0 前言

絕緣紙筒熱粘機(jī)是變壓器行業(yè)中對(duì)大型絕緣紙筒進(jìn)行熱壓粘合的一種設(shè)備。該設(shè)備通過專門的液壓系統(tǒng)提供特定的壓力，對(duì)絕緣紙筒進(jìn)行熱壓粘合成型，工作原理概括為: 多條液壓缸同步均勻緩慢上升后對(duì)可升降粘合模具進(jìn)行加壓，并固定一定時(shí)間后使粘結(jié)劑凝固，通過液壓缸順利打開模具開關(guān)用以脫模。該液壓系統(tǒng)在多年的使用過程中不斷地出現(xiàn)一些問題，作者在不斷地解決問題的同時(shí)，也對(duì)該液壓系統(tǒng)進(jìn)行了不少的分析研究，并針對(duì)特定的問題對(duì)液壓原理圖進(jìn)行一定的修改變更。

1 液壓回路的工作要求和工作原理

1) 對(duì)回路的要求

熱壓粘合機(jī)設(shè)備液壓系統(tǒng)如圖 1 所示。由于設(shè)備模具長(zhǎng)度較長(zhǎng)可達(dá) 2． 5 m 甚至更長(zhǎng)，需要 5 條油缸同時(shí)加壓才能完成絕緣紙筒的粘合成型，故本液壓系統(tǒng)特別要求用于頂升加壓的 5 條粘合模具油缸的動(dòng)作盡量同步，以確保加壓模具對(duì)加壓絕緣紙筒的頂壓壓力一致，粘結(jié)劑的厚度均勻美觀。粘合模具在一定的時(shí)間內(nèi)需要保持一定的壓力，在液壓系統(tǒng)原理上采用了液控單向閥，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)頂升油缸進(jìn)行鎖緊，為粘合模具提供所需的壓力。為了增加系統(tǒng)的保壓效果的可靠性，又在液控單向閥的附近增加了蓄能器，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的保壓雙保險(xiǎn)。

2) 液壓系統(tǒng)的要求

在大量的應(yīng)用實(shí)例中，不同的客戶根據(jù)自己的使用要求對(duì)該液壓系統(tǒng)有不同的要求。有的客戶對(duì)油缸的伸出速度有要求，但無同步要求，就會(huì)根據(jù)客戶要求在模具升降油缸前端增加管式節(jié)流閥，用戶根據(jù)自己需要調(diào)節(jié)所需要的速度。有的客戶會(huì)對(duì)模具升降油缸的同步提出要求，就會(huì)將管式節(jié)流閥調(diào)換為兩路式分流集流閥，以達(dá)到粘合模具兩端的兩條油缸速度同步的要求。

3) 液壓系統(tǒng)的工作原理

液壓系統(tǒng)原理如圖 2 所示，液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)后，調(diào)整元件 4 到系統(tǒng)所需壓力。3DT 通電后，液壓油通過 Y 型機(jī)能電磁換向閥、液控單向閥、單向節(jié)流閥向 5 條模具升降液壓缸的無桿腔充油，頂起可升降粘合模具。5DT通電，開關(guān)油缸的無桿腔充油，熱壓粘合開關(guān)關(guān)閉。隨后可以進(jìn)行絕緣紙筒的熱壓粘合動(dòng)作。熱壓粘合完成后，6DT 通電，開關(guān)油缸有桿腔充油，熱壓粘合開關(guān)開啟，2DT、4DT 通電，模具升降液壓缸兩端油缸( 序號(hào) 1和序號(hào) 5) 的有桿腔充油，無桿腔通過節(jié)流閥回油，而中間 3 條模具升降液壓缸( 序號(hào) 2、3、4) 則通過可升降模具重力的擠壓被動(dòng)回油，實(shí)現(xiàn)了升降模具的平穩(wěn)下落，避免了因模具太重下降而形成的巨大沖擊。

從該系統(tǒng)的原理圖上可以看出，只要電機(jī)一直運(yùn)轉(zhuǎn)，就可以保證熱壓粘合模具的熱壓壓力，但是從節(jié)約耗能的角度上講，無疑這樣是不科學(xué)的。液控單向閥后的蓄能器處在液壓回路的 P 口，目的就是保證在粘合保壓過程( 電機(jī)停轉(zhuǎn)的情況) 時(shí)熱壓粘合模具的熱壓壓力仍可穩(wěn)定在系統(tǒng)所要求的壓力，即使在管路或者閥( 因制造原因) 出現(xiàn)微小的內(nèi)泄漏而使系統(tǒng)壓力減小引起的保壓壓力瞬間波動(dòng)時(shí)，液壓油能立即從蓄能器內(nèi)部對(duì)系統(tǒng)油液的泄漏作適量的油液補(bǔ)充。使用膜盒壓力表發(fā)出壓力高低信號(hào)用以控制電機(jī)的停啟動(dòng)作。

2 液壓系統(tǒng)出現(xiàn)過的典型故障分析與對(duì)策

1) 膜盒壓力表頻繁損壞

隨著該液壓系統(tǒng)的大量應(yīng)用，作者逐漸發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)膜盒壓力表被損壞故障率較大。

系統(tǒng)所用的溢流閥為直動(dòng)式溢流閥。經(jīng)仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)在正常使用壓力下，換向閥換向的瞬間系統(tǒng)壓力會(huì)有壓力沖擊，直動(dòng)式溢流閥由于其自身的結(jié)構(gòu)原因在換向瞬間內(nèi)不能及時(shí)將系統(tǒng)沖擊壓力得到釋放，系統(tǒng)的瞬間壓力沖擊就會(huì)通過換向閥之前的回路中承壓較弱的承壓點(diǎn)將壓力釋放，大量故障證明整個(gè)系統(tǒng)中膜盒壓力表連接處就是系統(tǒng)承壓較弱點(diǎn)，瞬間內(nèi)的巨大壓力就會(huì)沖擊膜盒壓力表致使膜盒壓力表被沖擊損壞。分析明白了故障原因后，作者隨即將直動(dòng)式溢流閥更換為先導(dǎo)式溢流閥，先導(dǎo)式溢流閥其自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是: 溢流閥的進(jìn)口壓力油先通過阻尼孔進(jìn)入到先導(dǎo)閥，又通過推動(dòng)先導(dǎo)閥閥芯進(jìn)入到主閥閥芯的上腔，通過主閥芯下腔和上腔的壓力差打開主閥芯進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)。在壓力沖擊的瞬間，系統(tǒng)內(nèi)有部分的沖擊壓力通過阻尼孔內(nèi)的油流克服先導(dǎo)閥調(diào)壓彈簧的彈簧力得到一定釋放，避免了換向瞬間形成的巨大壓力沖擊損壞膜盒壓力表。

通過上述對(duì)系統(tǒng)溢流閥形式的調(diào)整，又經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間大量的觀察，發(fā)現(xiàn)膜盒壓力表的損壞率大大下降。

2) 蓄能器處異常噪聲

液壓系統(tǒng)出現(xiàn)噪聲有多種原因，除去因系統(tǒng)吸油管吸空和電磁換向閥換向產(chǎn)生的噪聲外，蓄能器連接處產(chǎn)生的噪聲更不容忽視。

經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，蓄能器的安裝位置處在無桿腔，當(dāng)3DT 通電時(shí)，液壓系統(tǒng)的 A 口向無桿腔內(nèi)充油的同時(shí)也會(huì)對(duì)蓄能器內(nèi)部皮囊進(jìn)行充油。當(dāng) 2DT 通電時(shí)，液壓系統(tǒng) A 口向 T 口回油的同時(shí)蓄能器皮囊內(nèi)的油也因外部壓力變小進(jìn)行快速放油，在放油時(shí)大量油流會(huì)對(duì)釋放管路進(jìn)行沖擊產(chǎn)生的異常噪聲。針對(duì)這種故障現(xiàn)象，作者在安裝蓄能器時(shí)所連接的管路接頭內(nèi)部增加了一個(gè)阻尼孔，蓄能器內(nèi)的大量油流向外釋放時(shí)會(huì)通過阻尼孔對(duì)油流流量進(jìn)行節(jié)流限制，對(duì)釋放管路進(jìn)行沖擊力變小。此方法可有效防止蓄能器卸壓時(shí)產(chǎn)生的壓力沖擊所產(chǎn)生的異常噪聲。

3) 系統(tǒng)無法保壓

本液壓系統(tǒng)在使用過程中出現(xiàn)的系統(tǒng)保不住壓力的情況也屬于比較常見現(xiàn)象。經(jīng)分析，系統(tǒng)保不住壓力的情況有以下幾種情況:

( 1) 油缸、液控單向閥及電磁換向閥的內(nèi)泄漏過大，當(dāng)系統(tǒng)在保壓過程中，因電機(jī)停轉(zhuǎn)，系統(tǒng)保壓需要通過液控單向閥的鎖緊功能來完成，在保壓過程中，因油缸、液控單向閥和電磁換向閥自身的加工精度原因而出現(xiàn)很微小的泄漏，將使系統(tǒng)保不住壓力;

( 2) 蓄能器選擇容量過小，在系統(tǒng)中增加蓄能器后，油缸活塞桿的緩慢伸出是由蓄能器內(nèi)部釋放出的液壓油流來保證的，當(dāng)蓄能器選擇容量過小，而閥的泄漏量大于蓄能器的容量時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)保不住壓力的故障;

( 3) 蓄能器的充氣壓力過大，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，蓄能器一直在做 3DT 通電時(shí)充油、2DT 通電時(shí)放油的動(dòng)作。如果蓄能器內(nèi)部初始?jí)毫^大( 大于工作壓力的 80%) ，在 3DT 通電時(shí)因?yàn)樾钅芷鲀?nèi)部皮囊壓力過高而不會(huì)被壓縮，系統(tǒng)內(nèi)油液不能充入蓄能器內(nèi)部，蓄能器內(nèi)部就沒有足夠的油液，當(dāng)液壓系統(tǒng)的壓力達(dá)到電接點(diǎn)設(shè)定的壓力而電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，蓄能器因?yàn)闆]有存儲(chǔ)足夠的系統(tǒng)所需要的液壓油對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行油液補(bǔ)充時(shí)，就會(huì)因?yàn)橄到y(tǒng)各元件本身的泄漏致使系統(tǒng)壓力保不住。

針對(duì)問題( 1) ，可以選擇加工質(zhì)量較好的液壓元件，增加系統(tǒng)的保壓效果，較好在系統(tǒng)內(nèi)增加蓄能器作為輔助保壓設(shè)施。針對(duì)問題( 2) ，根據(jù)系統(tǒng)保壓時(shí)間要求，選擇適當(dāng)容量的蓄能器。針對(duì)問題( 3) ，根據(jù)系統(tǒng)壓力選擇蓄能器的初使壓力，一般來講，蓄能器的初使壓力為系統(tǒng)的工作的 60% ～80%為宜。

4) 油缸速度調(diào)節(jié)困難、同步困難在使用過程中，有的客戶反應(yīng)粘合模具升降油缸的速度調(diào)節(jié)困難，調(diào)節(jié)精度低，油缸同步差。針對(duì)此種情況，作者根據(jù)客戶的使用要求，對(duì)速度要求高的情況下，就將單向節(jié)流閥調(diào)換成調(diào)速閥; 對(duì)有同步要求的就在系統(tǒng)中增加分流集流閥; 對(duì)既有速度要求又有同步要求的就會(huì)在單向節(jié)流閥前端增加分流集流閥，成功解決了同步差、速度調(diào)節(jié)精度低故障。

5) 液壓站上未預(yù)備回油口

液壓站上未預(yù)備回油口，此故障是在客戶處做設(shè)備聯(lián)動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，屬于較容易忽略的安裝故障。

模具油缸序號(hào) 2、3、4 三條油缸通過原理圖可以看出，有桿腔直接回到油箱，并沒有像序號(hào) 1、5 一樣接入系統(tǒng)的 B 口。不管是油缸在出廠試驗(yàn)時(shí)還是在正常使用過程中，在有桿腔中，或多或少都會(huì)存在油液，如果有桿腔沒有在油箱上預(yù)留回油口，有桿腔的油液無法流回油箱，流到其他地方就會(huì)對(duì)整臺(tái)設(shè)備造成污染，這顯然是不被允許的。所以必須在油箱上預(yù)留油缸回油口。

在此特別提出這個(gè)故障，也是想警示一下，不能忽視任何細(xì)節(jié)，否則就會(huì)給用戶和自己造成不必要的困擾。

3 結(jié)論

本文所述的液壓系統(tǒng)雖然原理比較簡(jiǎn)單，但是在實(shí)際應(yīng)用中，仍然出現(xiàn)了各種各樣的故障。作者在對(duì)故障進(jìn)行分析原因的同時(shí)也對(duì)該液壓系統(tǒng)進(jìn)行了各種改進(jìn)和修改。作者在及時(shí)解決問題的同時(shí)也更多的了解了客戶的實(shí)際需求，對(duì)作者以后的工作有很大的幫助。同時(shí)也警示作者不管是在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)還是在安裝調(diào)試環(huán)節(jié)，一定要重視細(xì)節(jié)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都要按照客戶和圖紙要求認(rèn)真的完成，才能保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作。