摘 要：介绍了辊压机液压系统的主要结构及工作原理，辊压机液压系统中常用溢流阀的功能、安装位置、结构形式、安装形式及工作原理。提出了辊压机液压系统中溢流阀故障的判断方法、维修要点及维修注意事项。

关键词：辊压机；液压系统；溢流阀；故障判断

辊压机是基于静压粉碎原理设计的一种用于挤压粉碎脆性物料的机械设备，目前已广泛应用于水泥、冶金、煤炭、采矿等行业。液压系统用于向辊压机提供工作所需的挤压力并使该挤压力保持在一定范围内。当辊压机两辊之间的物料发生较大变化或两辊之间进入难以挤压的物料时，液压系统能使辊压机的动辊在一定范围内移动，保证辊压机安全平稳运行。

生产系统运行工况恶化，将导致液压系统压力波动范围增大，动作频繁，辊压机故障时有发生，如，当溢流阀发生故障时，会导致液压系统出现压力长时间加不上去、保压效果差、液压泵启动频繁液压油发热等问题，严重影响辊压机的正常稳定运行。笔者结合辊压机液压系统工作原理，对液压系统中常用溢流阀的功能、结构、工作原理、故障现象及维修要点进行介绍，供业内同仁参考。

1 辊压机液压系统的工作原理及功能

1.1 系统组成及工作原理

辊压机液压系统主要由液压站、中间连接管路、左右对称阀台、主油缸和副油缸等组成，液压系统的主要结构如图1所示。其中，液压站主要由油箱、液压泵、高压过滤器、阀组等构成；左右阀台主要由蓄能器组、压力变送器、卸荷阀组等构成；中间连接管路将液压站和左右阀台、主油缸、副油缸相连接。

液压系统正常运行时，系统主油缸提供压力油推动辊压机动辊动作，从而控制动辊和定辊之间的挤压力并调整辊缝，对两辊之间的物料实施碾压挤压力和辊缝随着物料大小和易磨程度的变化而变化。液压主油缸和左右阀台上的蓄能器组组成柔性的液气弹簧系统，使两辊之间的挤压力和辊缝保持在一定范围内。当两辊之间的物料状况发生较大变化或两辊之间进入难以挤压的物料时，液压系统还可使辊压机动辊在一定范围内移动，待物料状态正常后，辊缝恢复至原状继续工作，保护辊压机辊面、轴承等关键零部件免受过大的载荷，延长辊压机使用寿命。辊压机检修时，可控制副油缸动作，推动动辊回退。

1.2 主要功能

1.2.1 保持辊压机正常工作

辊压机正常连续工作期间，液压系统电机和所有电磁铁均失电，此时，液压系统主油缸和蓄能器组保持10MPa左右的工作压力(与辊压机和主油缸规格、物料状况等有关)，压机动辊在主油缸的推动下和定辊保持一定的辊缝和挤压力，从而碾碎其间的物料。当物料发生较大变化或进入难以挤压物时，动辊回退，液压系统压力升高，主油缸中的液压油被挤压回蓄能器组内储存；待物料通过后，动辊恢复到正常位置，蓄能器组内的油液经单向节流阀补入主油缸，动、定辊间的压力恢复正常。压力信号由压力变送器传送至电气控制系统进行监控。

1.2.2 主油缸加压

辊压机工作过程中，液压系统压力低于设定范围时，电机启动，电磁铁DT3、DT5加电，油箱中的液压油经液压泵→过滤器→单向阀→电磁换向阀→球阀分别进入到左右阀台上的蓄能器组和主油缸。当系统压力达到设定范围时，蓄能器组的压力变送器发出信号，电机及电磁铁DT3、DT5 断电，辊压机即在此压力下长时间工作。当液压系统压力再次泄压至低于设定范围时，重复上述过程进行补油，使系统压力恢复至设定范围。电磁铁DT3DT5可根据需要单独动作，用于单侧主油缸加压。

1.2.3 主油缸卸荷

辊压机工作过程中，当液压系统工作压力上升而超出设定范围，或辊压机准备停机时，电磁铁DT2、DT4加电，主油缸和蓄能器组中的液压油经球阀→电磁换向阀泄回油箱。当压力达到设定范围时，电磁铁DT2、DT4断电，卸荷停止，如此保持工作压力始终在设定范围内。电磁铁DT2、DT4可根据需要单独动作，用于单侧主油缸卸荷。

1.2.4 主油缸快速卸荷

当辊压机两辊之间有难以碾碎的物料(如钢铁类件等)通过，主油缸柱塞因较大幅度收缩而导致液压系统压力急速上升时，电磁铁DT2、DT4、DT6DT7同时加电，主油缸和蓄能器组中的液压油经溢流阀、电磁球阀和电磁换向阀，同时泄回油箱，使压力快速降至设定范围。

1.2.5 动辊回退

对辊压机进行检修时，电机启动，电磁铁 DT1、DT2、DT4、DT6、DT7同时加电，主油缸和蓄能器组中的液压油经电磁球阀和电磁换向阀泄回油箱，同时，油箱中的液压油经液压泵→过滤器→单向阀→电磁换向阀→球阀进入到两个副油缸，推动动辊回退

2 溢流阀的功能及安装位置

在辊压机液压系统正常工作时，溢流阀处于关闭状态，只有在系统压力大于或等于溢流阀设定压力时，溢流阀才会开启，对液压系统起过载保护作用。液压系统溢流阀主要安装位置如下：

(1)安装在液压站的液压泵或阀组上，用于限制液压泵的出口压力。

(2)安装在左右阀台的卸荷阀组上，用于主油缸和蓄能器组回路的超压保护。

3 辊压机液压系统中常用的溢流阀类型

辊压机液压系统中常用的溢流阀按结构形式可以分为直动式和先导式溢流阀，按连接和安装形式可以分为管式、板式、插装式和叠加式溢流阀。辊压机液压系统中常见的溢流阀类型介绍如下：

3.1 直动式溢流阀

直动式溢流阀的结构如图2所示，溢流阀阀芯靠弹簧的弹力压在弹簧座上，通过调节机构调整弹簧的压缩量来调整压力。压力油进入阀内，直接作用在阀芯和弹簧座上，其产生的进口压力P与弹簧力相平衡。当进口压力P小于弹簧力时，阀芯处于关闭状态，当达到设定压力时，压力油克服弹簧力，阀芯向左运动，压力油经T口卸荷。

直动式溢流阀结构紧凑、体积小、噪声小、液体流动性好，在液压系统中使用较为广泛。该型溢流阀共有板式、管式和插入式三种连接方式，板式和管式溢流阀在插入式溢流阀基础上，装上相应的阀体即可。在辊压机液压系统中，使用较多的是插入式和板式直动溢流阀。图3a为插入式直动溢流阀，其所需安装空间小，可减小阀组体积，常用于液压站阀组中。图3b为板式直动溢流阀，其常用于左右阀台的卸荷阀组中，与电磁球阀一起对油缸和蓄能器组回路进行超压保护。

3.2 叠加式溢流阀

A-T溢流功能的ZDB型叠加式溢流阀结构见图4。叠加式溢流阀由阀体和插入式溢流阀组成：系统压力由插入式溢流阀设定。静止时，该溢流阀呈关闭状态，A口的压力作用在阀芯上，同时，经节流孔作用在阀芯的弹簧加载侧，经阻尼孔作用在先导阀芯上。当A口的压力大于弹簧的设定压力时先导阀芯开启，油液从阀芯的弹簧加载侧，经阻尼孔和通道流入T口，进而产生压降推动阀芯开启此时油口A和T连通，实现A-T的溢流。

叠加式溢流阀的上下两面为安装面，并有进出油口，同一规格、不同功能溢流阀的油口和安装连接孔的位置、尺寸相同，可叠加安装。与板式溢流阀相比，采用叠加式溢流阀能使阀组的结构更为紧凑，减小了阀组体积，简化了油路块的设计油孔。叠加式溢流阀常用于液压站的阀组，图5为叠加式溢流阀在RP型辊压机液压站阀组的应用。

3.3 先导式溢流阀

DB型先导式溢流阀结构见图6。先导式溢流阀由先导阀和主阀两部分组成，P腔压力油作用在主阀芯下端的同时，通过阻尼孔、通道作用在主阀芯上端及先导阀芯上。当P腔的压力超过先导阀弹簧的设定压力值时，先导阀芯被打开，同时主阀芯上端的油液经通道、节流孔和先导管路、弹簧腔及通道流到T腔，压力油通过阻尼孔时，在主阀芯上产生一个压力差，主阀芯在此压差的作用下打开，此时在调定压力下，压力油从P腔流到T腔卸荷。先导阀是一个小流量的直动式溢流阀3，通过调整先导阀弹簧的压缩量即可设定先导式溢流阀的溢流压力。先导式溢流阀常用于液压站的液压泵，与高压过滤器组成一个小阀组，集成于液压泵，如图7所示。

3.4 电磁溢流阀

电磁溢流阀是先导式溢流阀与小规格电磁换向阀组合构成的复合阀B，此类阀除了具有先导式溢流阀的全部功能外，还可以通过控制电磁阀的通、断，实现液压系统的卸荷。

图8是DBW型电磁溢流阀结构，电磁阀安装在先导式溢流阀的先导阀上。通过调整先导阀弹簧的压缩量设定先导式溢流阀的溢流压力，此外主阀芯上端的油液还可通过电磁换向阀流到T腔实现压力油从P腔流到T腔卸荷。

电磁溢流阀常用在左右阀台的卸荷阀组中，电磁溢流阀应用于HFCG型辊压机液压系统阀台的示意见图9。

3.5 二通插装式溢流阀

二通插装式溢流阀主要由压力控制型插装阀组件和控制盖板两部分组成，插装阀组件的阀套插入符合DIN标准的孔中并用控制盖板封住。二通插装式溢流阀结构如图10所示。

如图10所示，在二通插装式溢流阀中，手动或电磁换向阀控制的先导阀集成于控制盖板或作为先导阀安装在控制盖板上。P口的压力油经节流孔进入主阀芯的弹簧腔，并作用到先导阀的阀芯上。当P口的压力值低于先导阀的设定压力值时，主阀芯弹簧的弹力使主阀芯保持关闭。当P口的压力值达到设定值，先导阀的阀心即被打开，先导阀阀芯上端的油液通过先导阀卸荷，阀芯在压差作用下打开，连通P-T，实现卸荷。

二通插装式溢流阀在控制盖板上同时安装手动先导阀和电磁换向先导阀时，其功能与电磁溢流阀类似，如图11所示。

二通插装式溢流阀具有流动阻力小、流通量大、内部泄漏小、动作快等优点，常用于左右阀台的卸荷阀组上，其阀芯安装在油路块的插件安装孔中，出现故障时拆卸较为困难。相较而言，二通插装式溢流阀的维修难度最大，因此，近年来，其在辊压机液压系统中的应用较少。

4 溢流阀故障现象及维修要点

以RP型辊压机液压系统为例，分析溢流阀故障情况。RP型辊压机液压系统工作原理如图12所示，该液压系统溢流阀6为叠加式溢流阀，用于限制液压站泵装置的出口压力；溢流阀12.1和12.2为板式直动溢流阀，用于主油缸和蓄能器组回路的超压保护，左右球阀、溢流阀和电磁球阀组成左右阀台的卸荷阀组。

4.1 故障现象

溢流阀的典型故障现象是，正常工作时，左右阀台保压效果差，主油缸加压时，左右阀台压力长时间无法上升至设定范围，动辊回退时，副油缸不动作，正常工作期间，液压泵频繁启动、液压油发热等，同时，溢流阀本身也会出现发热、泄油噪声等。

4.2 故障判断

溢流阀的故障判断应遵循由大到小、由模糊到精准的原则，先了解液压系统原理及溢流阀的功能，再根据故障现象判断具体是哪一条回路、哪一个溢流阀存在故障。

(1)正常工作期间，左右阀台均能保持一定压力，但压力偏低。若执行主油缸加压动作时，左右阀台压力均达不到设定值；关闭球阀10.1～10.3，执行主油缸加压动作或动辊回退动作时，液压站压力无法上升，则可能是溢流阀故障。

(2)左右阀台中的一侧(如左阀台)在正常工作期间保压效果差，或执行主油缸加压动作时，压力无法上升。关闭球阀后执行主油缸加压动作，右阀台加压正常，加压结束后，正常工作期间保压正常：关闭球阀10.1～10.3，执行主油缸加压动作或动辊回退动作时，液压站能正常加压，则可能是左阀台卸荷阀组故障。排除左球阀或电磁球阀故障后，则可能是溢流阀故障。结合溢流阀发热、泄油噪声等故障现象，可精准判断存在故障的溢流阀。

4.3 维修步骤

确定存在故障的溢流阀后，可按照以下步骤对该溢流阀进行拆解维修：

(1)了解溢流阀的结构、工作原理。

(2)分析溢流阀的故障原因。溢流阀的常见故障包括主阀阀芯、先导阀芯卡阻或磨损，先导电磁换向阀阀芯卡阻，电磁铁故障等。维修时可先检查最有可能存在故障的故障点，再逐步排查，最终确定故障原因。

(3)拆卸溢流阀。拆卸溢流阀前需对液压系统泄压，保证液压系统压力为零(球阀10.1～10.3及左右球阀全部打开泄压，直到液压站和左右阀台压力表全部为零)。标记所有需拆卸的零部件的原始安装位置，如在拆装维修叠加式溢流阀时，需先拆掉叠加在其上的其他阀件；先导式溢流阀、电磁溢流阀和二通插装式溢流阀需先拆卸先导阀，再拆卸主阀阀芯。因此，拆卸前需对阀件、密封件、电磁铁接线的方向、位置等做好标记，避免回装时装错或漏装，标记完后即可开始拆卸工作。

(4)处理故障。对于阀芯卡阻问题，只需清除脏物即可，但对于需专用工具才能拆开的特殊阀芯结构，只能更换新的溢流阀。遇阀芯磨损问题，也需更换新的溢流阀。对于电磁铁故障，需先判断电磁铁是否损坏，接线及供电等是否正确，再根据故障进行维修或更换。

(5)回装溢流阀。溢流阀修复完毕后，根据标记将零部件回装到原始位置，提升液压系统压力，将溢流阀压力由小到大逐步调整至原始设定值。

4.4 其他注意事项

维修前需准备拆卸工具、清洗用油、擦拭丝绸布等物品；拆卸零件前需保证系统压力为零；维修过程中应注意清洁等。

5 结语

通过对辊压机液压系统常用溢流阀的主要结构、功能、工作原理、故障现象及维修要点进行分析，有助于提高现场维护人员的技术水平，准确判断溢流阀故障点，减少设备维修时间，合理设置溢流阀压力，可有效保障液压系统和辊压机设备的安全稳定运行。