軋機AWC系統液壓故障診斷、分析及措施
在激烈的市場競爭中，各熱帶鋼廠根據用戶需要，必須小批量、多規格地組織生產。板坯不經過冷卻而直接熱裝或直接軋制，可以大大簡化工藝、降低能耗、提高產品的質量和生產效率，但這種連續化的作業要求具有能在線調整板坯寬度的設備；用戶和后工序對熱軋帶鋼的寬度控制精度的要求也越來越高。因此在立輥軋機裝備AWC系統顯得尤為重要。
(1) AWC系統
AWC是自動寬度控制的英文縮寫(Automatic Width Control)，該系統安裝于熱軋機組粗軋區域立輥軋機中，是熱軋帶鋼廠的重要設備之一，其主要功能是控制熱軋帶鋼的寬度精度，包括自動位置控制APC (Automatic Position Control)、帶鋼頭部和尾部的寬度控制、短行程控制、軋制滑移量補償和錐度補償等。伺服液壓缸在立：輥軋機上的安裝位置如圖C所示。其主要作用是在軋鋼過程中，對軋輥進行精確定位，控制板材的軋制寬度，提高板形質量。
AWC液壓伺服控制系統主要由液壓站、伺服控制閥架、液壓管路、伺服液壓缸等部分組成。液壓站主要由四臺（三用一備）A4VS01250DR型通軸斜盤式恒壓變量柱塞泵、泵出口控制閥架和循環冷卻過濾系統組成。壓力油經泵出口控制閥架分別輸向壓力為31.5MPa的主油路和壓力為18.0MPa的控制回路。其中伺服閥架是該系統的核心部分，閥架的控制原理如圖D所示，其液壓回路由兩部分組成：一是伺服閥控制回路，在軋機正常工作時，伺服閥控制AWC伺服液壓缸工作，其功能是達到軋機軋輥輥縫定位和在線控制帶鋼寬度的目的；二是旁通回路（檢修回路），當軋機停機檢修時，伺服閥控制回路截斷，旁通液壓回路投入工作，用于檢查檢修后的AWC伺服液壓缸動作情況。
AWC液壓系統選用的伺服閥為MOOG公司的D792-S99JOQA6VSX2-O（用于E1立輥軋機上）和D792-S80JOQA6VSX2-O（用于E2立輥軋機上）兩種型號的高響應伺服閥，兩者的流量分別為1000L/min和800L/min。
AWC液壓系統的主要性能參數如下表所示。
AWC液壓系統的主要性能參數
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序 號 |
名 稱 |
性 能 參 數 |
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1 |
系統工作壓力/MPa |
31.5 |
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2 |
系統額定工作流量/（L/min） |
1050 |
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3 |
系統使用介質 |
難燃液 N822-300 |
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4 |
介質正常工作溫度范圍/℃ |
45～55 |
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5 |
油脂清潔度 |
NAS1638 5級/ISO440616/14/11 |
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6 |
郵箱總容積/L |
8000 |
(2)故障現象
在一次設備檢修過程中，對AWC系統的伺服油缸進行了更換，檢修完成后，通過旁通回路控制伺服油缸動作，并對其進行排氣操作，油缸動作平穩，無異常。但在對伺服油缸進行標定測試時，發現其中一只伺服油缸動作異常，該缸活塞桿伸出至最大行程位置便不再動作，而且失去控制，無論伺服閥的輸入信號給定為多少，伺服油缸還是停留在原位置上。在控制閥架上手動控制旁通回路的電磁換向閥，該伺服油缸動作平穩，工作正常。電氣人員對系統的電氣元件和線路進行了檢測，均無異常。圖E、圖F是采樣獲得的上下伺服油缸的伺服閥給定基準和伺服閥主閥芯的位置反饋信號曲線。
(3)故障診斷、分析及措施
①故障診斷通 過旁通回路控制伺服液壓缸動作正常可以判斷伺服液壓缸沒有故障，工作正常；通過伺服閥的檢測曲線，在圖E中，伺服閥的主閥芯位置反饋信號E1_SvoFbOSTop由20%躍升至80%附近，并發生振蕩，反映到控制上伺服液壓缸的伺服閥上，其主閥芯由“零點”位置偏移至最大位移處并發生振蕩。在圖F中，伺服閱的主閥芯位置反饋信號E1_SvoFbOSBot在20%附近振蕩，反映到控制下伺服液壓缸的伺服閥上，其主閥芯在“零點”位置處發生振蕩。這恰好與故障現象中“伺服液壓缸活塞桿伸出至最大行程位置便不再動作”相符。結合同一側上下伺服液壓缸的伺服閥的給定基準和主閥芯位置反饋曲線，可以得到以下結論：由于AWC控制系統是閉環控制系統，輸入信號和反饋信號不斷比較進行調節，故上伺服閥主閥芯在最大位移處受到輸入基準信號調節的影響，有始終使主閥芯回到零位的趨勢而出現振蕩。下伺服閥主閥芯在零位出現振蕩，是因為兩個伺服閥控制的伺服液壓缸處在同一側，并且互相影響，下伺服閥主閥芯的振蕩是因上伺服閥主閥芯的振蕩而引起的。故障出在控制上伺服液壓缸的伺服閥上。
②分析 打開伺服閥主閥芯端蓋檢查，發現伺服閥端蓋上定位銷脫離了主閥芯的定位孔，直接抵擋在伺服閥的主閥芯端面上，如圖G所示。伺服閥正常工作時，主閥芯定位銷孔與端蓋定位銷的位置應如圖H所示。
出現定位銷脫離定位銷孔的故障現象，主要原因是：伺服液壓缸在做測試時，液壓缸的活塞快速運動，若無桿腔進油，則需要供應大流量的油液，此時，伺服閥主閥芯開口度達到最大位置，如果還達不到此時伺服液壓缸的流量要求，伺服閥主閥芯則可能超過其最大行程來滿足流量的需求。伺服液壓缸不斷快速運動的同時，伺服閥的主閥芯也在不斷地超越其最大行程做往返運動，在此間，伺服閥的主閥芯就會沿著其中心線發生偏轉，隨著偏轉角度的不斷增大，最后就會出現圖G所示的現象。
③措施 伺服閥端蓋定位銷的原長度為8mm，重新制作定位銷，長度增加2mm。將新制作的10mm長的定位銷裝在伺服閥上，AWC系統自此以后沒再出現類似故障現象。
AWC系統的這種故障完全出自伺服閥的選型上，所選用伺服閥的額定流量與現場實際所需的流量相比偏小，設計時考慮的余量過小。