液压系统的污染控制技术在济钢热连轧厂的应用

液压系统的污染控制技术在济钢热连轧厂的应用摘要：本文分析了济钢热连轧厂液压系统污染的原因，并提出了改造措施及所取得的经济效益和成果关键词：液压系统污染控制技术污染物一、问题的提出近年来，机、电、液一体化技术得到迅猛发展，在现代化大型生产线上得到广泛应用。液压系统在机、电、液一体化技术中起到承上启下的作用，液压系统能否正常稳定、可靠的运行，对整条生产线的运行起到非常关键的作用。液压系统由于其自身的特点所决定故障难以排除，据统计70－80%的液压系统故障是由液压油污染造成的。济钢1700热连轧厂是由鞍钢总承包具有自主知识产权的国内第一条生产线。共有液压系统11个，其中，普通液压系统2个，伺服系统3个，比例系统6个。一般而言，普通液压系统的清洁度等级要达到NASA8级，比例系统要求达到NASA7级，伺服系统的清洁度等级要求不低于NASA6级，要达到伺服阀的长寿命使用，系统的清洁度就要达到NASA5级以上。济南钢铁集团热连轧生产线共使用伺服阀92台，比例阀48台。如何保证液压系统的稳定运行，加强液压系统污染控制，提高液压油的清洁度十分关键。二、液压系统的污染分析及解决办法液压系统的污染是指污染物进入液压系统。归纳起来，液压系统中的污染物主要有固体颗粒（纤维）、空气、水等几种。下面分别介绍这几种主要的污染物对液压系统的危害及解决办法。2.1固体颗粒的污染固体颗粒污染物将引起液压元件失灵、堵塞、损坏和造成系统的噪音，这种情况造成的液压系统故障占总污染故障的80%左右，造成的危害最大。固体颗粒（包括纤维）会堵塞液压元件的节流孔或节流缝隙，改变液压系统的工作性能，引起动作失调甚至完全失灵，产生误动作造成事故。固体颗粒在液压缸内会加速密封件的损坏，造成液压缸内表面的拉伤，使泄漏增大，推力不足或者动作不稳定、爬行、速度下降，产生异常的声音与振动。污染物还可能引起滤网堵塞，造成液压泵的吸入困难，液压油回流不畅而产生“气蚀”、振动和噪声，堵塞严重时会因阻力过大将滤网击穿，完全丧失过滤作用，造成液压系统的恶性循环甚至系统的瘫痪。污染控制主要是解决这个方面的问题。从固体颗粒的来源来看，由系统组成时的残留、系统运行过程中生成、外来污染三个方面。2.1.1系统组成时的残留污染与控制系统组成时，由于在建设施工初期，外部条件比较恶劣，工期要求非常紧张，迫使系统组成时简化施工，酸洗、冲洗没有按照规范施工，造成残留的污染物比较多，这是国内大多数液压系统在投用初期不能正常运行的根本原因之一。我们为了杜绝这种情况的发生，严格按照：系统试水－脱脂－酸洗－中和－除锈－钝化－“吹扫”－循环冲洗（不带阀冲洗）步骤进行。经过化验，达到设计要求的清洁度等级后，再注入工作液进行（带阀）二次冲洗，二次冲洗清洁度等级达标后才可以进行下一步的调试工作。在冲洗过程中对焊接处、弯头、“变径处”等易存留杂质处敲击，便于固体颗粒的外排，冲洗装置采用“大流量紊流冲洗装置”，冲洗液的流速越大、压力越高冲洗效率越高，冲洗所用的时间越短；对于比例、伺服系统，在系统冲洗时用冲洗板代替比例阀、伺服阀，等二次冲洗清洁度等级达到设计要求时，即伺服系统达到NASA6级、比例系统达到NASA7级，才将比例阀、伺服阀安装到位，进行调试。2.1.2系统运行过程中生成的污染与控制（1）油箱产生的固体颗粒污染物。油箱内部涂层在系统运行一段时间后会逐渐剥落或生锈产生残留污染物，这种污染物颗粒一般都比较大，极易造成泵入口滤网堵塞，造成液压泵吸入困难，缩短泵的使用寿命甚至造成泵的损坏。我们采取的措施是：油箱的制造严格按照设计规范制造；对清洁度要求较高的比例、伺服系统，采用不锈钢油箱，对普通系统的碳钢制油箱，内部涂层采用质量好、性能稳定、与所用的液压介质相容的材料；对油箱上部安装的空气滤清器定期更换，其与油箱连接的接管极易生锈，做好酸洗钝化处理，防止生锈。（2）元件磨损产生的固体颗粒污染物。液压系统运行过程中，液压元件在液流冲刷或“气蚀”的作用下会产生固体颗粒，滑阀在频繁移动过程中会产生磨屑，造成阀的淤积失效。我们采取的办法是：严格控制“气蚀”的发生，系统的温度控制在40℃－55℃之间；采用抗泡沫性能好的壳牌tellus46抗磨液压油，每月化验一次，严格控制液压油的PH值、粘度指标，确保液压油具备良好的润滑、抗氧化、抗泡沫性能及防锈功能；采用高过滤精度、过滤比（β5≥1000）、纳污能力强的pall过滤器滤芯。2.1.3外来污染物的污染与控制外来污染物造成油液的污染，主要有油箱周围的卫生状况不好，油箱上部的元器件损坏而使液压油与外部直接接触；更换液压元件时没有进行必要的清洗保护等都会造成外来污染物对系统的污染。我们采取的办法是：搞好液压站的卫生和通风，每个液压站都安装一台轴流风机，一台冷风机，灰尘及时清理；更换液压元器件时，在清洁无尘的环境对所更换的元器件进行检查和清洗，对系统“开口”处要采取防尘措施；准备上线的元件经过试验台的检验合格；严格灌输新油“不干净”的思想，将新油加到备用油箱，利用备用油箱的过滤系统将油液过滤到要求的精度后备用；利用的大修时间对油箱进行一次全面的清洗检查。2.2空气对液压系统的污染空气混入系统后，会造成气蚀、加速油液的氧化变质速度、系统的温度升高、系统噪音的增加。我们采取的措施是：采用容积合适的油箱，考虑到经济性，油箱的容积不小于系统流量峰值的3－5倍，保证混入液压油中的空气得到充分排除，固体颗粒也能够得到充分沉淀；油箱的形状做成截面成椭圆型，便于液压油的散热。2.3水对液压系统的污染水是造成矿物油污染、阀损坏的一个主要原因。水在矿物油中既以游离状态又以溶解状态出现。游离水能够引起油箱及液压元件表面腐蚀、加速油液氧化和增加酸值，系统在冬季低温运行时，游离水会结成冰晶，而堵塞“节流口”引起元件失灵造成大的事故。以溶解状态出现的水会造成油液的乳化，降低元器件的润滑性能，使系统泄漏增加，元件寿命降低。我们采取的措施是：查找进水点，更换损坏的板式换热器、在“水淋”环境下的液压缸采取增加防水罩等防水措施；利用油箱下部的放水点将游离水放出；利用hydac公司生产的真空式油水分离机将“溶解水”分离。三、经济技术指标通过采取以上措施，济钢集团热连轧生产线运行一年，和国内同类型1700热连轧相比，平均年节约伺服阀12台，每台价格6.75万元；比例阀9台，每台价格2.76万元，合计节约备件费用12*6.75万元+9*2.76＝105.84万元。整条生产线油箱容积105M3，按照国内同类型生产厂的常规做法，在大修时要全部更换液压油，经过一年的运行，我们在大修时，因为系统进水，只更换了卷取液压系统的液压油，计15M3，其余90M3没有更换，年节约材料费用为90M3*0.85t/M3*1.58万元/t＝120.87万元。两项合计节约105.84+120.87＝226.71万元。因为油的清洁度达标，故障停机时间和国内同类型生产厂相比，平均每月减少3.5小时，06年下半年，每小时生产390吨左右的钢卷，按照每吨钢卷400元的经济效益计算，年创造的经济价值是3.5*390*400*12＝6552000元＝655.2万元。以上合计，年创造的经济效益：226.71+655.2＝881.91万元/年。参考文献：[1]王凤喜.液压与气动设备维修问答.北京：机械工业出版社，2004[2]李兴中.液压设备管理维护手册.上海.上海科技出版社，1996[3]李福义.液压技术与液压伺服系统.哈尔滨.哈尔滨工业大学出版社，1995[4]王春行.液压控制系统.北京.机械工业出版社，1999