0 前言

絕緣紙筒熱粘機是變壓器行業(yè)中對大型絕緣紙筒進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，對絕緣紙筒進行熱壓粘合成型，工作原理概括為: 多條液壓缸同步均勻緩慢上升后對可升降粘合模具進行加壓，并固定一定時間后使粘結(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，也對該液壓系統(tǒng)進行了不少的分析研究，并針對特定的問題對液壓原理圖進行一定的修改變更。

1 液壓回路的工作要求和工作原理

1) 對回路的要求

熱壓粘合機設(shè)備液壓系統(tǒng)如圖 1 所示。由于設(shè)備模具長度較長可達 2． 5 m 甚至更長，需要 5 條油缸同時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作盡量同步，以確保加壓模具對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，可以實現(xiàn)對頂升油缸進行鎖緊，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，實現(xiàn)了系統(tǒng)的保壓雙保險。

2) 液壓系統(tǒng)的要求

在大量的應(yīng)用實例中，不同的客戶根據(jù)自己的使用要求對該液壓系統(tǒng)有不同的要求。有的客戶對油缸的伸出速度有要求，但無同步要求，就會根據(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。有的客戶會對模具升降油缸的同步提出要求，就會將管式節(jié)流閥調(diào)換為兩路式分流集流閥，以達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。隨后可以進行絕緣紙筒的熱壓粘合動作。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 1和序號 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 2、3、4) 則通過可升降模具重力的擠壓被動回油，實現(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，只要電機一直運轉(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( 電機停轉(zhuǎn)的情況) 時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時，液壓油能立即從蓄能器內(nèi)部對系統(tǒng)油液的泄漏作適量的油液補充。使用膜盒壓力表發(fā)出壓力高低信號用以控制電機的停啟動作。

2 液壓系統(tǒng)出現(xiàn)過的典型故障分析與對策

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式溢流閥。經(jīng)仔細分析發(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)壓力會有壓力沖擊，直動式溢流閥由于其自身的結(jié)構(gòu)原因在換向瞬間內(nèi)不能及時將系統(tǒng)沖擊壓力得到釋放，系統(tǒng)的瞬間壓力沖擊就會通過換向閥之前的回路中承壓較弱的承壓點將壓力釋放，大量故障證明整個系統(tǒng)中膜盒壓力表連接處就是系統(tǒng)承壓較弱點，瞬間內(nèi)的巨大壓力就會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)特點是: 溢流閥的進口壓力油先通過阻尼孔進入到先導(dǎo)閥，又通過推動先導(dǎo)閥閥芯進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。

通過上述對系統(tǒng)溢流閥形式的調(diào)整，又經(jīng)過長時間大量的觀察，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，液壓系統(tǒng)的 A 口向無桿腔內(nèi)充油的同時也會對蓄能器內(nèi)部皮囊進行充油。當(dāng) 2DT 通電時，液壓系統(tǒng) A 口向 T 口回油的同時蓄能器皮囊內(nèi)的油也因外部壓力變小進行快速放油，在放油時大量油流會對釋放管路進行沖擊產(chǎn)生的異常噪聲。針對這種故障現(xiàn)象，作者在安裝蓄能器時所連接的管路接頭內(nèi)部增加了一個阻尼孔，蓄能器內(nèi)的大量油流向外釋放時會通過阻尼孔對油流流量進行節(jié)流限制，對釋放管路進行沖擊力變小。此方法可有效防止蓄能器卸壓時產(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，就會出現(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)運行過程中，蓄能器一直在做 3DT 通電時充油、2DT 通電時放油的動作。如果蓄能器內(nèi)部初始壓力過大( 大于工作壓力的 80%) ，在 3DT 通電時因為蓄能器內(nèi)部皮囊壓力過高而不會被壓縮，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)的壓力達到電接點設(shè)定的壓力而電機停止運轉(zhuǎn)時，蓄能器因為沒有存儲足夠的系統(tǒng)所需要的液壓油對系統(tǒng)進行油液補充時，就會因為系統(tǒng)各元件本身的泄漏致使系統(tǒng)壓力保不住。

針對問題( 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。針對問題( 2) ，根據(jù)系統(tǒng)保壓時間要求，選擇適當(dāng)容量的蓄能器。針對問題( 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。針對此種情況，作者根據(jù)客戶的使用要求，對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; 對有同步要求的就在系統(tǒng)中增加分流集流閥; 對既有速度要求又有同步要求的就會在單向節(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)動時發(fā)現(xiàn)，屬于較容易忽略的安裝故障。

模具油缸序號 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 1、5 一樣接入系統(tǒng)的 B 口。不管是油缸在出廠試驗時還是在正常使用過程中，在有桿腔中，或多或少都會存在油液，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，流到其他地方就會對整臺設(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。

在此特別提出這個故障，也是想警示一下，不能忽視任何細節(jié)，否則就會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)雖然原理比較簡單，但是在實際應(yīng)用中，仍然出現(xiàn)了各種各樣的故障。作者在對故障進行分析原因的同時也對該液壓系統(tǒng)進行了各種改進和修改。作者在及時解決問題的同時也更多的了解了客戶的實際需求，對作者以后的工作有很大的幫助。同時也警示作者不管是在設(shè)計環(huán)節(jié)還是在安裝調(diào)試環(huán)節(jié)，一定要重視細節(jié)，每一個環(huán)節(jié)都要按照客戶和圖紙要求認真的完成，才能保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作。