摘  要  本文介紹了六高爐爐前液壓站的工作現狀，對液壓控制系統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

液壓控制系統是一個復雜的機、電、液綜合系統.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的“血液”。然而，當液壓系統內部運動件磨損的固體顆粒、或者水、空氣及各種密封件雜質混入液壓控制系統并隨著液壓油在液壓控制系統里面循環時，將嚴重影響到系統工作的可靠性及液壓元件的壽命。根據有關權威統計數據顯示，液壓控制系統的故障約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突發性故障的根本。

2  液壓控制系統現狀

高爐液壓控制系統由于煉鐵生產環境所致長期暴露在高溫、高壓、高粉塵和極易銹蝕的環境中，液壓油被污染的概率也更高，液壓控制系統也就極易發生突發性閥芯卡塞、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，進而影響穩定順行。

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，利用系數不斷提高，出鐵次數也由每班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常出現故障，泥炮和開口機均出現換向閥卡阻，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故障頻繁發生，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，給高爐的穩產、高產帶來一定影響。

表1  不同液壓元件及液壓控制系統適用的工作介質污染度等級推薦值

3.1 液壓油中的固體顆粒將加劇系統的運動部件磨損，降低液壓元件的性能。導致液壓泵內泄增大，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，導致系統癱瘓。

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約生產成本，減少液壓控制系統的故障率，確保高爐液壓控制系統的安全、穩定運行成為制約高爐穩產、高產的一個瓶頸。

4  原因分析

清洗油箱的時候，會發現油箱底部沉積著一些鐵（銅）屑、橡膠密封件的小雜質和一些泥沙等，那么這些雜質是如何侵入密閉的液壓控制系統導致液壓油污染度等級不達標呢？經過分析主要有以下幾種渠道進入液壓控制系統：

（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生造成鐵（銅）屑、焊渣和橡膠雜質等進入系統。

（2） 現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。由于高爐生產環境特殊，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。

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

（4）有時會發現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逐漸生成膠黏性物質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、焊渣和橡膠雜質等進入系統

液壓控制系統中固體顆粒物是對液壓控制系統危害最大、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沖洗，循環沖洗直至油液清潔度達到此系統要求為止。（2）檢修維護的時候要特別注意衛生，做好接口管口和過程防護不讓各種污染物進入系統。（3）根據冶金行業的特點，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

由于高爐各種油缸都處在高溫、高粉塵的惡劣環境中工作，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 對液壓站過濾循環系統存在的設計缺陷進一步優化改進

液壓站過濾循環系統在整個液壓控制系統中尤為重要，它是液壓控制系統的“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。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過濾循環完一次，滿足對液壓站油液的過濾要求，但是根據生產實踐此油泵已經不能滿足把液壓油過濾達標，需要增加過濾功率。

從循環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，發訊故障頻發，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過濾掉，又避免濾芯經常被堵塞，之后中等大小的雜質進入回油室。接著把原來循環過濾冷卻系統作為第二級過濾，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過濾掉。最后，在系統吸油室新增加一套循環過濾系統作為第三級過濾，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，新增加的過濾循環吸油口接在循環系統吸油室上，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系統過濾功率增加了50 %，而且主油泵吸入的液壓油經過粗、中、精三級過濾。經過實踐，其優化改進前后系統參數如表2，液壓站局部液壓原理圖如圖1。

表2  液壓站循環過濾系統優化改進前后參數

                   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，影響液壓控制系統的工作狀態。在生產實踐中維修人員可以根據液壓油的顏色、氣味變化，如油液變黑、乳化、發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過上述四個方面的治理后，現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的使用要求，泥炮、開口機運行穩定，兩年多無液壓控制系統故障，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，在理想狀態下可以滿足把液壓油污染度控制在使用范圍內，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，導致液壓控制系統故障頻發。現在，通過對爐前液壓控制系統的治理后，液壓油清潔度達到液壓控制系統使用標準，液壓控制系統故障鮮有發生，保證了六高爐長周期安全穩定運行。

參考文獻：

[1] 陳永朝等.高爐液壓控制系統中油液污染的危害及防治.廣州:機床與液壓,2010(5)

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