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                        軋鋼精整液壓系統改善方案設計

                        添加時間:2018/07/27 來源:山東冶金 作者:盧正臻
                        托放和成型機液壓系統控制方式相同。生產中, 托放機構運行平穩可靠, 流量充足;成型機流量不穩, 抱爪緩慢, 油箱散熱能力低, 故障頻繁, 滿足不了高效生產的要求;打捆機液壓系統精密復雜, 油箱內動力元件及其附件故障會造成較長熱停工時。
                          以下為本篇論文正文:

                          摘要:通過TRIZ理論對軋鋼精整液壓系統運行工況進行改善, 運用TRIZ矛盾矩陣和40個創新原理確定解決方案, 項目實施后, 提高了設備綜合效率, 降低了質量成本, 年實現綜合效益近180萬元。

                          關鍵詞:TRIZ理論; 熱軋帶肋鋼筋; 軋鋼產線; 液壓系統;

                          Abstract:The operation condition of finished rolled steel hydraulic system is improved by using TRIZ system and the solutions are confirmed by using TRIZ Contradiction matrix and 40 Innovation principles. After the project was carried out, the overall efficiency has been improved and the quality cost has been reduced. The comprehensive benefits can be approached RMB 1.8 million Yuan every year.

                          Keyword:TRIZ theory; hot rolled ribbed steel bar; steel rolling production line; hydraulic system;

                          1、前言

                          山鋼股份萊蕪分公司棒材廠二軋車間是年產能近百萬噸的熱軋帶肋鋼筋生產線, 生產效率高, 收集節奏快。產線精整區域現有托放機構、成型機和打捆機3類液壓系統。托放機構液壓系統為冷剪后的托放機構提供動力, 實現鋼筋定尺由剪后輥道到收集平臺的移送;成型機液壓系統為4臺抱爪裝置提供動力, 實現鋼材捆扎前的收緊, 打捆機起到鋼筋捆扎作用。托放和成型機液壓系統控制方式相同。生產中, 托放機構運行平穩可靠, 流量充足;成型機流量不穩, 抱爪緩慢, 油箱散熱能力低, 故障頻繁, 滿足不了高效生產的要求;打捆機液壓系統精密復雜, 油箱內動力元件及其附件故障會造成較長熱停工時。3處液壓系統控制執行裝置設計參數均能滿足要求, 如果從提升泵的排量、選用較大油箱、改型抱爪機構或是改造打捆機, 投資額度較大, 不利于降本增效。

                          TRIZ理論能夠突破思維定式, 使一個復雜的解題過程轉化為精確的科學運用過程, 以較小的投入獲得理想的產品或辦法, 所以探索用TRIZ理論發明原理來解決問題。

                          2、系統改善方案分析

                          2.1、建立系統模型

                          基于TRIZ理論, 描述出該軋鋼精整液壓系統功能模型, 如圖1所示。該項目的目標是:對精整區液壓系統進行盡可能小的改動使其運行工況得到改善, 具體體現在抱爪速度滿足要求, 工作溫度在許可范圍, 打捆機運行穩定可靠等;同時要維持原液壓系統的初始設計和工作原理。

                        圖1 系統功能模型
                        圖1 系統功能模型

                          2.2、描述技術矛盾

                          此精整區液壓系統存在的TRIZ技術矛盾是:要降低成型機液壓系統介質溫度, 就需降低流量, 那么則會影響收緊節奏;提高收緊速度又需提高流量, 但系統故障和安全隱患將會提高。此外, 考慮打捆機液壓系統向超系統進化的思路來解決, 打捆機液壓系統的超系統如圖2所示。

                        圖2 打捆機液壓系統的超系統
                        圖2 打捆機液壓系統的超系統

                          運用48個通用工程參數描述系統技術矛盾。若成型機抱爪速度足夠快, 則能滿足鋼筋的收緊節奏, 提高捆扎效果。但速度越大, 介質溫度越高, 系統的安全隱患和故障發生率就越高, 即有害的副作用就越高。經過以上分析, 確定出改善的參數—速度, 指物體的運動速度、過程或活動與時間之比;惡化的參數—有害的副作用, 指造成系統效應或完成功能質量降低的有害因素。根據改善的參數和惡化的參數, 通過使用矩陣查找相關發明原理9個[1]:35性能轉換原理;21減少有害作用時間原理;2抽取原理;24借助中介物原理;33均質性原理;28機械系統替代原理;11事先防范原理;16部分超越原理;34拋棄或再生原理。

                          2.3、應用40個發明原理尋找解決辦法

                          1) 35性能轉換原理:根據該原理“改變溫度或體積”的提示, 設想把托放液壓站油箱和成型機液壓站油箱連為一體, 變通擴大油箱的體積, 一方面增大了散熱面積, 另一方面可以使托放液壓站換熱器為成型機液壓介質散去部分熱量。設計方案能解決部分的問題。

                          2) 21減少有害作用時間原理:沒有合適的解決方案。

                          3) 2抽取原理:根據該原理“抽取物質中必要的有用的部分或屬性”的提示, 設想抽出托放液壓系統的部分流量補償成型機液壓系統, 將兩液壓站的定量泵并聯, 使其流量增大, 方案能解決部分問題。

                          4) 24借助中介物原理:可以嘗試用風機對油箱降溫, 方案能解決部分問題。

                          5) 33均質性原理:存在相互作用的物體用相同材料或特性相近的材料制成, 沒有合適方案。

                          6) 28機械系統替代原理:沒有合適解決方案。

                          7) 11事先防范原理:在成型機液壓站安裝高溫報警和急停連鎖裝置, 當介質溫度超出安全范圍時自動報警停泵, 但這樣會影響高效生產的連貫性。

                          8) 16部分超越原理:無合適方案。

                          9) 34拋棄或再生原理:無合適方案。

                          3、確定最終方案

                          綜合以上分析確定最終方案。串聯成型機液壓站和托放液壓站兩油箱, 并聯兩液壓站油泵, 整合成一套液壓系統。因控制方式和工作原理相同, 改進后新系統工作正常。兩液壓泵并聯使流量增大, 兩油箱貫通使散熱能力提高, 原托放液壓站的冷卻器再吸收部分熱量, 降低了成型機介質的溫度。同時, 考慮向超系統進化的原則, 從創新后的托放-成型機液壓系統引出一條進回油支路接入打捆機液壓主管路, 安裝高壓球閥常閉, 緊急情況下作為打捆機的備用動力源;在整個系統末端安裝蓄能器[2]。改進后的精整區液壓系統功能模型如圖3所示, 本項目基于TRIZ理論巧妙解決問題。

                        圖3 改進后的精整區液壓系統功能
                        圖3 改進后的精整區液壓系統功能

                          4、應用效果

                          改造后的抱爪節奏完全滿足生產需要, 油溫處于正常范圍, 常發故障和安全隱患消除。托放機構運行亦不受影響, 并且在啟用備用動力的特殊情況下打捆機完全能夠正常工作, 本項目以低投資短工期實現了軋鋼精整液壓系統運行工況的改善設計。項目實施后, 一方面設備綜合效率提升, 機物料消耗、維修費用和生產熱停工時等大幅降低, 安全隱患消除;另一方面鋼筋捆扎緊湊結實, 消除了質量異議, 降低了質量成本。經測算, 年實現綜合效益近180萬元。

                          參考文獻
                          [1]趙敏.TRIZ進階及實踐[M].北京:機械工業出版社, 2015.
                          [2]吳博.液壓系統使用與維修手冊[M].北京:機械工業出版社, 2012.

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