1700mm冷軋機(jī)低壓液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)的分析改進(jìn)

黃曉華（中鋁公司西北鋁加工廠，甘肅　定西　748111）

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1700mm冷軋機(jī)低壓液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)的分析改進(jìn)

黃曉華
（中鋁公司西北鋁加工廠，甘肅定西748111）

摘要：本文通過(guò)對(duì)我單位1700mm冷軋機(jī)低壓液壓控制部分工況的分析，鑒于原來(lái)所用HM-46抗磨液壓油外泄漏造成的設(shè)備故障處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)及頻繁再生造成的不利影響及存在問(wèn)題，通過(guò)必要改進(jìn)，用設(shè)備軋制所用工藝潤(rùn)滑油替代原有設(shè)計(jì)工作介質(zhì)的可行性及效果。

關(guān)鍵詞：工藝潤(rùn)滑油；液壓油外泄；改進(jìn)措施；效果

0　引言

￠400/￠1000*1700mm冷軋機(jī)是我單位主要生產(chǎn)設(shè)備，系國(guó)內(nèi)某公司設(shè)計(jì)制造，用于1000，3000，5000，8000鋁及鋁合金板帶材的生產(chǎn)。設(shè)備龐大的液壓組成部分和眾多的管件，極易造成系統(tǒng)的跑冒滴漏。外泄的HM-46抗磨液壓油會(huì)使軋制用工藝潤(rùn)滑油粘度的增高及光澤度發(fā)生變化，改變工藝潤(rùn)滑油的物理化學(xué)指標(biāo)，從而對(duì)影響工藝潤(rùn)滑油的使用壽命和所生產(chǎn)產(chǎn)品的外觀。

1　抗磨液壓油外泄對(duì)工藝潤(rùn)滑油的污染及影響

￠400/￠1000*1700mm鋁帶冷軋機(jī)工藝潤(rùn)滑油由煤油作為基礎(chǔ)油，加入其它一些必要的添加劑組成。設(shè)備其它部位所用的一些高粘度機(jī)械油進(jìn)入其中會(huì)對(duì)其工作性能造成影響，會(huì)在鋁帶材表面會(huì)形成缺陷。盡管現(xiàn)在的退火工藝采用先進(jìn)的負(fù)壓退火裝備力爭(zhēng)將鋁板表面油漬排除，但高粘度機(jī)械油在鋁帶材表面粘附力較強(qiáng)，負(fù)壓退火只能減輕可但仍然使鋁帶材表面產(chǎn)生油斑。在實(shí)際生產(chǎn)中，為保證其性能指標(biāo)，必須進(jìn)行沖淡或?qū)ｉT的油再生設(shè)備進(jìn)行處理。增加了工藝潤(rùn)滑油的消耗量及再生過(guò)程中的直接及間接損失，我單位盡管為6臺(tái)軋機(jī)新增配套了專門用于取出工藝潤(rùn)滑油中重油（齒輪油和液壓油）的油再生裝置來(lái)解決齒輪油和液壓油泄漏對(duì)工藝潤(rùn)滑油造成的污染，但分離出的重油（液壓油和齒輪油）因無(wú)專用設(shè)備無(wú)法進(jìn)一步處理，只作為廢油處理，泄漏的液壓油仍舊增加了維護(hù)成本和維護(hù)量，同時(shí)軋制油的再生本身將會(huì)增加設(shè)備費(fèi)用、能源費(fèi)用及人工成本。

2　工藝潤(rùn)滑油做介質(zhì)時(shí)對(duì)液壓工作部件工作性能的不利影響

為能正常運(yùn)動(dòng)，液壓工作部件理論上均存在配合間隙，液壓元部件的內(nèi)部泄漏與工作壓力、系統(tǒng)工作介質(zhì)直接相關(guān)。由于該設(shè)備工藝潤(rùn)滑油的粘度在1.8mm2/s（40℃）左右，是HM-46抗磨液壓油的1/25，粘度的下降會(huì)增加工作部件內(nèi)部及外部滲漏量。

帶壓力的抗磨液壓油在工作過(guò)程中主要將壓力能轉(zhuǎn)換為推動(dòng)外部其它機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)機(jī)械能，同時(shí)起到對(duì)工作部件內(nèi)部減小摩擦的作用。因工藝潤(rùn)滑油粘度低相比抗磨液壓油而言，在運(yùn)動(dòng)部件間隙中成膜能力差，顆粒性物質(zhì)進(jìn)入液壓控制元件及執(zhí)行元件時(shí)，會(huì)增加作為控制元件的控制閥、執(zhí)行元件的油缸和油馬達(dá)及動(dòng)力元件的油泵的磨損。磨損的增加會(huì)對(duì)控制閥、液壓缸和馬達(dá)及液壓泵的壽命產(chǎn)生影響。因此使用工藝潤(rùn)滑油介質(zhì)的液壓控制系統(tǒng)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)工作介質(zhì)的過(guò)濾，確保其過(guò)濾精度在10μm左右。

由流體力學(xué)計(jì)算公式可知，在過(guò)流面積一定的情況下，液體流量與過(guò)流口兩端壓差成正比，與過(guò)流流體的粘度成反比例，在工作介質(zhì)粘度減小時(shí)，在工作部件內(nèi)部泄漏量及外部的泄漏將不同程度的增加。為減少流量和壓力損失，在滿足軋機(jī)低壓控制部分正常工作的情況下，應(yīng)將工作壓力設(shè)定到可能的最低壓力。

軋制油對(duì)密封件材質(zhì)要求相對(duì)較高，經(jīng)查詢落實(shí)，1700mm冷軋機(jī)上大部分采用丁晴橡膠，基本能夠在 滿足工藝潤(rùn)滑油的要求。

3　工藝潤(rùn)滑油使用過(guò)程中的安全事項(xiàng)

由于液壓部分工作元部件內(nèi)部泄漏增加會(huì)使油箱溫度升高，產(chǎn)生的油霧易引發(fā)閃爆等安全問(wèn)題，因此泵站及閥站應(yīng)具有良好的通風(fēng)，泵站冷卻器冷卻能力應(yīng)在原基礎(chǔ)上提高50%以上。

4　在1700冷軋機(jī)上可使用煤油介質(zhì)的液壓系統(tǒng)——低壓液壓系統(tǒng)

￠400/￠1000*1700mm鋁帶冷軋機(jī)液壓控制部分由壓上控制部分、彎輥控制部分、低壓控制部分、開(kāi)卷對(duì)中控制部分組成。在該設(shè)備中，壓下控制部分、彎輥控制部分及對(duì)中控制部分液壓控制及執(zhí)行元件少，工作壓力高，管路基本采用不銹鋼鋼管焊接而成，管路接頭少，泄漏點(diǎn)少。從實(shí)際維護(hù)情況來(lái)看，發(fā)生液壓油泄漏的頻率相對(duì)較少，對(duì)軋制油的造成的污染也相對(duì)較少，仍應(yīng)使用合適粘度的液壓油。低壓液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件中共有油缸60多個(gè)，液壓馬達(dá)7個(gè)。該控制部分管路龐多，管路連接點(diǎn)多，大部分處在軋機(jī)地坑里，發(fā)生泄漏時(shí)不易發(fā)現(xiàn)和查找，發(fā)現(xiàn)后因空間狹窄，也不易處理，特別是滲漏性質(zhì)的小泄漏發(fā)現(xiàn)處理都較為困難。該系統(tǒng)抗磨液壓油的外泄是污染工藝潤(rùn)滑油的主要因素及故障高發(fā)點(diǎn)。從2007年及2008年的實(shí)際統(tǒng)計(jì)情況來(lái)看，該系統(tǒng)每月液壓油的泄漏消耗基本在850kg左右，同時(shí)因處理泄漏每月停機(jī)近20個(gè)小時(shí)，幾乎班班都在處理泄漏，在嚴(yán)重污染工藝潤(rùn)滑油的同時(shí)，造成了生產(chǎn)成本的提高和故障率的提高。低壓液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力最高為11MPa，因此在低壓液壓系統(tǒng)使用工藝潤(rùn)滑油代替液壓油是可行的。

5　使用工藝潤(rùn)油介質(zhì)時(shí)注意事項(xiàng)及相關(guān)的改進(jìn)措施

（1）在滿足設(shè)備實(shí)際工況的情況下，需將低壓控制部分工作壓力降到可能的最低值。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作壓力11MPa，根據(jù)實(shí)際使用情況，將該系統(tǒng)工作壓力下調(diào)到7—8MPa即可滿足使用要求（因原設(shè)計(jì)來(lái)料卷材重量12000kg，實(shí)際生產(chǎn)中因配套上下游設(shè)備主要產(chǎn)品為8000kg）。該系統(tǒng)3臺(tái)柱塞均使用parker高壓變量柱塞泵，工作壓力35MPa。高壓液壓元件在設(shè)計(jì)制造過(guò)程中為保證在高壓力下穩(wěn)定工作，采取了相對(duì)低壓工作元件更小的配合間隙，在低粘度工作介質(zhì)下，介質(zhì)的內(nèi)泄漏及外泄漏都會(huì)較小，從而系統(tǒng)工作效率的損失也會(huì)降低。

（2）該設(shè)備低壓控制部分中，泵站原設(shè)計(jì)循環(huán)冷卻泵為CB125—0.6，系額定工作壓力為0.6MPa的低壓齒輪泵。在采用工藝潤(rùn)滑油作為工作傳動(dòng)介質(zhì)時(shí)，將原循環(huán)泵由容積式齒輪泵改為流量較原來(lái)稍大的離心式管道泵，泵軸機(jī)械密封上密封件選用耐油性能好的氟橡膠；循環(huán)冷卻過(guò)濾器改為帶壓差發(fā)訊器的，從而當(dāng)過(guò)濾器濾芯污染到一定設(shè)定值時(shí)，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，防止濾芯堵塞，造成離心泵輸出流量減小，影響冷卻效果。

（3）將該軋機(jī)液壓低壓控制部分油箱油溫報(bào)警裝置的報(bào)警點(diǎn)下調(diào)到50℃以下。

（4）加強(qiáng)對(duì)泵站通風(fēng)系統(tǒng)的檢查，保持泵房通風(fēng)效果，從而降低泵站環(huán)境溫度及泵房油霧濃度，避免安全問(wèn)題的發(fā)生。

（5）由于該設(shè)備低壓液壓系統(tǒng)所包含的油缸數(shù)量較大，可在以后的維護(hù)中陸續(xù)更換為耐油性能更好的氟橡膠密封件以進(jìn)一步增加油缸密封工作的可靠性，防止密封件損壞造成突發(fā)性的設(shè)備故障及停機(jī)。

（6）對(duì)于該軋機(jī)開(kāi)卷和卷取機(jī)漲縮油缸所用的旋轉(zhuǎn)分配器密封件，因該部位密封件安裝在芯軸上，芯軸O形密封環(huán)與殼體之間做連續(xù)高速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)旋轉(zhuǎn)時(shí)密封件的線速度超過(guò)了O形密封圈的最高限制速度。普通的耐油橡膠密封件無(wú)法滿足其正常使用，在使用抗磨液壓油時(shí)即發(fā)生該部位密封件頻繁損壞，造成該部幾乎每周一次的損壞，增加了維修量，影響了設(shè)備的生產(chǎn)效率。為保證該處密封件的正常使用，除旋轉(zhuǎn)分配器與旋轉(zhuǎn)油缸間安裝法蘭尺寸采用原設(shè)計(jì)之外，對(duì)旋轉(zhuǎn)分配器芯軸、殼體、壓蓋、軸承及芯軸密封等其它部位重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)，密封件采用了廣研所￠45x￠30旋轉(zhuǎn)方形圈，并設(shè)計(jì)加工了專用的密封件裝配工裝后成功進(jìn)行了改進(jìn)，基本消除了該部位因密封件損壞造成的設(shè)備故障。

（7）對(duì)于該系統(tǒng)所用的液壓閥，大部分閥（電磁換向閥、減壓閥、溢流閥、單向閥節(jié)流閥、電磁減壓閥）為VICKERS公司產(chǎn)品，額定工作壓力31.5MPa，閥內(nèi)密封件為氟橡膠，工藝潤(rùn)滑油對(duì)這部分閥的正常使用不會(huì)產(chǎn)生明顯的影響。

（8）液壓馬達(dá)：該設(shè)備共用液壓馬達(dá)5件，由于液壓馬達(dá)基本處于間歇式工作狀態(tài)，改用軋制油介質(zhì)后對(duì)其壽命影響不大。也可考慮用3MC-125高壓液壓馬達(dá)做必要改動(dòng)后來(lái)替代。

（9）將該設(shè)備低壓液壓控制部分加油采用了從設(shè)備工藝油凈油泵出口的工藝潤(rùn)滑油管道通過(guò)加裝耐油球閥及高壓監(jiān)測(cè)過(guò)濾器直接接入低壓控制部分油箱的方式，減少了新加工藝潤(rùn)滑油對(duì)原設(shè)備工藝潤(rùn)滑油成分的影響。

6　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)我單位￠400/￠1000*1700mm鋁帶冷軋機(jī)低壓液壓控制部分實(shí)際工況的分析，對(duì)一些部位工作元部件改換改進(jìn)后，用軋機(jī)工藝潤(rùn)滑油代替原HM-46抗磨液壓油后，明顯減少了低壓液壓控制部分泄漏產(chǎn)生的故障處理時(shí)間，也減少了工藝潤(rùn)滑油的再生周期，取得了良好的使用效果和經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過(guò)連續(xù)多年的使用，該設(shè)備低壓液壓控制部分運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期改進(jìn)的效果。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.046