高爐爐前液壓系統(tǒng)油溫過(guò)高淺析及整治措施

郝 明，田之虎（日照鋼鐵控股集團(tuán)有限公司，山東日照 276806）

高爐爐前液壓系統(tǒng)油溫過(guò)高淺析及整治措施

郝 明，田之虎
（日照鋼鐵控股集團(tuán)有限公司，山東日照 276806）

液壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代冶金工業(yè)中，在煉鐵高爐爐前的惡劣工況條件下，液壓工作介質(zhì)的選用維護(hù)成為液壓設(shè)備正常運(yùn)行和壽命延長(zhǎng)的必要條件。液壓系統(tǒng)對(duì)油溫變化比較敏感，特別是油溫過(guò)高會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，且?guī)?lái)諸多“并發(fā)癥”，使傳動(dòng)介質(zhì)性能發(fā)生改變，影響設(shè)備使用，導(dǎo)致故障不宜診斷。本文結(jié)合我廠爐前液壓系統(tǒng)油溫過(guò)高的原因及產(chǎn)生的危害進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的整治措施。

高爐爐前；液壓；油溫過(guò)高；危害；整治措施

1　引言

液壓傳動(dòng)機(jī)械廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)代冶金工業(yè)中，其優(yōu)勢(shì)在于體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、速度無(wú)極調(diào)節(jié)、頻繁換向、過(guò)載保護(hù)，工作平穩(wěn)等諸多優(yōu)點(diǎn)。但也存在著傳動(dòng)效率相對(duì)低，對(duì)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(guò)高對(duì)液壓系統(tǒng)的不利影響，并制定相應(yīng)的整治措施。

2　高爐爐前液壓傳動(dòng)設(shè)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(jī)械（開口機(jī)、泥炮）的動(dòng)力傳遞全部采用液壓傳動(dòng)。包括開口機(jī)旋轉(zhuǎn)，大臂升降，送進(jìn)小車前進(jìn)后退，鑿巖機(jī)沖擊鉆削，泥炮旋轉(zhuǎn)堵泥都需要液壓傳動(dòng)來(lái)完成。爐前開鐵口和堵口時(shí)，開口機(jī)和泥炮與鐵水有短暫的接觸和較長(zhǎng)時(shí)間的鐵水烘烤，致使設(shè)備內(nèi)儲(chǔ)存的油液油溫極具攀升，導(dǎo)致液壓元件老化損壞和故障頻發(fā)。

3　液壓系統(tǒng)油溫過(guò)高的危害

（1）油溫升高，油液的粘性降低，液壓元件及系統(tǒng)內(nèi)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(diào)好的系統(tǒng)壓力及流量發(fā)生變化，影響工作穩(wěn)定性，甚至導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行。

（2）油溫升高粘度降低后，使得液壓傳動(dòng)設(shè)備的相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間的潤(rùn)滑油膜變薄，這樣會(huì)增加液壓元件運(yùn)動(dòng)副之間的磨損，增多油液的雜質(zhì)含量污染油液，導(dǎo)致卡閥等設(shè)備故障。

（3）油溫升高使得液壓元件產(chǎn)生熱變形，液壓閥類元件受熱后膨脹，改變?cè)械难b配精度，配合間隙減小，影響閥芯移動(dòng)，增加磨損，甚至造成卡閥，導(dǎo)致液壓閥作用失效。

（4）油溫升高使油液汽化水分蒸發(fā)，易使液壓元件產(chǎn)生汽蝕，加快油液氧化變質(zhì)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(xì)縫，導(dǎo)致液壓閥失效，影響設(shè)備正常工作。

（5）油溫過(guò)高會(huì)使密封裝置迅速老化變質(zhì)，喪失密封性能，使液壓系統(tǒng)嚴(yán)重泄漏，導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常使用。

4　液壓系統(tǒng)油溫過(guò)高的原因及整改措施

引起油溫過(guò)高的因素有很多，有些是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷造成的，有些是液壓設(shè)備日常操作維護(hù)不當(dāng)造成的?？偨Y(jié)歸納為以下幾個(gè)方面：

4.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面

（1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)中沒(méi)有泄荷回路，停止工作時(shí)液壓泵仍在高壓溢流，尤其對(duì)于爐前這類高壓大流量和速度要求變化較大的系統(tǒng)，高壓溢流極易造系統(tǒng)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(guò)遠(yuǎn)程操作箱控制電磁換向閥換向達(dá)到得電溢流失電卸荷的效果。卸荷油液經(jīng)冷卻器冷卻回油箱，能達(dá)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(shè)計(jì)應(yīng)考慮到系統(tǒng)具體工況條件，要注意到液壓系統(tǒng)的發(fā)熱情況，工作壓力是高壓還是低壓，是持續(xù)工作還是間斷工作等，應(yīng)使油箱有足夠的散熱空間。作為維修人員雖然不能設(shè)計(jì)油箱，但上述因素還是要為設(shè)計(jì)方交接清楚。

（3）油管使用過(guò)細(xì)過(guò)長(zhǎng)，彎曲過(guò)多曲度變化大，截面變化頻繁等造成油在管道內(nèi)能量損失過(guò)大。

整改措施：經(jīng)過(guò)計(jì)算合理選用油管內(nèi)徑，擇大選取管徑，盡量減少鋪設(shè)油管長(zhǎng)度和彎曲度，減少油液在管道中的受阻程度。鋪設(shè)管路時(shí)盡量遠(yuǎn)離爐前鐵溝渣溝等高溫區(qū)域，避免與高溫?zé)嵩粗苯咏佑|。

（4）由于爐前溫度過(guò)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(nèi)儲(chǔ)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(zhì)程度，粘度降低，油粘膜變薄，液壓元件接觸表面磨損嚴(yán)重；高溫致使密封元件加速老化，內(nèi)泄增大，影響泥炮的保壓效果，可能導(dǎo)致生產(chǎn)事故，發(fā)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(chǔ)蓄水槽箱，外接循環(huán)冷卻水管，這樣冷卻水能很好的阻隔鐵水烘烤炮身，并通過(guò)循環(huán)冷卻把吸收鐵水的熱量帶走，保證炮身內(nèi)油溫不過(guò)熱。

（5）液壓系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，為了節(jié)省能源，常采用各種手段進(jìn)行節(jié)能。但如果這些手段未能使液壓系統(tǒng)按照正常設(shè)計(jì)狀態(tài)運(yùn)行，也會(huì)造成油溫升高。例如爐前液壓站冷卻系統(tǒng)常規(guī)為了節(jié)能降本都是通過(guò)柱塞泵高壓溢流控制設(shè)備運(yùn)作，低壓卸荷進(jìn)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(dá)不到預(yù)期的冷卻效果。

整改措施：由于螺桿泵適用于低壓系統(tǒng)，并卻自吸能力強(qiáng)，流量均勻連續(xù)，振動(dòng)小，噪音低，結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)，安裝保養(yǎng)容易等特點(diǎn)，可以通過(guò)螺桿泵傳輸油液，為液壓站油箱單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)冷卻系統(tǒng)，這樣與生產(chǎn)用泵互不影響，還能達(dá)到很好的冷卻效果。

4.2液壓設(shè)備日常操作維護(hù)方面

（1）油箱中油位較低時(shí)，液壓系統(tǒng)中沒(méi)有足夠的油液滿足系統(tǒng)循環(huán)和冷卻，使系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)被帶走，使油溫升高。

整改措施：及時(shí)補(bǔ)充油液，理論上油面高度為油箱高度80%時(shí)的容積較為適宜。

（2）所選用的液壓油的品種及黏度等級(jí)不符合要求，或不同品種的液壓油混用，造成液壓油黏度過(guò)低過(guò)高或使油品原油的性能發(fā)生變化。

黏度過(guò)大，油液流動(dòng)的內(nèi)摩察力變大，產(chǎn)生熱量大，溫度升高；黏度小，黏度特性降低，泄露增加，油溫升高?？恳簤河蜐?rùn)滑的運(yùn)動(dòng)表面油膜難以形成，相對(duì)運(yùn)動(dòng)副表面的油膜易被破壞，增大運(yùn)動(dòng)副之間的阻力，磨擦損失增加，導(dǎo)致油溫升高。

整改措施：1）合理選用油液的品種。一般選擇設(shè)備廠家推薦的油品。對(duì)于環(huán)境惡劣、長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷作業(yè)、換油時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)選用性能較好的抗磨液壓油，目前我廠高爐爐前使用L-HM46#抗磨液壓油。L-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(qiáng)度，降低摩擦和磨損，有良好的潤(rùn)滑性、防銹性和抗氧化安定性，適用于中、高壓液壓系統(tǒng)，適用溫度10-60℃。2）由于爐前設(shè)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(bǔ)油。油液不斷更新，這樣就不適用于“液壓系統(tǒng)油液累計(jì)工作一千多小時(shí)后換油”的說(shuō)法，可以通過(guò)定期與不定期的方式對(duì)油品進(jìn)行檢驗(yàn)，不合格時(shí)進(jìn)行整體更換。油箱注油時(shí)使用加油小車進(jìn)行加油，嚴(yán)謹(jǐn)使用手動(dòng)加油器進(jìn)行加油，避免造成油液二次污染。

（3）液壓系統(tǒng)中混入空氣，氣體融入油液中，在低壓區(qū)時(shí)會(huì)從油中有限元分析系統(tǒng)，只要輸入復(fù)雜機(jī)構(gòu)相應(yīng)的參數(shù)，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行靜力學(xué)分析、模態(tài)分析等強(qiáng)度計(jì)算，使用者無(wú)需再進(jìn)行大量的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，就可以輕松進(jìn)行復(fù)雜構(gòu)件的有限元分析計(jì)算，極大地提高了工程設(shè)計(jì)效率。

［1］何國(guó)斌等.Visual Basic 程序設(shè)計(jì)教程［M］.重慶:重慶大學(xué)出版社，2006.

［2］龔曙光等.ANSYS參數(shù)化編程與命令手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

［3］王欣等.有限元軟件ANSYS的二次開發(fā)及其與VB的連接.河北理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，Vol 26，No 4:37-39.

［4］楊創(chuàng)戰(zhàn)等.基于ANSYS二次開發(fā)的減速器箱體有限元分析系統(tǒng)的研究.機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2013，Vol 33，No 3:391-394.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.008

楊創(chuàng)戰(zhàn)（1982-），男，碩士，實(shí)驗(yàn)師，研究方向:機(jī)械力學(xué)。