摘  要  本文介紹了六高爐爐前液壓站的工作現(xiàn)狀，對(duì)液壓控制系統(tǒng)污染度等級(jí)不達(dá)標(biāo)原因進(jìn)行了分析，通過相應(yīng)的治理后液壓油達(dá)到了預(yù)期的目的。

關(guān)鍵詞  液壓站  污染度  分析  理  

1  前言

液壓控制系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)、電、液綜合系統(tǒng).液壓油除了作為傳遞能量的載體外，還起到潤滑、防銹和帶走熱量等許多重要的作用，可以說液壓油就是液壓控制系統(tǒng)的“血液”。然而，當(dāng)液壓系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)件磨損的固體顆粒、或者水、空氣及各種密封件雜質(zhì)混入液壓控制系統(tǒng)并隨著液壓油在液壓控制系統(tǒng)里面循環(huán)時(shí)，將嚴(yán)重影響到系統(tǒng)工作的可靠性及液壓元件的壽命。根據(jù)有關(guān)權(quán)威統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，液壓控制系統(tǒng)的故障約75 ～85 %是由于液壓油被污染后引起的。因此，正確使用、控制液壓油的清潔度等級(jí)是關(guān)系到液壓控制系統(tǒng)工作的可靠性、持久性和工作性能好壞的關(guān)鍵，是有效減少液壓控制系統(tǒng)突發(fā)性故障的根本。

2  液壓控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

高爐液壓控制系統(tǒng)由于煉鐵生產(chǎn)環(huán)境所致長期暴露在高溫、高壓、高粉塵和極易銹蝕的環(huán)境中，液壓油被污染的概率也更高，液壓控制系統(tǒng)也就極易發(fā)生突發(fā)性閥芯卡塞、液壓爆管噴油等故障，導(dǎo)致高爐各種閥門不能正常動(dòng)作而影響到高爐的正常生產(chǎn)，進(jìn)而影響穩(wěn)定順行。

3  存在的問題及危害

昆鋼煉鐵廠六高爐爐前液壓站為泥炮、開口機(jī)提供動(dòng)力源。隨著六高爐生產(chǎn)任務(wù)的加重，高爐的冶煉強(qiáng)度不斷提高，采用了大風(fēng)量、高壓力、高風(fēng)溫、噴煤富氧等強(qiáng)化冶煉操作工藝，利用系數(shù)不斷提高，出鐵次數(shù)也由每班3次增加到4次，泥炮和開口機(jī)使用頻率提到每天16次。對(duì)泥炮和開口機(jī)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高的要求，以保證高爐出鐵正點(diǎn)率。然而開口機(jī)和泥炮有段時(shí)間經(jīng)常出現(xiàn)故障，泥炮和開口機(jī)均出現(xiàn)換向閥卡阻，轉(zhuǎn)炮油缸壽命短，開口機(jī)拉沖擊缸等。筆者點(diǎn)檢每次用在線污染監(jiān)測(cè)儀（UCC CM20）檢測(cè)液壓油清潔度都在NAS CLASS 11以上，從表一知道液壓油的污染度等級(jí)嚴(yán)重不達(dá)標(biāo)，所以加劇了液壓油的劣化和導(dǎo)致液壓控制系統(tǒng)故障頻繁發(fā)生，開口機(jī)不能正常開鐵口，嚴(yán)重影響了出鐵的正點(diǎn)率并，造成高爐的慢風(fēng)、憋風(fēng)，最嚴(yán)重的時(shí)候泥炮風(fēng)不住鐵口，造成高爐休風(fēng)堵口，給高爐的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)帶來一定影響。

表1  不同液壓元件及液壓控制系統(tǒng)適用的工作介質(zhì)污染度等級(jí)推薦值

3.1 液壓油中的固體顆粒將加劇系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)部件磨損，降低液壓元件的性能。導(dǎo)致液壓泵內(nèi)泄增大，輸出流量減少；各種液壓閥控制性能下降；活塞密封件磨損加劇、油缸缸筒、活塞桿拉傷、拉毛。使用壽命降低。

3.2 液壓油中較大的固體顆粒會(huì)堵塞在液壓閥閥芯的某一個(gè)部位或淤積在閥體與閥芯之間，導(dǎo)致閥芯動(dòng)作時(shí)摩擦力增大，引起閥芯反應(yīng)遲鈍，直至閥芯卡死不能動(dòng)作而導(dǎo)致液壓執(zhí)行元件、油缸不能動(dòng)作，泥炮、開口機(jī)癱瘓等。

3.3 液壓油中混入的固體雜質(zhì)會(huì)加劇液壓油的物理和化學(xué)性能的惡化，縮短液壓油的使用壽命。

3.4 液壓油中混入水會(huì)導(dǎo)致油液乳化，污染系統(tǒng)，導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。

因此，如何控制液壓油的污染度等級(jí)，延長液壓油和液壓設(shè)備的使用壽命，降低液壓油的消耗和節(jié)約生產(chǎn)成本，減少液壓控制系統(tǒng)的故障率，確保高爐液壓控制系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行成為制約高爐穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的一個(gè)瓶頸。

4  原因分析

清洗油箱的時(shí)候，會(huì)發(fā)現(xiàn)油箱底部沉積著一些鐵（銅）屑、橡膠密封件的小雜質(zhì)和一些泥沙等，那么這些雜質(zhì)是如何侵入密閉的液壓控制系統(tǒng)導(dǎo)致液壓油污染度等級(jí)不達(dá)標(biāo)呢？經(jīng)過分析主要有以下幾種渠道進(jìn)入液壓控制系統(tǒng)：

（1）日常檢修維護(hù)、加油和液壓改造不注意管道施工和接口衛(wèi)生造成鐵（銅）屑、焊渣和橡膠雜質(zhì)等進(jìn)入系統(tǒng)。

（2） 現(xiàn)場(chǎng)工作的油缸活塞桿沒有防塵套縮回缸筒時(shí)帶入液壓控制系統(tǒng)。由于高爐生產(chǎn)環(huán)境特殊，爐前泥炮、開口機(jī)設(shè)備油缸幾乎是暴露在高溫、高粉塵中工作，使用的油缸都沒有安裝任何保護(hù)活塞桿不受污染裝置，導(dǎo)致粉塵通過油缸活塞桿縮回缸筒的時(shí)候進(jìn)入系統(tǒng)。

（3）液壓站內(nèi)過濾循環(huán)系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)缺陷。清洗油箱時(shí)拆開回油過濾器發(fā)現(xiàn)濾芯臟、安全閥損壞失效、壓差發(fā)訊器失效，導(dǎo)致回油中的污染物直接進(jìn)入油箱污染系統(tǒng)。另外，冷卻過濾系統(tǒng)功率不足，液壓油過濾效果差。

（4）有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)油箱里的液壓油變成黑褐色或者乳白色，說明液壓油嚴(yán)重氧化變質(zhì)逐漸生成膠黏性物質(zhì)及液壓油里面混入空氣和水分。

5  治理措施

    綜上所述，在設(shè)備硬件質(zhì)量可控的前提下，只有把液壓油的污染控制在一個(gè)合理的程度，才能夠減少六高爐爐前液壓控制系統(tǒng)的許多故障，提高液壓元件的壽命和可靠性。

5.1 防止各種鐵（銅）屑、焊渣和橡膠雜質(zhì)等進(jìn)入系統(tǒng)

液壓控制系統(tǒng)中固體顆粒物是對(duì)液壓控制系統(tǒng)危害最大、最直接的。所以，為了防止固體顆粒進(jìn)入液壓控制系統(tǒng)必須做到以下幾點(diǎn)：（1）新安裝的液壓設(shè)備管道，必須對(duì)管道進(jìn)行循環(huán)沖洗，循環(huán)沖洗直至油液清潔度達(dá)到此系統(tǒng)要求為止。（2）檢修維護(hù)的時(shí)候要特別注意衛(wèi)生，做好接口管口和過程防護(hù)不讓各種污染物進(jìn)入系統(tǒng)。（3）根據(jù)冶金行業(yè)的特點(diǎn)，合理選用耐高溫、抗老化密封件，不要使用容易脆斷、不耐高溫的密封件等。

5.2  防止泥沙小顆粒通過油缸活塞桿進(jìn)入系統(tǒng)

由于高爐各種油缸都處在高溫、高粉塵的惡劣環(huán)境中工作，活塞桿伸出時(shí)不可避免的會(huì)沾染上粉塵等污染物，待活塞桿縮回缸筒時(shí)把污染物部分帶回缸筒內(nèi)造成污染。因此必須做到以下兩點(diǎn)：（1）要保證油缸有防塵裝置（護(hù)套或者擋板）并且密閉完好無損，這樣才能把各種粉塵顆粒阻擋在防塵裝置外面，避免這些污染物直接落到伸出的活塞桿上；（2）維修油缸的時(shí)候檢查油缸上的防塵圈是否失效，如果失效必須更換防塵圈，確保防塵圈把活塞桿縮回時(shí)沾染上的污染物阻擋在油缸外面。

5.3 對(duì)液壓站過濾循環(huán)系統(tǒng)存在的設(shè)計(jì)缺陷進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)

液壓站過濾循環(huán)系統(tǒng)在整個(gè)液壓控制系統(tǒng)中尤為重要，它是液壓控制系統(tǒng)的“腎臟”。六高爐爐前液壓站設(shè)計(jì)為兩個(gè)獨(dú)立的油箱容積一共2000L，其中一個(gè)循環(huán)過濾油箱包含回油室和吸油室，兩室之間用一定高度的隔板隔開，只要任何一個(gè)室的油液高于隔板，那么這個(gè)室的油液可以溢流到另外一個(gè)室內(nèi)。另外一個(gè)油箱只有吸油室，兩個(gè)油箱之間的吸油室用一根通徑DN500的短管連通。根據(jù)油泵流量公式：

Q=qn÷1 000

Q-油泵流量，q-油泵排量，n-電機(jī)轉(zhuǎn)速

計(jì)算得過濾冷卻油泵流量

Q=qn÷1 000=100×1 445/1 000=144.5 L/min  

2 000L÷144.5 L/min=13.84 min

理論上油箱里的液壓油約14 min過濾循環(huán)完一次，滿足對(duì)液壓站油液的過濾要求，但是根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐此油泵已經(jīng)不能滿足把液壓油過濾達(dá)標(biāo)，需要增加過濾功率。

從循環(huán)過濾器上的安全閥損壞失效，說明該濾芯嚴(yán)重堵塞導(dǎo)致通油能力不足，發(fā)訊故障頻發(fā)，回油從安全閥泄壓回路避開回油過濾器直接入油箱。過濾器形同虛設(shè)。我們分析系統(tǒng)回油一般都夾雜各種污染物，因此，需要重新選擇此部分濾芯的過濾精度和確保壓力發(fā)訊器工作正常。所以濾芯的過濾精度不易太高，采取分級(jí)過濾。第一級(jí)只要濾芯把較大的雜質(zhì)過濾掉即可，故此部分濾芯過濾精度從10 um設(shè)計(jì)為20 um既保證了把較大雜質(zhì)過濾掉，又避免濾芯經(jīng)常被堵塞，之后中等大小的雜質(zhì)進(jìn)入回油室。接著把原來循環(huán)過濾冷卻系統(tǒng)作為第二級(jí)過濾，濾芯精度從5 um改為10 um。這樣就容易把回油室里中等大小的雜質(zhì)過濾掉。最后，在系統(tǒng)吸油室新增加一套循環(huán)過濾系統(tǒng)作為第三級(jí)過濾，其油泵排量和電機(jī)轉(zhuǎn)速與原來的一樣，且過濾精度設(shè)計(jì)為5 um。而且，新增加的過濾循環(huán)吸油口接在循環(huán)系統(tǒng)吸油室上，出油口接在另外一個(gè)只有吸油室的油箱（1）上。這樣就保證了過濾循環(huán)系統(tǒng)過濾功率增加了50 %，而且主油泵吸入的液壓油經(jīng)過粗、中、精三級(jí)過濾。經(jīng)過實(shí)踐，其優(yōu)化改進(jìn)前后系統(tǒng)參數(shù)如表2，液壓站局部液壓原理圖如圖1。

表2  液壓站循環(huán)過濾系統(tǒng)優(yōu)化改進(jìn)前后參數(shù)

                   圖1  六高爐液壓站局部液壓原理圖

（1-油箱；2-空氣濾清器；3-常閉截止閥；4-常開截止閥；5-油泵；6-電機(jī)；7-壓力表；8-單向閥；9-安全閥；10-壓力繼電器；11-過濾器；12-冷卻器；13-連通管道）

5.4  對(duì)嚴(yán)重發(fā)黑氧化的液壓油進(jìn)行更換

正常情況下液壓油使用12～18個(gè)月就應(yīng)當(dāng)更換，如果繼續(xù)使用液壓油將失去潤滑性，并可能具有酸性，影響液壓控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)。在生產(chǎn)實(shí)踐中維修人員可以根據(jù)液壓油的顏色、氣味變化，如油液變黑、乳化、發(fā)臭等的嚴(yán)重程度判斷是否更換液壓油。也可以取樣化驗(yàn)液壓油后對(duì)比表3參數(shù)判斷是否更換液壓油，一般情況下只要有三項(xiàng)超標(biāo)就應(yīng)該更換液壓油。

表3  液壓油更換極限標(biāo)準(zhǔn)

6  實(shí)施效果

六高爐爐前液壓站液壓油經(jīng)過上述四個(gè)方面的治理后，現(xiàn)在每個(gè)月液壓油檢測(cè)的結(jié)果基本保持在NAS CLASS 5～7。從表一知道液壓油完全滿足爐前液壓控制系統(tǒng)的使用要求，泥炮、開口機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，兩年多無液壓控制系統(tǒng)故障，油泵、油馬達(dá)、油缸和液壓閥等液壓元件使用壽命得到延長。

7  結(jié)束語

雖然六高爐爐前液壓站是從盧森堡拆回的，在理想狀態(tài)下可以滿足把液壓油污染度控制在使用范圍內(nèi)，但是隨著高爐冶煉強(qiáng)度的加大，泥炮、開口機(jī)使用頻率的增加，液壓油污染度長期不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致液壓控制系統(tǒng)故障頻發(fā)?，F(xiàn)在，通過對(duì)爐前液壓控制系統(tǒng)的治理后，液壓油清潔度達(dá)到液壓控制系統(tǒng)使用標(biāo)準(zhǔn)，液壓控制系統(tǒng)故障鮮有發(fā)生，保證了六高爐長周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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