高炉液压系统中油液污染的危害及防治.pdf

2 0 1 0年 5月 第 3 8卷 第 l 0期 机床 与液压 MACHI NE TOOL HYDRAULI CS Ma v 2 01 0 Vo 1 ． 3 8 No ． 1 0 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 0 ． 1 0 ． 0 4 3 高炉液压系统中油液污染的危害及防治 陈永朝 ，马素萍，秦洪冰，宋骞 河北钢铁股份有限公司邯郸分公司，河北邯郸 0 5 6 0 1 5 摘要介绍某钢铁厂高炉液压系统的工作现状，对油液污染造成液压系统故障的原因和危害进行分析，提出过滤是降 低油液污染经济而有效的途径。在高炉炉前液压系统上安装精密滤油设备，并采用系统外过滤的旁路过滤模式，大大降低 了油液污染度，有效预防了常见故障的发生。 关键词高炉液压系统；油液污染 ；过滤 ；防止故障 中图分 类号 T H 1 7 文献标识码 B 文章编号 液压 系统是一个复 杂的机 、电 、液综 合系统 ，油 液除 了作为传递 能量 的载体 外 ，还起 到润 滑 、防锈 、 冲洗系统 内污 染物 并 带走 热 量等 许 多重 要作 用 。然 而，当固体颗粒物、水、空气及各种化学杂质混入油 液并随之在液压系统中循环时 ，将影响到系统工作的 可靠性及液压元件的寿命 。根据 国内外统计资料 ，液 压系统的故 障约 7 0 ％是 由于油液 污染 所 引起 的 ，而 高炉液压系统长期暴露在高温、高粉尘、易锈蚀的环 境下 ，油液污染所引发的液压故障率更高。 1 高炉液压系统现状 以某钢铁厂 7 高炉为例，其有效容积为 2 0 0 0 m ，于 2 0 0 0年 6月 建成 投 产 。液 压 系统 包 括 炉 前 、 炉顶 、热风炉 、矿槽 等 4个 主要 系统 ，油品选 用 4 6 抗磨液压油 ，各 系 统油 液 的更换 周 期 一般 为 1 0 ～1 2 个月 ，滤芯每隔 2 个月在定修 时更换 。 炉前液压系统为高炉炉前泥炮、开铁口机 、摆动 溜槽三 大设备 提 供工 作 动力 ，系统 最 高工 作 压力 为 3 0 M P a ，由于长期在 高温 、烟尘 、腐 蚀环境 下 工作 ， 油液污染现象尤为严重 。经统计 ，炉前液 压系统平均 每月发生 3 - 一 4起元 件 卡死 、堵 塞 的故 障 ，严 重时 一 周发生 2 -3 起。故障发生时，将导致炉前设备不能 正常工作，迫使高炉进行减风、减氧操作 ，故障严重 时将造成高炉休风 ，而每减风、减氧 1 h ，高炉将损 失铁产量 1 0 0 t ，这样一 来 ，由于液 压故 障造 成 的产 量损失 每月 至少在 2 0 0 t 以上 。 炉顶 、热风炉 、矿 槽液 压 系统也 存在类 似 问题 ， 平均每月发生 1 _2起 液压 故 障 ，虽 然对 高炉 操作影 响较小 ，但 这些因素都制约着高炉 的稳 产、高 产。 2 液压 系统故障溯源 通过观察发现，每次更换液压油时，在油箱底部 都黏附着一层黑色的沉积物，经分析，认为这种沉积 物由 3个渠道 而来 1 通 过油箱 呼吸孔 和液 压缸 活塞杆侵入的烟尘、渣铁喷溅物； 2 E t 常补油和 维修过程中带人系统的脏物； 3 液压元件磨损产 生的磨粒和油液氧化、碳化和分解产生的有害化学杂 质 。 除了沉 积在 油箱底部 的这些污染物之外 ，还有大 量 的污染 物混入 油液并随之在系统 中循环 ，这些污染 物正是造成液压 元件卡死 、堵塞等故障 的主要根源 。 3油液污染的危害 首先 ，污染物 随油液在液 压系统 中循环时 ，其中 的 固体颗粒物将加速系统 的磨损 ，而由此污染引起 的 磨损是导致液压元件性能下降的主要原因。如磨损 加剧将 导致泵的 内泄量增大 ，影 响其输 出流量 ，降低 容积效率 ；磨损导致液压阀的启闭特性和压力流量特 性变化 ，控制性能下降，造成系统内泄；磨损还将导 致执行元件的缸体被划伤，因封闭性变差而造成油液 泄漏 。 其次 ，油液污染物 中一定 尺寸的个别颗粒意外堵 塞在滑阀 内某一个部位 ，或者 污染 物在滑阀间隙 内逐 渐淤积 ，这两者都将导致 阀芯摩擦力增大 ，引起 阀芯 阻滞 ，严重时会发生阀芯卡死故障；对于带有阻尼孔 的液压元件 ，这些污染物将会堵塞阻尼孔。 第三，油液中的污染物导致油液 自身的物理和化 学性能劣化 ，油液的润滑性降低，进而加剧液压元件 的失效 ，油液 的有效 使用周期缩短 。 油液污染不仅给 生产带来 不利影响 ，而且增加设 备的维护成本 。 4油液污染的防治 综上所述 ，降低油液的污染度，可以大幅减少液 压系统故障并提高液压元件的寿命和可靠性 ，而过滤 是实现这一 目标最经 济而有 效的途径 。 液压系统中往往都安装有过滤器 ，如在液压泵 的吸油 口安装保护液压泵的过滤器，防止大颗粒污染 收稿 日期 2 0 0 91 2 0 4 作者简介陈永朝，工程师，从事高炉设备管理工作。电话 0 3 1 0 6 0 7 4 9 3 9 ，Em a i l z h a o j i n g m i n g ma i l ． h g j t ． c n 。 1 1 4- 机床与液压 第 3 8卷 物被吸入液压泵；在液压泵出油 口的压力管路中安装 主过滤器 ，以保证系统油液 的清洁度 ；还有 回路过滤 器等等。这些过滤器为维持油液的清洁度都起到了一 定作用，但由于高炉生产的连续性 ，在设备定修间隔 期 2 3 个月内滤芯即便堵塞也无法更换，从而使 其在油液 巨大 的压力 冲击 下失效 。滤芯一旦 失去 了应 有的过滤能力 ，污染物便会在液压系统 内无所不至。 针对这一情况 ，作者 于 2 0 0 7年首 次将 高过滤 精 度 的精 密净 油 设备 安 装在 7 高 炉 炉前 液 压 系统 上 ， 并采用了系统外过滤的旁路过滤模式，从油箱底部单 路油路接人滤油设备，与系统的正常工作互不干涉， 经过滤后的清洁油再回到接近系统供油泵的位置，滤 芯堵塞后可随时更换 ，从而解决 了滤芯无法及时更换 的问题 。 图 1 在线过滤示意图 另外 ，这种精密净 油设备采用深层次轴向 型超精 度过 滤芯 精 度 9 2 9 ，一 次过 滤 可达 N A S 6级 ，并 有 吸纳水份功能 ，主要解 决油箱 内因温差所 产生 结露 的 自然水 。 普通滤芯 由于使 用 树脂等作为涂层 ，在滤 材强度上 ，不具备 吸收 能力。普通过滤器利用 滤材表面 的孔粘挂住 污 染物 固体杂 质 以 达到去除 目的。不 能吸 收水 分 和去 除 氧 化 物。 很多情况下都是为了增 大过滤面积而将滤材折 叠。精密滤芯具有过滤 精度高、污染物捕集量 大和去除少 量水份 的性 能，能够滤除一般微米 单位的固体夹杂物、水 特 别配合 纸品 特 殊纤维 素 固 体杂质 水 氧 化物 a 精 密滤芯专 用滤 纸 图2 精密滤芯与普通 过滤器 的 比较 份以及油液氧化碳化物，可长期保持油箱内油液的清 洁度在 N A S 5～N A S 6级 之 间 ，水 份 含 量 在 0 ． 1 ‰ 以 内，从 而有效地 防止了液压泵 、阀的磨损 ，减少液压 元件故障，延长液压油的使用周期 ，大幅度减低了维 修 费用 。 一 一 a 杂 质 过 滤前N AS I 2 b 水份 过滤 前0 ． 1 ％ 一 过滤 届N A S 5 一过 滤后0 ． 0 2 ％ 一 一 c 滤 芯 吸附 氧化 劣化 物 d 夹 杂在 纤维 中 的氧化 物 滤芯 使用 前 一使 用后 图 3 精 密 净油 滤 芯 的 3大 功 能 去除杂质 、水份 、氧化物 5结束 语 经过两年多的实践证明，7 高炉炉前液压系统使 用精 密滤油 设备 后 ，在 油液 一 次也未 被 更换 的情 况 下 ，污染度 大为降低 ，液压元件发生卡死 、堵塞的故 障率降低为0 ，减轻了维修人员的劳动强度 ，又为高 炉稳产、高产提供了设备保障，同时还节约了大量的 油 品 ，有效 降低 了维护成本 、创造 了生产效益 。有鉴 于此 ，作者 在该钢铁厂高炉液压系统上对其进行 了推 广应 用 ，并取得 了显著成效 。 参考文献 【 1 】路甬祥． 液压气动技术手册[ M] ． 北京 机械工业出版 社 ， 2 0 0 1 ． 上接第 1 1 2页 生变化 ，正常值为 ⋯ 0’ 表示公制输人 ，而有故障 时显示 “ 1 ” 表示英制输入 。把该参数值改为 “ 0 ” 后 ，故障排除。 参考文献 【 1 】白斌． 数控系统参数应用技巧[ M] ． 北京 化学工业出版 社 ， 2 0 0 9 ． 【 2 】严爱珍． 机床数控原理与系统[ M] ． 北京 机械工业出版 社 ， 2 0 0 3 ． 【 3 】叶晖． 图解 N C数控系统一F A N u c系统维修技巧[ M] ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 4 ．