只有在延时的全部时间内触点完全脱离接触后,才断开电磁水阀,修改后的温控梯形图如图2所示。
其工作原理为:当油温高于上限时,一块温度表的上极限触点接通,X 10得电,其常闭触点断开,T 10复位(即T 10的常闭点闭合);当油温继续上升高于上上限时,另一块表的上极限触点接通,X 6得电,其常开点闭合,使Y 6得电并自锁,即接通电磁水阀使冷却器工作,以降低油温;一直到油温下降至上限以下时,温度表的上限触点脱开,X 10断电,其常闭点复位,接通T 10计时,只有在3s 内温度表的上限触点一直脱开,而使X 10的常闭触点一直闭合,才能使T 10的常闭点断开,同时使Y 6断开,切断电磁水阀,停止冷却油液。
这样消除了因振动产生的温度表极限触点假脱开、X 10时断时合而引发的问题。
经过改进后,电磁水阀时开时闭的现象完全消除,运行一切正常。
考虑到机械式电接点温度表存在的触点抖动的问题,为提高系统长期运行的可靠性,在随后的球磨机静压轴承改造中,我们采用电阻温度计加数显表的方案,虽然成本稍有增加,但显示更加直观清晰,运行更为可靠。
3结束语(1)采用反向消振程序可有效地消除机械式电接点温度表存在的触点抖动的问题,这种方法可作为今后设计温控程序的参考。
(2)在有条件的情况下,建议尽量采用电阻温度计加数显表,其显示更加直观清晰,运行更为可靠。
参考文献1白镇河等.球磨机静压轴承在选矿厂中的应用.科技成果纵横,2002(3)2吴晓元等.静压轴承在3231球磨机中的应用研究.中国工程机械学会2002年年会论文集,2002.3Zhu X i lin g ,Chen Zh on gj i ,Wu X iao y uan ,Zhan g Y u hua.C om p uted F luid D y nam ic (CF D )S imulationof H y drostatic Bearin g used inBall 2G rindin g m ill.Journal of Iron and Steel Research.International S p ecial Issue IF AMST,2002□(收稿日期:2002-09-04)上海梅山矿山公司是国内大型地下矿山之一,T ORO -400E 电动铲运机是我矿1993年从芬兰进口的具有世界先进水平的设备,该设备故障率低,检修工作量小,设备自投产以来,生经验Minin g &Processin g E q ui p ment6311电缆21电缆导向轮架31卷缆马达41阻尼油缸51限压阀(溢油阀)61蓄能器71单向阀组81溢流阀91卷缆主泵10、11.具有旁通阀的过滤器121单向阀131油箱141双联油泵151卷缆主阀(虚线框内)161散热器171油箱15-11溢流阀15-21液动换向阀15-31手动旁通阀15-41电磁换向阀15-5、15-61单向阀15-71蓄能器图1卷缆系统液压原理图产效率逐步提高,现在每台年产量达到480万t 。
但有时液压系统会产生一些故障,如卷缆液压系统故障等,由于T ORO -400电动铲运机液压系统复杂,需认真分析故障原因,才能排除故障。
1卷缆液压系统故障情况该电动铲运机作业放缆时,电缆会被拉得很紧(指车与车下电缆固定端之间)。
在正常情况下,车子前进5～6m 后,车后部电缆就可靠自重垂落到地下。
在故障状态下,车子行进12～13m 后,电缆仍被拉紧,不能垂落到地。
这显然是放缆压力高造成的。
经检测放缆系统的压力达18MP a 是正常压力6.5MP a 的2.77倍,其它工况均正常。
要分析问题产生的原因,必须从卷缆液压系统原理入手。
2卷缆液压系统故障原因分析首先,研究卷缆马达的油路(见图1)。
当电机起动后(铲运机尚未行走)与电机直接联接的双联泵14也开始转动,液压油从油箱13被吸出,左侧卷缆辅助泵将油打向单向阀12通过滤清器10由A 口进入卷缆主阀15(卷缆主阀是组合阀,它是由7个液压元件组成)再经由测压点①后流至定压单向阀15-5流经测压点②。
当手动旁通阀15-3打开时,则液压油经该阀流到定压单向阀15-6经由D 点通过散热油箱16流向油箱17,此时系统压力为2.5MP a ,电缆呈放松状态(油马达3没有压力油提供)。
当手动旁通阀15-3关闭时,压力油就由B 口流出,直接流向油马达3,此时机子仍未行走,只能将电缆张紧。
而卷缆主阀中的另一路油由E 点流向电磁换向阀15-4再流经液动换向阀15-2P 口,由A 口出来,经1.2MP a 压力的溢流阀15-1流回油箱,此时系统压力为12MP a 。
当机器运行呈收缆状态时,液压油流动方向完全与手动旁通阀在关闭状况一致。
此时,卷缆主泵9也开始供油,因该泵与变速箱输出轴联在一起,主泵9的转速、流量与机器运动速度成正比。
在主泵9附近的单向阀组7是由4只单向阀组成。
它的作用是无论机子前进或后退,主泵供给的油始终保持一个方向。
当机器运行呈放缆状态时(见图2),机子前进电缆被拉出,电缆卷盘被抽出的电缆带动,卷缆马达起油泵的作用。
此时卷缆主阀15的C 点成为泵3的进油口,B 点成了回油口(见油流箭头)。
从卷缆马达排出的油流进入卷缆主阀后,分为两路,一路作用在液动换向阀15-2左端,另一路通过定压单向阀15-5流过。
流过后的液流被减小1.5MP a (单向阀的作用)流至①点。
特别要说明的是,这时②点与①点有1.5MP a 的压力差存在,因此,可使液动换向阀换向。
图2中已表示出换向位置,而经由E 点的油流仍通过电磁换向阀15-4流到液动换向阀15-2P 口,从B 口流出,直接流向6.5MP a 的溢流阀15-1,使系统油压维持在6.5MP a ,从溢流阀流出的油,由于有定压单向阀15-6的作用,从C 口流向“泵状态”的卷缆马达中。
另一路多余的油经定压单向阀15-6D 点后降压返回油箱,这就是整个放缆过程的油路。
通过卷缆液压系统工作原理的分析,可以得出,产生18MP a 放缆油压的故障原因可能是有以下4种情况:(1)6.5MP a 溢流阀卡死或动作不灵活,不能起到调压作用。
而电缆盘仍然被电缆拖着转动。
油继续流进卷缆主阀,①点的压力就会升高,当升到18MP a 时,直接将18MP a 溢流阀15-1打开,此时系统压力就要维持在18MP a ,而其它状态不受影响;(2)定压单向阀组15-5卡阻或不灵活,使电液换向阀15-2不能灵活地换向或换向不完全,油流不能通过6.5MP a 溢流阀,导致①点压力升高,使系统压力升至18MP a ;(3)液动换向阀15-2本身动作不灵敏,有卡滞现象,使B 孔不出油或很少出油,造成①点压力升高,使系统压力达到18MP a ;(4)电动铲运机运行中,电磁换向阀15-4动作(电磁铁接触不好被吸合等),当电磁铁带电吸合其阀芯时,左侧阀芯移至油路中(正常时,这种情况是刹车状态,目的是为了减少在机器制动时电缆卷盘所产生的瞬时惯性),此时,油路被切断,直接使①点压力上升,导致系统压力达18MP a 。