摘 要：针对辊压机工作环境粉尘大、工况差导致其液压系统易出现油液污染、系统过热、主油缸漏油等典型故障问题，进行了故障原因系统性分析，并提出了优化改进措施。通过增设回油过滤器、循环过滤冷却系统，采用油箱清洁侧与回油侧分离设计，有效提升了油液清洁度与系统热稳定性；同时，通过改进主油缸结构，采用台阶状柱塞、增加泄油腔回油口、增设轴用主密封及双层密封结构，增强了主油缸的密封可靠性。实际应用表明，液压系统改进后，液压阀卡顿、元件磨损、保压失效等故障频次大幅降低，主油缸密封使用寿命由约2年延长至3～5年，有效提升了辊压机液压系统的稳定性与可靠性，降低了设备故障率与维护成本。

关键词：辊压机；液压系统；主油缸；油液污染；密封优化

1 前言

辊压机是一种基于静压粉碎原理发展起来的用于挤压粉碎脆性物料的高效粉磨设备，目前已广泛应用于水泥、矿山、冶金、煤炭等行业。液压系统作为辊压机的核心执行机构，主要用于提供并维持辊间工作所需的挤压力，并在遇到大块物料或难以挤压的物料时，允许动辊在一定范围内回退，以保障辊压机安全平稳运行。

由于辊压机工作现场粉尘浓度高、工况条件差，液压系统长期面临严峻挑战。外部粉尘侵入及系统内部磨损产生的污染物，易导致液压阀卡滞、液压元件异常磨损，进而引发液压系统保压失效、液压泵频繁启停补压、系统温升过高、主油缸密封处渗油漏油等一系列问题，严重影响了辊压机生产的连续性与稳定性。

本文基于多年设计实践与现场故障处理经验，对辊压机液压系统的典型故障原因进行了分析，并提出了针对性优化改进措施。优化改进后，辊压机液压系统稳定性及可靠性显著提升，设备运转效率大幅提高，系统整体运行良好。

2 辊压机液压系统主要结构及工作原理

辊压机液压系统主要由液压站、连接管路、蓄能器阀台、主油缸、副油缸等组成，如图1所示。其中，液压站包括油箱、吸油过滤器、液压泵、高压过滤器、液压阀组等；蓄能器阀台包括蓄能器、压力传感器、安全卸荷阀等。液压系统工作流程如下：

2.1 系统加压

辊压机启动前，液压泵电机运行，油液经吸油过滤器、液压泵、高压过滤器、电磁换向阀(G3、G1得电)及连接管路输送至蓄能器阀台，最终到达主油缸。压力传感器实时检测液压系统压力(即主油缸压力)，当液压系统压力达到设定值时，压力传感器发出信号到电控系统，电控系统控制液压泵电机和电磁换向阀的电磁铁断电(G3、G1断电)。

2.2 系统工作

辊压机主电机启动，辊压机进料仓下部的气动闸板阀打开，物料进入两辊之间。液压系统主油缸和蓄能器共同构成一个柔性“液气弹簧"控制系统，动态维持辊压机磨辊挤压力和辊缝的平衡。当液压系统压力因内泄漏降低至压力低设定值时，自动重复补油加压流程，使液压系统压力恢复到正常设定值范围内。

2.3 过载保护

当辊压机两辊之间进入大块物料时，大块物料推动动辊回退，辊缝增大，液压系统压力升高，部分油液被压入蓄能器储存；待大块物料通过后，油液从蓄能器补充至主油缸，辊缝恢复正常。若物料过大或不易挤压、系统压力急剧上升并达到安全卸荷阀的压力阈值时，安全卸荷阀开启卸荷，辊缝进一步增大，使大块物料或不易挤压物料快速通过，从而保护辊面、轴承等关键零部件免受过大的冲击载荷，延长其使用寿命。

2.4检修模式

检修辊压机时，启动液压泵电机，油液经吸油过滤器、液压泵、高压过滤器、电磁换向阀(G5得电)及连接管路输送至副油缸，推动副油缸活塞杆伸出，进而推动动辊回退。

3 典型故障原因分析及优化改进措施

3.1 油液污染与系统过热

3.1.1 故障现象及原因分析

由于辊压机运行工况较差、现场粉尘较多且维护水平参差不齐，导致污染物易从外部侵入，致使液压系统液压阀卡滞、液压元件过度磨损，进而引发液压系统出现保压失效、液压泵加压频繁、系统过热等问题，严重影响了辊压机的正常运行。

3.1.2优化改进措施

3.1.2.1 增设回油过滤器

在回油侧增设回油过滤器，用于过滤从主油缸及蓄能器阀台卸荷、安全阀溢流回油油液以及电磁换向阀T口回油油液，确保返回油箱的油液清洁。

3.1.2.2 增设循环过滤冷却系统

该系统由循环泵、循环过滤器、管式水冷却器和电磁水阀等组成，可长期连续运行。双金属温度计控制电磁水阀的开关：当油箱温度过高时，电磁水阀开启，管式水冷却器通水，对循环油液进行冷却；当油箱温度正常时，电磁水阀关闭，管式水冷却器不通水，循环过滤冷却系统仅进行油液循环过滤，不进行冷却，从而维持油箱油温稳定。

3.1.2.3 油箱结构采用分离设计

将油箱结构分为清洁侧和回油侧，保证液压泵吸入的油液具有较高的清洁度，延长液压泵的使用寿命。

3.1.3 改进效果

改进后的液压系统主要结构如图2所示。上述优化改进措施于2019年在RP180-160辊压机液压系统上首次实施，目前已在约100台套辊压机液压系统中推广应用。实际运行表明，增设回油过滤器和循环过滤冷却系统后，油液清洁度显著提高；因污染引起的液压系统卡阀、元件过度磨损、保压失效、液压泵频繁加压及系统过热等故障频次降低；液压泵、阀、密封件及液压油的使用寿命延长；液压系统运行稳定性和可靠性大幅提升，维护成本降低。

3.2 主油缸漏油

3.2.1 故障现象

辊压机液压系统原主油缸采用2个大口径单作用柱塞缸，该形式油缸动作响应快，结构简单，能够满足油缸柱塞±0.8°偏摆要求，如图3所示。但随着辊压机规格的不断增大，主油缸的缸径及柱塞直径相应增加，主油缸渗油漏油现象日益增多。

3.2.2原因分析

3.2.2.1孔用密封组件存在渗漏风险

液压系统主油缸孔用密封组件中的孔用支撑环采用类似聚四氟乙烯的具有一定弹性的材料，与缸体之间存在约0.5mm间隙。此种弹性密封结构在辊压机轴承座发生偏摆时会产生微量变形，减少因高频往复运动导致的油缸密封磨损，但变形也会导致孔用密封组件与缸体局部间隙变大，运行过程中仍会出现漏油现象。

3.2.2.2 油缸杆端密封动力不足

油缸杆端(图3b)仅设有轴用弹性支撑及配套防尘密封，难以对油缸杆端泄油腔中可能渗出的油液进行有效密封。

3.2.2.3 泄油腔容积较小

泄油腔容积较小，若油液不能及时排回油箱，在柱塞运动过程中，带压油液易外泄，污染环境。

3.2.3优化改进措施

优化改进后的主油缸结构如图4所示，主要优化改进措施如下：

3.2.3.1 优化柱塞结构

将柱塞改为台阶状设计，可降低活塞重量，减小对轴用弹性支撑的压力并提高其工作可靠性；同时，可增大泄油腔容积，降低泄油腔压力。

3.2.3.2 增设泄油回路

在泄油腔增加回油口，通过管路接回油箱，防止油液累积导致外泄。

3.2.3.3 增加端盖密封

油缸改为带端盖设计，端盖与缸体通过螺钉把合紧固，结合面设置O型圈密封，防止油液外泄。

3.2.3.4 强化杆端密封

在轴用弹性支撑上增加一道轴用主密封，提高泄油腔的密封性；在轴用弹性支撑与端盖之间增加O型圈密封，防止油液外泄。

3.2.3.5 采用双层密封结构

油缸杆端采用双层密封结构(外侧防尘密封、内侧轴用主密封)，既能防止油液外泄，又能防止外界粉尘侵入。

3.2.4 改进效果

主油缸结构优化改进后，其密封可靠性大幅提升，自2019年首次在辊压机液压系统应用以来，已有约80台套辊压机液压系统采用了优化改进后的主油缸。实际应用效果表明，主油缸渗油漏油问题基本得到解决，密封可靠性显著提升，主油缸密封使用寿命由约2年延长至3～5年，设备运行可靠性提高，维护成本降低。

4 结语

本文针对辊压机液压系统常见的油液污染、系统过热、主油缸漏油等典型故障，提出了优化改进措施，通过优化液压系统工作原理与油缸结构，显著提高了液压系统的稳定性与可靠性，降低了辊压机故障率。未来，随着生产企业资源整合、规模扩大和生产能力提高，辊压机设备将逐渐向大型化、绿色化、智能化等方向发展。液压系统作为辊压机的重要组成部分，可进一步与电气控制技术、传感器技术、智能控制技术深度融合，在油液污染度在线检测、零部件寿命智能预测、故障快速诊断等方面发挥积极作用，推动辊压机设备向更高水平的智能化运维方向发展。