6000kN水压机的改造

蔡 宏 胡 俊 朱晓冬（中车大连机车车辆有限公司，辽宁 大连 116021）



6000kN水压机的改造

蔡 宏 胡 俊 朱晓冬
（中车大连机车车辆有限公司，辽宁 大连 116021）

摘 要：对公司6000kN水压机进行改造，采用了现代传动和控制技术以及现代分析方法，使其功能和特性达到现代同类设备技术水平，并在减轻工人的劳动强度、提高设备的维修性、可靠性、安全性，减少故障率，提高生产效能等方面体现出特点。

关键词：水压机；油压机；液压系统

6000kN水压机为三梁四柱式，主要用于各种机车的构架、侧架、变压器箱等板材成型，现已使用了28年。设备不仅存在结构陈旧、故障率高等问题，而且由于设备采用水作为动力的介质，使全套设备占地面积大，能耗高，管路复杂，维修、维护困难，且动力系统配件采购困难，特别是采用的充液贮罐属于压力容器，国家规定压力容器必须每年进行检测、检验，使用成本较高，需要进行合理改造。

一、水压机存在的问题

1.机械部分

（1）下横梁上平面、活动横梁下平面、工作台上下平面长期使用磨损较严重，精度丧失。

（2）4根立柱、导向铜套长期使用表面拉伤、磨损严重。

（3）移动台柱塞液压缸使用频率高，密封件严重老化。

2.电气控制系统部分

（1）配电柜及电气元件、电缆线长期使用老化严重，安全隐患较大。

（2）水泵电机、所用电气元器件基本淘汰，控制方式落后，故障点难以查找。

二、改造方案

为了控制改造成本和改造周期，改造方案中保留水压机的主体，包括上、下横梁，活动横梁，3个主液压缸，2个提升缸及活动工作台。主要改造措施包括将工作介质由水改为油，即将水压机改为油压机，降低能源消耗。机械方面的问题，如工作缸、提升缸、立柱、立柱导套、活动横梁等进行修理，达到要求的精度。对液压、电气控制系统进行重新设计制造。控制方面采用PLC可编程控制，配备触摸屏，实现油压机传动的自动化控制，提高设备整体技术性能和自动化程度，提高产品质量和劳动效率，降低生产成本的改造目的。改造后的设备与现在生产线上的同类设备在一个技术水平上，达到减轻工人劳动强度、提高设备的维修性、可靠性、安全性，减少故障率，提高生产效能的目的。

三、液压系统设计

本次改造的重点是液压系统，液压机改造后要满足机械性能指标，主要取决于液压系统的性能。另外，液压机的控制系统和安全保护装置功能的实现也要与新设计的液压系统相匹配。

1.主要技术参数

压力机公称压力为6000kN，单个主液压缸压力为2000kN（共3个缸），液体最大工作压力为20MPa，油箱容积为：2.2m3，活动横梁最大行程为1200mm，空程下行快进速度90mm/s，工作行程速度5mm/s，回程速度90mm/s。主缸直径为360mm，提升缸直径为170mm。

2.液压系统原理图

液压系统采用二通插装阀集成块，其特点是响应速度快、通油能力大、流阻小等，同时工作可靠、便于维护修理。液压系统原理图如图1所示。

图1　液压系统原理图

3.液压系统控制分析

（1）快速下行。

当YV1、YV2、YV3、YV6得电时，两泵同时向中间液压缸注油（排量320L/min），推动上工作台、3个柱塞缸和滑块快速下行，充液阀自动向中间液压缸补油，两侧两个液压缸内形成负压，充液阀自动打开向两侧两个液压缸内注油。当YV5得电时，两侧提升缸内油经阀F3和F10流入油箱，调节阀F3可控制回油量大小，控制下降速度90mm/s。

（2）慢速下行。

当YV2、YV10、YV5、YV6得电时，一泵向中间工作缸注油，充液阀关闭不能向液压缸注油，因为提升缸的回油受到阀11控制上滑块须靠中间液压缸有一定的压力才能下行，滑块下行速度完全靠进油量大小来控制而定。

（3）微动下行。

当YV2、YV10、YV5、YV6、YV8得电，3个工作缸同时进油，系统的2个充液阀不能自动打开，活动横梁全由进油量得大小来控制下行。

（4）工进机床工作压力。

当YV1、YV2、YV5、YV6得电时，中间工作缸单独工作时，机床工作压力2000kN，YV8得电3个液压缸工作时，机床工作压力为6000kN。

（5）回程。

YV9得电实现压力预卸，YV4、YV7得电，两侧提升缸进油，充液阀打开主液压缸回油箱。

4.液压泵和电机的选择

为了使系统压力达到20MPa的工作压力，工况快进时所需的流量最大，由公式结合工作性质，选用了最大压力为31.5MPa的160YCY14-1B压力补偿变量柱塞泵，排量160ml/r；额定转速1000r/min；容积效率92%，其流量160L/min，两泵同时工作时流量320L/min。而工作缸实际需要的流量最大为，由此知双泵供油严重不足，工况快进无法实现。为了使液压机能够正常快进，在液压系统中设计补油油箱。补油箱的尺寸为600mm×2600mm×1100mm。为了节省空间将补油箱安装在设备主体上横梁上方。工作缸和提升缸是液压机的执行件。各自工况的工进、快进、回程速度不同，工作缸和提升缸所消耗的功率不同。电动机额定功率由消耗最大的工况的功率来计算，比较主工作缸、提升缸各工况所需功率，主工作缸工进时的功率最大，最大功率为35kW。由于液压泵通常在空载下启动，对电动机的启动转矩要求不是很高，负载变化不大，启动频率低，本设计采用三相异步电动机，同时Y系列电动机是国家颁布的节能产品。选电动机型号为Y250M-6，额定功率37kW；转速为980r/min。

另外，本液压系统配有独立的油温水冷却装置和加热系统。液压机一般工作油温在15～55℃之间。可以自动报警和数字显示，油温超过45℃时报警，超过60℃时机器自动停止工作。液压系统设有独立的过滤系统，能够确保工作油液的清洁度，过滤精度选定10～20μm。

四、设备的调试

1.准备工作

（1）试车前从空气滤清器注油口，注入洁净的NASII级，YB-N46号抗磨液压油，油注满至油箱上油标刻度位置。

（2）按液压原理动作检查液压系统各元件手柄位置是否正确。

（3）检查液压系统各连接部件，确保各连接件无松动避免出现漏油等现象。无疑义后启动试车。

2.设备试车

（1）按液压原理动作说明，启动电机后，进行空负载循环，观察油箱内油是否正常循环，等空转正常后，再操作相应按钮，使主液压缸在规定的行程内上下、前后运行若干次，各动作转换过程中检查各电磁铁及阀的动作是否灵活可靠，各密封处、管接头是否有渗漏。

（2）负载试车前在工作台上放好承压的金属块，先调系统工作压力，调节高压泵电磁溢流阀，渐渐升压，从5MPa，直到最大工作压力25MPa，低压泵溢流阀调至2.5MPa，在负荷运转过程中，应随时检查各管接头及密封处是否渗漏，若发现有渗漏，应立即停机检查，禁止设备运行时进行。

（3）上述动作正常无误后，按液压原理动作说明进行动作操作，进一步检查液压及电器，元件工作的灵敏可靠性及平稳、无噪声，随后全面的按合格证明书检查设备的质量及主要技术规格，全部正常后可投入使用。

3.调试中的问题及解决

（1）泵的噪声、振动过大。

分析原因是液压系统装配时，加注液压油过程中未对泵进行排空，导致有空气被困在泵的工作容积内，当系统压力上升时，空气的体积变化导致泵不能连续稳定的工作。拆卸泵的出油管接头进行排气后，泵工作正常。

（2）温升过高。

调试过程中因为液压系统的卸荷时间过短，导致液压系统短时间内反复工作，系统散热时间不足。

通过调整液压系统卸荷时间，使系统温升达到要求的范围。

（3）管件漏油。

调试过程中发现管路振动大，导致密封件损坏，出现漏油现象。在振动大的管段增加管路固定点，抑制管路振动，并更换密封件，问题得到解决。

五、结语

该设备改造使用近6个月以来，出现的故障少；操作使用方便；大大节省了劳动力，提高了生产效率。改造的效果比较好，设备的主要技术性能指标达到了预期的要求。另外本论文的改造案例对以后老式水压机的改造有一定的参考价值。

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中图分类号：TG375

文献标识码：B

文章编号：1671-0711（2016）03-0062-03

收稿日期：（2016-01-18）