0 前言

絕緣紙筒熱粘機是變壓器行業中對大型絕緣紙筒進行熱壓粘合的一種設備。該設備通過專門的液壓系統提供特定的壓力，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劑凝固，通過液壓缸順利打開模具開關用以脫模。該液壓系統在多年的使用過程中不斷地出現一些問題，作者在不斷地解決問題的同時，也對該液壓系統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

熱壓粘合機設備液壓系統如圖 1 所示。由于設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，粘結劑的厚度均勻美觀。粘合模具在一定的時間內需要保持一定的壓力，在液壓系統原理上采用了液控單向閥，可以實現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，實現了系統的保壓雙保險。

2) 液壓系統的要求

在大量的應用實例中，不同的客戶根據自己的使用要求對該液壓系統有不同的要求。有的客戶對油缸的伸出速度有要求，但無同步要求，就會根據客戶要求在模具升降油缸前端增加管式節流閥，用戶根據自己需要調節所需要的速度。有的客戶會對模具升降油缸的同步提出要求，就會將管式節流閥調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) 液壓系統的工作原理

液壓系統原理如圖 2 所示，液壓泵運轉后，調整元件 4 到系統所需壓力。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，開關油缸的無桿腔充油，熱壓粘合開關關閉。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，開關油缸有桿腔充油，熱壓粘合開關開啟，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，實現了升降模具的平穩下落，避免了因模具太重下降而形成的巨大沖擊。

從該系統的原理圖上可以看出，只要電機一直運轉，就可以保證熱壓粘合模具的熱壓壓力，但是從節約耗能的角度上講，無疑這樣是不科學的。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( 電機停轉的情況) 時熱壓粘合模具的熱壓壓力仍可穩定在系統所要求的壓力，即使在管路或者閥( 因制造原因) 出現微小的內泄漏而使系統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部對系統油液的泄漏作適量的油液補充。使用膜盒壓力表發出壓力高低信號用以控制電機的停啟動作。

2 液壓系統出現過的典型故障分析與對策

1) 膜盒壓力表頻繁損壞

隨著該液壓系統的大量應用，作者逐漸發現系統膜盒壓力表被損壞故障率較大。

系統所用的溢流閥為直動式溢流閥。經仔細分析發現，系統在正常使用壓力下，換向閥換向的瞬間系統壓力會有壓力沖擊，直動式溢流閥由于其自身的結構原因在換向瞬間內不能及時將系統沖擊壓力得到釋放，系統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中膜盒壓力表連接處就是系統承壓較弱點，瞬間內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式溢流閥，先導式溢流閥其自身的結構特點是: 溢流閥的進口壓力油先通過阻尼孔進入到先導閥，又通過推動先導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節。在壓力沖擊的瞬間，系統內有部分的沖擊壓力通過阻尼孔內的油流克服先導閥調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。

通過上述對系統溢流閥形式的調整，又經過長時間大量的觀察，發現膜盒壓力表的損壞率大大下降。

2) 蓄能器處異常噪聲

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

經過分析發現，蓄能器的安裝位置處在無桿腔，當3DT 通電時，液壓系統的 A 口向無桿腔內充油的同時也會對蓄能器內部皮囊進行充油。當 2DT 通電時，液壓系統 A 口向 T 口回油的同時蓄能器皮囊內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生的異常噪聲。針對這種故障現象，作者在安裝蓄能器時所連接的管路接頭內部增加了一個阻尼孔，蓄能器內的大量油流向外釋放時會通過阻尼孔對油流流量進行節流限制，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生的壓力沖擊所產生的異常噪聲。

3) 系統無法保壓

本液壓系統在使用過程中出現的系統保不住壓力的情況也屬于比較常見現象。經分析，系統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泄漏過大，當系統在保壓過程中，因電機停轉，系統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很微小的泄漏，將使系統保不住壓力;

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

( 3) 蓄能器的充氣壓力過大，在系統運行過程中，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部皮囊壓力過高而不會被壓縮，系統內油液不能充入蓄能器內部，蓄能器內部就沒有足夠的油液，當液壓系統的壓力達到電接點設定的壓力而電機停止運轉時，蓄能器因為沒有存儲足夠的系統所需要的液壓油對系統進行油液補充時，就會因為系統各元件本身的泄漏致使系統壓力保不住。

針對問題( 1) ，可以選擇加工質量較好的液壓元件，增加系統的保壓效果，較好在系統內增加蓄能器作為輔助保壓設施。針對問題( 2) ，根據系統保壓時間要求，選擇適當容量的蓄能器。針對問題( 3) ，根據系統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的工作的 60% ～80%為宜。

4) 油缸速度調節困難、同步困難在使用過程中，有的客戶反應粘合模具升降油缸的速度調節困難，調節精度低，油缸同步差。針對此種情況，作者根據客戶的使用要求，對速度要求高的情況下，就將單向節流閥調換成調速閥; 對有同步要求的就在系統中增加分流集流閥; 對既有速度要求又有同步要求的就會在單向節流閥前端增加分流集流閥，成功解決了同步差、速度調節精度低故障。

5) 液壓站上未預備回油口

液壓站上未預備回油口，此故障是在客戶處做設備聯動時發現，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備造成污染，這顯然是不被允許的。所以必須在油箱上預留油缸回油口。

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，否則就會給用戶和自己造成不必要的困擾。

3 結論

本文所述的液壓系統雖然原理比較簡單，但是在實際應用中，仍然出現了各種各樣的故障。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計環節還是在安裝調試環節，一定要重視細節，每一個環節都要按照客戶和圖紙要求認真的完成，才能保證系統穩定可靠的工作。