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高爐爐前液壓系統油溫過高淺析及整治措施

2020-05-21
郝明 田之虎
(日照鋼鐵控股集團有限公司,山東日照 276806)
  摘 要:液壓傳動廣泛應用于現代冶金工業中,在煉鐵高爐爐前的惡劣工況條件下,液壓工作介質的選用維護成為液壓設備正常運行和壽命延長的必要條件。液壓系統對油溫變化比較敏感,特別是油溫過高會對整個系統產生不利影響,且帶來諸多“并發癥”,使傳動介質性能發生改變,影響設備使用,導致故障不宜診斷。本文結合我廠爐前液壓系統油溫過高的原因及產生的危害進行分析,提出相應的整治措施。
  關鍵詞:高爐爐前;液壓;油溫過高;危害;整治措施
  1 引言
  液壓傳動機械廣泛的應用于現代冶金工業中,其優勢在于體積小、重量輕、結構緊湊、速度無極調節、頻繁換向、過載保護,工作平穩等諸多優點。但也存在著傳動效率相對低,對油溫變化比較敏感,不宜在較高或較低的溫度下工作,故障不宜診斷等弊端。鑒于煉鐵高爐爐前高溫的工況條件,分析油溫過高對液壓系統的不利影響,并制定相應的整治措施。
  2 高爐爐前液壓傳動設備組成及工況條件
  我廠爐前開鐵口及堵鐵口使用的冶金機械(開口機、泥炮)的動力傳遞全部采用液壓傳動。包括開口機旋轉,大臂升降,送進小車前進后退,鑿巖機沖擊鉆削,泥炮旋轉堵泥都需要液壓傳動來完成。爐前開鐵口和堵口時,開口機和泥炮與鐵水有短暫的接觸和較長時間的鐵水烘烤,致使設備內儲存的油液油溫極具攀升,導致液壓元件老化損壞和故障頻發。
  3 液壓系統油溫過高的危害
  (l)油溫升高,油液的粘性降低,液壓元件及系統內油的泄漏量將增多,這樣使得液壓泵的容積效率降低,原有調好的系統壓力及流量發生變化,影響工作穩定性,甚至導致機械設備無法正常運行。
  (2)油溫升高粘度降低后,使得液壓傳動設備的相對運動表面間的潤滑油膜變薄,這樣會增加液壓元件運動副之間的磨損,增多油液的雜質含量污染油液,導致卡閥等設備故障。
  (3)油溫升高使得液壓元件產生熱變形,液壓閥類元件受熱后膨脹,改變原有的裝配精度,配合間隙減小,影響閥芯移動,增加磨損,甚至造成卡閥,導致液壓閥作用失效。
  (4)油溫升高使油液汽化水分蒸發,易使液壓元件產生汽蝕,加快油液氧化變質的速度,降低油的使用壽命。油中析出的沉淀物極易堵塞元件的阻尼小孔和細縫,導致液壓閥失效,影響設備正常工作。
  (5)油溫過高會使密封裝置迅速老化變質,喪失密封性能,使液壓系統嚴重泄漏,導致設備無法正常使用。
  4 液壓系統油溫過高的原因及整改措施
  引起油溫過高的因素有很多,有些是液壓系統設計缺陷造成的,有些是液壓設備日常操作維護不當造成的。總結歸納為以下幾個方面:
  4.1液壓系統設計方面
  (l)系統設計中沒有泄荷回路,停止工作時液壓泵仍在高壓溢流,尤其對于爐前這類高壓大流量和速度要求變化較大的系統,高壓溢流極易造系統油溫居高不下。
  整改措施:在泵出口端安裝電磁換向閥溢流閥,通過遠程操作箱控制電磁換向閥換向達到得電溢流失電卸荷的效果。卸荷油液經冷卻器冷卻回油箱,能達到很好的冷卻效果。
  (2)油箱容積太小,散熱面積不夠;
  整改措施:油箱部分的設計應考慮到系統具體工況條件,要注意到液壓系統的發熱情況,工作壓力是高壓還是低壓,是持續工作還是間斷工作等,應使油箱有足夠的散熱空間。作為維修人員雖然不能設計油箱,但上述因素還是要為設計方交接清楚。
  (3)油管使用過細過長,彎曲過多曲度變化大,截面變化頻繁等造成油在管道內能量損失過大。整改措施:經過計算合理選用油管內徑,擇大選取管徑,盡量減少鋪設油管長度和彎曲度,減少油液在管道中的受阻程度。鋪設管路時盡量遠離爐前鐵溝渣溝等高溫區域,避免與高溫熱源直接接觸。
  (4)由于爐前溫度過高,特別是在泥炮封堵鐵口炮泥固化的十幾分鐘,炮身被鐵水近距離烘烤,泥炮內儲存的大量油液油溫急劇升高,油溫在70度以上,油液加快變質程度,粘度降低,油粘膜變薄,液壓元件接觸表面磨損嚴重;高溫致使密封元件加速老化,內泄增大,影響泥炮的保壓效果,可能導致生產事故,發生人身傷害。
  整改措施:在泥炮炮身下部受鐵水烘烤的部分制作密封儲蓄水槽箱,外接循環冷卻水管,這樣冷卻水能很好的阻隔鐵水烘烤炮身,并通過循環冷卻把吸收鐵水的熱量帶走,保證炮身內油溫不過熱。
  (5)液壓系統在設計時,為了節省能源,常采用各種手段進行節能。但如果這些手段未能使液壓系統按照正常設計狀態運行,也會造成油溫升高。例如爐前液壓站冷卻系統常規為了節能降本都是通過柱塞泵高壓溢流控制設備運作,低壓卸荷進行油液冷卻。但柱塞泵并不適用于油液的傳輸冷卻,冷卻效果不好,達不到預期的冷卻效果。
  整改措施:由于螺桿泵適用于低壓系統,并卻自吸能力強,流量均勻連續,振動小,噪音低,結構堅實,安裝保養容易等特點,可以通過螺桿泵傳輸油液,為液壓站油箱單獨設計一個冷卻系統,這樣與生產用泵互不影響,還能達到很好的冷卻效果。
  4.2液壓設備日常操作維護方面
  (l)油箱中油位較低時,液壓系統中沒有足夠的油液滿足系統循環和冷卻,使系統中產生的熱量不能及時被帶走,使油溫升高。
  整改措施:及時補充油液,理論上油面高度為油箱高度80%時的容積較為適宜。
  (2)所選用的液壓油的品種及鉆度等級不符合要求,或不同品種的液壓油混用,造成液壓油鉆度過低過高或使油品原油的性能發生變。鉆度過大,油液流動的內摩察力變大,產生熱量大,溫度升高;鉆度小,鉆度特性降低,泄露增加,油溫升高。靠液壓油潤滑的運動表面油膜難以形成,相對運動副表面的油膜易被破壞,增大運動副之間的阻力,磨擦損失增加,導致油溫升。
  整改措施:1)合理選用油液的品種。一般選擇設備廠家推薦的油品。對于環境惡劣、長時間高負荷作業、換油時間較長時,應選用性能較好的抗磨液壓油,目前我廠高爐爐前使用L一HM拓#抗磨液壓油。L一HM具有良好的抗磨性,在中高壓條件下能使摩擦表面具有形成一定的油膜強度,降低摩擦和磨損,有良好的潤滑性、防銹性和抗氧化安定性,適用于中、高壓液壓系統,適用溫度10一60℃。2)由于爐前設備更換周期短,特別是爐前膠管等易損件頻繁更換,造成油品流失油位降低,液壓站油箱需要不定期補油。油液不斷更新,這樣就不適用于“液壓系統油液累計工作一千多小時后換油”的說法,可以通過定期與不定期的方式對油品進行檢驗,不合格時進行整體更換。油箱注油時使用加油小車進行加油,嚴謹使用手動加油器進行加油,避免造成油液二次污染。
  (3)液壓系統中混入空氣,氣體融入油液中,側氏壓區時會從油中逸出并形成氣泡,當運動到高壓區時,這些氣泡將被高壓瞬間擊碎,受到激烈壓縮而放出大量熱量,導致油溫升高。
  整改措施:液壓油泵的吸油口做到密封良好,如有滲油情況應及時處理;保證油箱液面高度高于吸油口,回油管路的回油口在油箱液面以下;每次換油后要排盡系統中的空氣。
  (4)液壓油冷卻循環系統對油液冷卻起到重要作用。常規冷卻采用水冷式對液壓系統油液進行強制冷卻。水冷式冷卻系統會因水循環堵塞不暢或冷卻水自身溫度高而使散熱系數降低,達不到冷卻效果,結果導致油溫過高。
  整改措施:我廠煉鐵多數采用的是管式冷卻器。鑒別冷卻效果常規的方式是通過手感溫冷卻器進出水管、進出油路的溫度差及油箱的整體溫度來鑒別。
  在日常維護中需要定期對冷卻器進行開蓋疏通冷卻器水循環管路,清理污垢,保證水循環暢通;冷卻水的初始溫度也是決定冷卻效果的重要因素,冷卻器接人冷卻水管時要接人高爐冷卻人水管,不要接人高爐冷卻回水管,以免降低冷卻效果。
  5 結語
  現代液壓技術廣泛應用于工農業生產中,其技術高低已成為一個國家工業發展水平的標志。液壓傳動技術正朝著高壓、高頻、快速響應、精確制導等方向發展,因而對介質的要求也越來越高,故障排除也較為困難。但液壓系統80%的故障都與液壓油有直接的關系,所以液壓介質的選用、日常的維護等就顯得十分重要,油溫受控也成為液壓設備維護的重要環節之一。在此基礎上,才能保障液壓系統穩定運轉,延長使用壽命。
  參考文獻:
  [1]王鳳喜,何強主編.液壓與氣動設備維修問答[M].北京:版社,2011.
  [2]姜繼海,宋錦春,高常識主編.液壓與氣動傳動[M].北京出版社.2011.
來源:《山東工業技術》2016年18期

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