Port Operation2019.No.3(Serial No.246)
谭康超周仲元邓增彪吴孝禹
宝钢湛江钢铁有限公司
摘要：在介绍斗轮堆取料机液压系统工作原理的基础上，分析液压系统在生产运行和管理维护过程中的常见问题，总结了解决问题的技术方法和手段，可为设备技术管理人员提供参考，也可为类似结构的斗轮堆取料机俯仰液压系统的设计、改造和故障分析等提供借鉴。 关键词：斗轮堆取料机；液压系统；故障；解决方法
Problems and Solutions of Hydraulic System of
Bucket Wheel Stacker Reclaimer
Tan Kangchao Zhou Zhongyuan Deng Zengbiao Wu Xiaoyu
Baosteel Zhanjiang Iron and Steel Co.,Ltd.
Abstract:On the basis of introducing the working principle of hydraulic system of bucket wheel stacker reclaimer, the common problems in operation,management and maintenance of hydraulic system are analyzed.Then the technical methods and means to solve the problems are summarized,which can provide reference for equipment technical managers,as well as for the design,modification and fault analysis of pitching hydraulic system of bucket wheel stacker reclaimer with similar structure.
Key words:bucket wheel stacker reclaimer；hydraulic system；fault；solution
1引言
斗轮堆取料机是广泛应用于冶金、电力、钢铁行业的装卸设备，具有技术成熟、堆取料效率高、转移灵活等优点。由于现场的使用环境恶劣、粉尘多、湿气大、腐蚀性大、负载大、运转率高等原因，堆取料机液压系统在使用的过程中，经常遇到悬臂机构不能正常抬起、更换液压缸后需要液压参数调定、液压管伸缩过程中有异响等问题3］。本文主要从液压工作原理、技术参数、常见故障及排除故障方法、原液压系统存在的问题等几个方面进行阐述和分析。 2堆取料机俯仰液压系统工作原理
斗轮堆取料机液压系统主要由恒力动力源、方向控制回路、流量控制回路、压力控制回路组成(见图1)。系统的压力由恒压变量泵建立，建立起来的液压力可以实现以下3个方向的流向。
(1)卸压回路。当系统压力高于22MPa，电磁溢流阀自动打开，高于22MPa的部分液压油流回12油箱；当系统液压低于22MPa，电磁溢流阀关闭。
(2)压力控制回路。液压泵启动，流量经过高压过滤器和压力补偿器后，在电液比例换向阀和比例放大卡组合件的入口处等待指令，为执行俯仰油缸的伸缩做准备。其中电源液比例换向阀是保障俯仰缸进行俯仰切换的重要元器件，当液压系统的PV1比例控制阀得电，俯仰缸执行缩回的动作，即悬臂机构下降；当液压系统的比例控制阀的PV2得电，俯仰油缸执行伸出动作，即悬臂机构上升。
(3)流量控制回路。当液压泵启动时，俯仰油缸中的无杆腔和无杆腔液控单向阀同时打开，俯仰油缸等待电液比例换向阀和比例放大卡组合件的指令即可执行升降的动作。相反，在液压泵没有开启的情况下，该液控单向阀有效确保了俯仰油缸不能自由上升或者下降。
该俯仰液压系统主要由1套俯仰液压系统和2套俯仰油缸组成。其中俯仰油缸又由液压缸本体、有杆腔液压阀块、无杆腔液压阀块、销轴组件和液压管附件等组成。有杆腔液压阀块和无杆腔液压阀块
港口装卸2019年第3期（总第246期）
是有效控制俯仰油缸升降和保压的重要组成部分。
每次更换液压阀块或者更换俯仰油缸后，都必须对
直动式溢流阀进行参数的调定，调定的参数是否正 确将直接影响到该俯仰油缸的俯仰动作是否合理、
保压是否稳定等。一般在液压系统调试过程中，该
阀芯的溢流参数调定运行一段时间没有发现问题 后，再出现俯仰缸不保压等问题的话，也不能通过调
整该处的阀芯来解决其不保压问题，此时可以通过 调整平衡阀来解决。
叠加式平衡阀组件是由2个同型号规格的平衡
阀和1个阀块组成。叠加式平衡阀组件是调整俯仰 油缸背压的重要元器件。悬臂俯仰机构使用一段时 间之后，若发现其出现了点头的现象，可以通过调整
该平衡阀解决。
俯仰油缸
E ^.o n x a E >俯仰油缸
E ^.o n x o E >
80ml/r GD
*
^Valu e =65-e=io .
sl
翦$ ^d Value=45-=_4o .
<3D
56俯仰油缸52高压球阀
51有杆腔防爆阀块
50无杆腔防爆阀块49管道破裂保险阀48液控单向阀47直动式溢流阀46单向阀45高压球阀44高压球阀
34电液比例换向阀+比例放大卡33压力补偿器
32叠加式平衡阀
31数显式压力控制器30压力传感器
29压力表直连式测压点接头28压力表连接测试点接头27控制阀块25高压滤器24而勺震压力表23钟阀+MVK 组件22微型测压接头
21法兰式单向阀20法兰式电磁溢流阀
18恒压变量泵（80 ml/r ）17减震条液晶显示片
16联轴器
15钟罩
14电动机(45 kV-1475 rpm)13端子箱12风扇冷却器
11单向阀（开启压力0.45 MPa ）10回油过滤器（磁性）+压差发讯器
9
控制器导线
8液位液温控制器7可曲挠橡胶接头
6蝶阀
5空气滤清器
4
电加热器(3 kV , 220 VAC)
3
目测式液位液温计
2手动球阀1碳钢油箱
Item
Description
T 令
GD
今
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图i 堆取料机俯仰液压系统原理图
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Port Operation2019.No.3(Serial No.246)
3俯仰液压系统的技术特征参数
恒压变量泵的型号为PV080R1K1T1NFWS，流量80ml/r，液压系统的最高压力为22MPa，俯仰缸的无杆腔液压油的进出排量为96.2L/min，俯仰缸的有杆腔液压油的进出排量为54.7I/min，俯仰油缸伸缩最大速度Vmax=0.5m/min，管路防爆的设计流量为95I/min，防爆阀的型号为FQGA-XAN (95LPM)。
4液压系统常见的主要故障以及解决方法
4.1液压油缸更换后，系统阀芯的参数设定
根据液压油缸使用环境以及系统的保养维护情况不同，其使用寿命为3~8年不等，当更换液压油缸之后，往往需要对液压缸上下腔处的2个宜动式溢流阀进行参数调定。首先将溢流阀47.1,47.2和47.3,47.4分别设定为2圈和2.5圈。这里的“2圈(2.5圈)”是指溢流阀的阀芯顺时针拧紧到底后再逆时针退回2圈(2.5圈)。在调定为该预设状态后，启动液压系统执行悬臂机构上升和下降的动作指令，其悬臂俯仰机构可能会出现几种状况不佳的情形：
(1)悬臂机构上升到一定高度之后，悬臂机构降不下来。可顺时针拧紧溢流阀47.3,47.4，或者逆时针调松溢流阀47.1,47.2进行调整。
(2)悬臂机构升抬不起来。出现该情形是因为无杆腔中的液压油经过溢流阀47.3回流到油箱所致。因此，要通过调整溢流阀47.3的阀芯顺时针方向旋转一定的角度达到，其角度的调整范围从30°~ 90。不等，根据现场的具体情况而定。
(3)悬臂机构上升慢下降快。该情形是由有杆腔的背压过大引起的，可以通过调整溢流阀47.3和47.4来解决，具体的调整办法是逆时针调整这2个阀芯旋转一定的角度。相反，若悬臂机构上升快下降慢，则逆时针调整溢流阀47.3和47.4旋转一定的角度。
(4)悬臂抬至水平高度，并让悬臂机构停留于该高度一段时间，若发现该悬臂机构出现了爬升的现象，则断定该液压系统的溢流阀47.3和47.4存在背压不足的问题，可调整溢流阀47.3和47.4的阀芯。具体
的调整方法是顺时针旋转这2个阀芯至一定的角度；相反，当悬臂机构出现了下降的情形，则逆时针旋转这2个阀芯至一定的角度。
液压系统阀芯设定完毕之后，液压系统试车悬臂机构的升降运动，要求上升和下降动作的幅度从小到大、往复运动。遵循该试车法则，不仅仅可以逐步排空液压缸里面的空气，同时可以防止俯仰液压缸上升到一定的高度后出现无法下降的问题。
4.2悬臂机构无法执行上升和下降的动作指令
悬臂机构无法执行上升和下降的动作指令，主要涉及到3种情形:①悬臂机构放在防台架检修或者防台后无法抬起;②悬臂机构在取料的过程中，斗轮直插在料堆，无法抬起;③堆取料机的悬臂直撞地坪，无法抬起。这3中情况的共同特点是，悬臂机构在下降过程中，悬臂机构跟外部物体发生了碰撞，悬臂受到碰撞物体的反冲作用力超过某一临界值，导致液压系统无法抬起悬臂俯仰机构。这是因为当悬臂下降过程中，斗轮出现撞到料斗后，会产生一个反冲击力。该冲击力会使油缸有一定量的外伸力，导致无杆腔出现瞬间的吸空现象，其单向阀便变为打开状态。当想抬高悬臂机构时，其泵站打过来的液压油会经过该单向阀流回油箱，用测压表检测该处阀块的液压力几乎为零，故悬臂机构无法抬起。
若碰到这几种故障情形，可以参照以下做法:
(1)对于斗轮插在料堆无法抬起的情况，可以先取完该处的料，把悬臂回转到下层没有料的悬空处，执行悬臂下降动作(下降的高度最好控制在0.5 m以内)，然后抬起悬臂即可。对于斗轮碰到地坪无法抬起的情形，同样可以使用该办法抬起。
(2)对于悬臂机构放在防台架上无法抬起的情况，如果条件允许，往前或者往后开动大车，然后执行悬臂下降动作，再执行抬起指令即可；若现场条件不允许，可以在图(1)所示中的22.9,22.10处安装测压管，使其分解掉无杆腔中的一部分压力后，再执行悬臂机构的抬起动作。
4.3悬臂机构下降过程中出现俯冲问题
俯冲问题是指，在悬臂机构下降过程中，当司机关闭了下降指令之后，悬臂机构还会出现一段距离的下降，会导致司机作业过程中定位高度不准确。出现该问题的主要原因是液压系统的平衡阀出现了问题。吊扣
为了解决该问题，首先对该液压系统的叠加式平衡阀进行原理分析。如图1所示，平衡阀32的左侧阀芯控制液压缸的无杆腔背压，平衡阀32的右侧 阀芯控制有杆腔的背压。悬臂机构出现了俯冲的现象，说明俯仰油缸的无杆腔背压能力相对低了一些，需调高平衡阀32左侧的抗衡阀阀芯。根据平衡阀的工作原理，阀芯顺时针调节是降低阀芯的背压能力湘反，逆时针是提高阀芯的背压能力。因此，逆时针调整该阀芯30°~60°，可解决悬臂机构俯冲问题。
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港口装卸2019年第3期(总第246期) 5俯仰液压系统中需要改进的问题
5.1防爆阀的选型问题
俯仰油缸无杆腔液压油进出排量为96.2
I7min，有杆腔液压油的进出排量为54.7L/min，无
全自动电脑针织机杆腔和无杆腔的防爆阀型号都为FQGA-XAN(4-95
I7min)，指定设计最大流量为95L/min o防爆阀的
选型要求阀的设定流量至少是系统最大流量的
125%。
根据以上条件计算有缸腔防爆阀流量设定值为:
FZow有缸腔=54.7L/minX125%=68.375L/min
W95L/min(1)说明其防爆阀的选型满足现场的使用要求。
无缸腔防爆阀流量设定值为:
FZotv无缸腔=96.2L/minX125%=120.25L/min> 95L/min(2)说明其防爆阀的选型错误，其正确的设定值流量应为125L/min，可选用的防爆阀型号应为FQIA-XAN(4-200LPM)，并指定厂家设定值防爆流量为FZ ouj设定=125L/min o
从现场的使用情况看，当无缸腔的液压阀块安装FQGA-XAN(95L/min)的防爆阀后，该液压系统所控制的俯仰油缸无法上升也无法下降，因为该防爆阀在油路96.2I7min流量的作用下，已经激活了该阀的防爆功能并锁死油路，该现象印证了该防爆阀的选型错误。解决方法为:①拔掉现有的防爆阀阀芯，取消其防爆功能;②加工制造符合FQIA-XAN 型防爆阀安装使用的液压阀块，并换上FQIA-XAN 型防爆阀。
5.2俯仰油缸伸缩的异响问题
斗轮堆取料机悬臂俯仰机构液压缸在其俯仰伸缩的过程中，发现有异响，经过现场排查发现，该异响是由缸筒和活塞的磨损所引起的。结合设计图纸检查发现，该液压缸两端的销轴组件设计存在一定的缺陷，套圈外圆跟关节轴承的外圈法兰之间的装配间隙近乎为零，关节轴承的内圈跟其外圈之间的左右摆动自由度明显受到限制(见图2)o
液压缸安装装配过程难免会出现误差，如果液压缸的2个销轴支撑座的平行度或者同心度出现一定程度的误差，就必须通过缸体的关节轴承进行自动调整。由于关节轴承摆动自由度受到了限制，缸体伸缩动作所产生的扭曲应力无法得到有效释放，便以力的形式传递到油缸筒体和活塞之间，并以扭曲且不均衡的磨损形式释放出来，所以缸体在伸缩运动的过程中会出现磨损异响。
为了解决这一问题，对原设计图进行优化修改，改进后的销轴组件设计图见图3。在套圈的外圆跟关节轴承的支撑外圈定位挡环处单边预留3mm的间隙，使液压缸在伸缩运动的过程中，由关节轴承的关节运动消除液压缸在安装中存在的误差问题。
图3改进后的销轴组件设计图
Q
8sl a
o
o
z
162
212
230
428水培鱼缸
6结语
通过对斗轮堆取料机液压系统工作原理进行针对性的阐述，并在此基础上，结合该液压系统在生产运行和管理维护过程中碰到的常见问题进行深入分析，总结归纳出解决问题的技术方法和手段。可为设备技术管理人员提供参考，也可为类似结构的斗轮堆取料机俯仰液压系统的设计、改造和故障分析等提供借鉴。
参考文献
[1]贾卫东•斗轮堆取料机液压系统故障分析及改进[J].红外线烘干箱
南钢科技与管理,2014(1)：39-41.
[2]于亚超.斗轮堆取料机液压系统优化分析[J].计算机
产品与流通,2018(2):259.
谭康超：524000，广东省湛江市棋川大道南55号
收稿日期：2018-12-18
DOI：10.3963/j.issn.1000-8969.2019.03.005
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