港口机械液压系统的主动维护

港口机械液压系统的主动维护摘要介绍设备主动维护的理念，通过对港机液压系统污染度控制及液压油合理更换周期的研究，提出了对港机液压系统实施主动维护的方法和标准。一、主动维护理念及意义主动维护是继事后维修、定期维修、状态维修后国际上近年来提出的一种新的设备管理理念，其定义是：对导致设备损坏的根源问题采取措施，从而有效地防止失效的发生，延长设备的使用寿命。设备主动维护与几种维修方式相比：事后维修是当机器损坏，发生故障，设备不再工作时才进行的维修，由于没有定期的维修计划，易造成意外停机，设备损坏严重，维修费用高。定期维修是依据设备生产厂家推荐的周期或以前的管理经验定期拆卸，检查设备、更换部件及油液。它能有效防止设备的突发失效，比事后维修节约，但难免发生过剩维修。状态维修是通过振动监测、油质分析、性能检测等技术手段，对设备工作状态进行监测，并预测可能发展的趋势。当出现工况异常时，借助于有效的手段对故障进行诊断，用诊断的结果来指导维修。这样，使维修工作得以有目的地进行，有效避免突然停机，可使维修工作在尽可能小的范围内进行，是针对问题的征兆采取行动。主动维护则是在磨损之前，针对根源问题采取的措施，有效地控制磨损及失效发生，从而可将修理周期大幅度延长。主动维护与维修相比，是主动与被动、事前与事后的关系，因此，主动维护不但为设备可靠运行提供保障，同时可大幅度降低维修成本。据国外有关资料统计，主动维护的成本远远低于其它维修方式。二、港机液压系统实施主动维护的原因1．随着港口生产任务量迅猛增长，要求装卸机械的使用高效率，并提出了在线故障“0”目标管理。因此，传统的维修方式难以满足装卸生产的要求。2．在港口机械中，液压系统的造价占总机的1/3左右，而高精度的液压零件一旦磨损，修复性极差，必须更换新元件。因此，保证液压系统的使用寿命及可靠性，在设备管理中有着举足轻重的作用。3．随着液压技术的发展，液压元件的设计越来越趋于合理，只要加强液压系统维护，液压系统的主要元件将与整机达到同寿命。为了满足港口生产的要求，应采取先进的设备管理模式。天津港首先针对港机液压系统主动维护的内容与方式进行了探索与实践，开展了课题研究。三、港机液压系统常见故障形式港口机械液压系统在使用中经常出现的故障主要表现为以下三种形式：1．突发失效当一个大颗粒进入泵或马达时，其结果可能使泵或马达完全卡死。在一个滑阀中，进入一个大颗粒能阻止阀芯完全关闭。当一个阀的控制节流孔被一个大颗粒堵住时会出现突然失效，例如一个阀体可能因为细小淤泥而无法工作等。2．间歇失效由于液压油中的颗粒妨碍了阀座的正确归位所致。例如，如果阀座很硬，使颗粒不能嵌入其阀座，则当阀再次打开时该颗粒可能被冲走，以后另一个颗粒可能再次阻碍该阀座的完全关闭并被冲走，于是出现了间歇失效。3．退化失效是磨料磨损、腐蚀、气蚀、混气、冲刷磨损或表面疲劳的结果。每一种都使系统元件中内泄漏增加，这就降低其效率或精度，最终导致液压系统的突发故障。追究上述三种港机液压系统失效的原因，主要是因为液压油的固体颗粒和液压油老化衰变造成的。液压油作为液压系统中动力传递的介质，不但要有良好的润滑性、抗氧化安定性、粘温性等性能，还要求油液具有较高的清洁度。因此，保证油质、防止液压系统的污染是对港机液压系统进行主动维护的关键。四、课题研究为了解不同机型液压油的老化变质规律及与污染变化的关系，筛选出具有实际指导意义的液压油质量监测项目，制定港机液压油的报废标准和液压油滤清器的更换周期，确定不同机型液压油清洁度及控制方法。天津港务局科技设备处立项“港机液压系统污染度控制及液压油合理更换周期的研究”课题，组织全局10余名润滑技术人员，选定局6种20部港口主力机械和3艘全回转拖轮、1艘起重船，参考SH/T0599-94L-HM液压油换油标准，另外加入含铁量、介电常数和清洁度三个项目，进行了液压油8个项目指标的跟踪监测。经两年时间的跟踪监测（试验设备平均运行情况见表1），共取得2028个检测数据和1968个污染测试数据。试验结果：1．粘度最大粘度变化小于7%，距粘度变化±15%报废指标有很大的使用潜力。2．酸值所有试验的港机设备其酸值变化缓慢，直到最后换油时，均未超过换抽指标的1/2。3．色度从试验开始到结束，色度变化均未超过二级。4．水分正常使用的港机，随使用台时的增加基本上保持不变，充分说明正常使用的港机设备液压油的变质与水分关系不大。5.铜片腐蚀从试验开始到结束腐蚀程度均未超过一级，而报为指标为2a。6．介电常数很难反映液压油的变质，所以介电常数作为液压油质分析指标意义不大。7．清洁度在试验中变化较为敏感，随着运行台时的增加，不同尺寸的颗粒（2μm、5μm、10μm、15μm）变化明显，因此在监测中此项目最具有实际意义。8．含铁量含铁量增长速率与清洁度等级有一定的关系，液压系统中清洁度高的含铁量增加速率较低，而清洁度等级低的含铁量增加速率较高。试验结果表明，正常使用的港口机械除清洁度之外，油品的其它各项指标变化缓慢。油品清洁度与含铁量关系密切，清洁度等级高的含铁量增加速率较低，而清洁度等级低的含铁量增加速率较高。根据其它指标推算，只要在保证港机液压系统清洁度的情况下，其液压油的使用寿命将延长3~4倍。因此，控制液压系统目标清洁度是港口机械液压系统维护的主要内容。五、港机液压系统主动维护措施1．确定港机液压系统目标清洁度确定目标清洁度，主要根据液压系统中所使用元件的种类和液压系统的工作压力，在液压系统中满足敏感元件的清洁度即代表了系统的目标清洁度。部分港口机械保养技术说明书给出了液压系统目标清洁度，而有些港口机械没有给出其所需目标清洁度，这就要求通过油品清洁度的跟踪监测，考查该机滤材过滤精度，根据港机液压系统压力和系统中敏感元件合理制定相应的目标清洁度等级。天津港通过对港口主力机械的跟踪（油箱取样）研究，确定了部分港机液压系统清洁度等级，见表2。2．保证液压系统目标清洁度的措施(1)加注新油及更换油品由于新油的清洁度达不到使用要求，因此，新油必须通过高精度的过滤机过滤后注入液压系统。为此，天津港各大装卸公司在局统一部署下，各自建立了设备主动维护中心，使用高精度过滤机，实现了全封闭、自动计量加注液压油，不仅提高了油品的清洁度，而且提高了设备保养效率，阻止污染物进入液压系统。另外，使用时间较长的老旧港口机械，系统内部积聚了大量的细小污染物（油泥），因此，根据液压系统污染情况，结合油品更换适时对液压系统进行冲洗。冲洗可使用低粘度油液或在提高温度的情况下以高流速使用系统油液，并监测系统清洁度水平，直到接近系统目标清洁度为止。(2)液压系统的密封正常使用的机械设备外界污染主要是通过加油口、油箱通气孔、活塞防尘密封圈进入系统内部。因此，在日常维护中，要保证油箱盖密封良好，通气口应配有隔离式通气过滤器或采取其它方式防止空气中的灰尘进入系统。活塞杆防尘密封圈的作用是清除附着在活塞杆上的灰尘及杂物。设备在作业中，若大颗粒物质直接撒落到活塞杆上会造成活塞杆表面损伤，再随活塞杆伸缩损坏活塞杆密封圈，使其密封失效，造成漏油。因此，应采取适当措施，防止尘土和污物直接落入活塞杆上。(3)液压系统检修液压系统进行维修时，系统打开就有了污染物侵入的机会，因此，系统维修过程中要注意防尘与密封，禁止在污染场合进行维修。(4)选择优质滤清器液压系统设计自身难以达到清洁度标准时（见表3，同运行1000h不同机械液压油中的固体颗粒数相差10倍），首先考虑更换优质滤清器，取代原机滤清器，改善滤清效果。(5)液压油的机外过滤机外过滤是利用滤油机通过外循环对在用的液压油进行过滤净化。通过港机液压系统的机外过滤，能弥补部分港机液压系统过滤装置的过滤精度和纳污能力不足的缺陷。国产设备和一些老旧设备液压系统，根据对在用液压油清洁度的测试，当系统达不到目标清洁度时，用适当精度的过滤机对液压油实行机外过滤较为合理。对没有条件对液压油进行清洁度跟踪的单位可实行定期机外过滤。过滤周期按液压系统滤清器更换周期的二分之一时间或与滤清器同步进行。另外，在对液压系统进行机外过滤中一定要注意使用过滤精度合格（2~5μm）的滤油机，如果选择了过滤精度较差的滤油机过滤油液，不但达不到油液清洁的目的，还有可能造成油品的再次污染。3．制定滤芯更换周期虽然购入的港机设备附有一定的液压系统的保养资料，但是随着作业环境、保养条件的变化，其原始保养资料提供的滤芯更换周期应随之改变。天津港实行了液压油的定期机外过滤，使油中大部分污物被清除掉，从而延长了设备滤芯的寿命。滤芯最佳的更换时机应为系统颗粒数出现明显增长趋势之前。因此，要确定更为合理的更换周期，就需要对液压油中的各类污染物进行定期监测。表4是天津港对部分港机液压油及滤芯更换周期的试验结果。4．实现液压油的按质更换实现液压系统油品的按质更换既能最大限度地发挥液压油的使用潜力，又能保证减少系统的磨损。因此，是最科学的换油方式。但是要想实现液压系统的按质换油，关键是从众多的监测项目中筛选出能反映不同机型液压油老化变质规律的监测项目。天津港通过对液压油使用过程8项监测指标的分析，探索出了不同机型液压油老化变质规律及与污染变化的关系，从中筛选出能够反映油质老化衰变的、与液压油污染紧密相关的、具有实际指导意义的化验项目（见表5），实现液压油的合理更换。六、结束语保证液压油使用中的质量和液压系统的清洁度是对液压系统实行主动维护的主要内容。天津港完成的“港机液压系统污染度控制及液压油合理更换周期的研究”课题为液压油按质更换、滤芯的更换、液压油的机外过滤提供了科学依据，同时制定的《港机液压系统保养标准》规范了港机液压系统主动维护工作，在运行中将越来越显示其作用。设备可以根据需要选择不同的维修方式，而主动维护则是对应每种维修方式实施前要抓的关键性工作，实施主动维护的设备可使修理周期大幅度延长，故障率降低，提高设备运行的可靠性，获得最佳的经济效益。