摘  要  本文介紹了六高爐爐前液壓站的工作現(xiàn)狀，對液壓控制系統(tǒng)污染度等級不達標原因進行了分析，通過相應的治理后液壓油達到了預期的目的。

關鍵詞  液壓站  污染度  分析  理  

1  前言

液壓控制系統(tǒng)是一個復雜的機、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，當液壓系統(tǒng)內(nèi)部運動件磨損的固體顆粒、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，將嚴重影響到系統(tǒng)工作的可靠性及液壓元件的壽命。根據(jù)有關權威統(tǒng)計數(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是關系到液壓控制系統(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，導致高爐各種閥門不能正常動作而影響到高爐的正常生產(chǎn)，進而影響穩(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、開口機提供動力源。隨著六高爐生產(chǎn)任務的加重，高爐的冶煉強度不斷提高，采用了大風量、高壓力、高風溫、噴煤富氧等強化冶煉操作工藝，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，泥炮和開口機使用頻率提到每天16次。對泥炮和開口機設備的穩(wěn)定運行提出了更高的要求，以保證高爐出鐵正點率。然而開口機和泥炮有段時間經(jīng)常出現(xiàn)故障，泥炮和開口機均出現(xiàn)換向閥卡阻，轉炮油缸壽命短，開口機拉沖擊缸等。筆者點檢每次用在線污染監(jiān)測儀（UCC CM20）檢測液壓油清潔度都在NAS CLASS 11以上，從表一知道液壓油的污染度等級嚴重不達標，所以加劇了液壓油的劣化和導致液壓控制系統(tǒng)故障頻繁發(fā)生，開口機不能正常開鐵口，嚴重影響了出鐵的正點率并，造成高爐的慢風、憋風，最嚴重的時候泥炮風不住鐵口，造成高爐休風堵口，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)污染度等級推薦值

3.1 液壓油中的固體顆粒將加劇系統(tǒng)的運動部件磨損，降低液壓元件的性能。導致液壓泵內(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堵塞在液壓閥閥芯的某一個部位或淤積在閥體與閥芯之間，導致閥芯動作時摩擦力增大，引起閥芯反應遲鈍，直至閥芯卡死不能動作而導致液壓執(zhí)行元件、油缸不能動作，泥炮、開口機癱瘓等。

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

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

因此，如何控制液壓油的污染度等級，延長液壓油和液壓設備的使用壽命，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)定運行成為制約高爐穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的一個瓶頸。

4  原因分析

清洗油箱的時候，會發(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)導致液壓油污染度等級不達標呢？經(jīng)過分析主要有以下幾種渠道進入液壓控制系統(tǒng)：

（1）日常檢修維護、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)等進入系統(tǒng)。

（2） 現(xiàn)場工作的油缸活塞桿沒有防塵套縮回缸筒時帶入液壓控制系統(tǒng)。由于高爐生產(chǎn)環(huán)境特殊，爐前泥炮、開口機設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活塞桿不受污染裝置，導致粉塵通過油缸活塞桿縮回缸筒的時候進入系統(tǒng)。

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

（4）有時會發(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)等進入系統(tǒng)

液壓控制系統(tǒng)中固體顆粒物是對液壓控制系統(tǒng)危害最大、最直接的。所以，為了防止固體顆粒進入液壓控制系統(tǒng)必須做到以下幾點：（1）新安裝的液壓設備管道，必須對管道進行循環(huán)沖洗，循環(huán)沖洗直至油液清潔度達到此系統(tǒng)要求為止。（2）檢修維護的時候要特別注意衛(wèi)生，做好接口管口和過程防護不讓各種污染物進入系統(tǒng)。（3）根據(jù)冶金行業(yè)的特點，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，活塞桿伸出時不可避免的會沾染上粉塵等污染物，待活塞桿縮回缸筒時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：（1）要保證油缸有防塵裝置（護套或者擋板）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沾染上的污染物阻擋在油缸外面。

5.3 對液壓站過濾循環(huán)系統(tǒng)存在的設計缺陷進一步優(yōu)化改進

液壓站過濾循環(huán)系統(tǒng)在整個液壓控制系統(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計為兩個獨立的油箱容積一共2000L，其中一個循環(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，只要任何一個室的油液高于隔板，那么這個室的油液可以溢流到另外一個室內(nèi)。另外一個油箱只有吸油室，兩個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-電機轉速

計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，滿足對液壓站油液的過濾要求，但是根據(jù)生產(chǎn)實踐此油泵已經(jīng)不能滿足把液壓油過濾達標，需要增加過濾功率。

從循環(huán)過濾器上的安全閥損壞失效，說明該濾芯嚴重堵塞導致通油能力不足，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。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，采取分級過濾。第一級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設計為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)進入回油室。接著把原來循環(huán)過濾冷卻系統(tǒng)作為第二級過濾，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)作為第三級過濾，其油泵排量和電機轉速與原來的一樣，且過濾精度設計為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、精三級過濾。經(jīng)過實踐，其優(yōu)化改進前后系統(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；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  對嚴重發(fā)黑氧化的液壓油進行更換

正常情況下液壓油使用12～18個月就應當更換，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)臭等的嚴重程度判斷是否更換液壓油。也可以取樣化驗液壓油后對比表3參數(shù)判斷是否更換液壓油，一般情況下只要有三項超標就應該更換液壓油。

表3  液壓油更換極限標準

6  實施效果

六高爐爐前液壓站液壓油經(jīng)過上述四個方面的治理后，現(xiàn)在每個月液壓油檢測的結果基本保持在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、開口機運行穩(wěn)定，兩年多無液壓控制系統(tǒng)故障，油泵、油馬達、油缸和液壓閥等液壓元件使用壽命得到延長。

7  結束語

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度的加大，泥炮、開口機使用頻率的增加，液壓油污染度長期不達標，導致液壓控制系統(tǒng)故障頻發(fā)?，F(xiàn)在，通過對爐前液壓控制系統(tǒng)的治理后，液壓油清潔度達到液壓控制系統(tǒng)使用標準，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)定運行。

參考文獻：

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[3] 陸望龍編著.陸工談液壓維修.北京:化學工業(yè)出版社,2012.9

[4] 黃志堅編著.液壓輔件. 北京:化學工業(yè)出版社，2008.2