連鑄機(jī)設(shè)備液壓系統(tǒng)泄漏成因及防范

摘要：隨著鋼鐵鑄造企業(yè)的發(fā)展以及生產(chǎn)技術(shù)的不斷改進(jìn)，生產(chǎn)設(shè)備需要進(jìn)行配套更新，而對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行有效的管理和維護(hù)是企業(yè)正常生產(chǎn)的重要保證。連鑄設(shè)備在鋼鐵生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，連鑄機(jī)液壓系統(tǒng)的有效運(yùn)行直接影響到正常生產(chǎn)，因此一定要重視連鑄機(jī)設(shè)備液壓系統(tǒng)泄漏問題，對連鑄機(jī)設(shè)備液壓系統(tǒng)泄漏成因及防范措施進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：連鑄機(jī)設(shè)備；液壓系統(tǒng)；系統(tǒng)泄漏；鋼鐵鑄造企業(yè)；生產(chǎn)設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TG233 文章編號：1009-2374（2017）08-0090-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.043

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，產(chǎn)品更新速度非常快。在鋼鐵生產(chǎn)的眾多階段中，連鑄是其中較為關(guān)鍵的階段，也是半成品加工的主要過程。近年來，隨著連鑄設(shè)備的不斷更新與改進(jìn)，連鑄機(jī)設(shè)備的自動化方面得到明顯增強(qiáng)，精確度也得到了顯著的提升。由于連鑄設(shè)備的液壓系統(tǒng)故障較多，其中液壓油的泄漏是最為常見也是解決最為棘手的一個故障。液壓油的泄漏問題若未得到及時處理，一方面會對液壓設(shè)備的正常運(yùn)行造成一定的影響；另一方面也會對周圍的環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，對居民的正常生活帶來不良影響。所以，做好連鑄設(shè)備液壓系統(tǒng)泄漏防治工作則顯得尤為重要。

1 液壓系統(tǒng)的組成及原理

一般而言，連鑄機(jī)液壓系統(tǒng)主要由三部分組成：一是泵站。泵站的作用是對系統(tǒng)進(jìn)行供油，泵站有軸向柱塞泵兩臺，一臺進(jìn)行正常工作，另一臺則留作備用。軸向柱塞泵的工作壓力為20MPa。若系統(tǒng)壓力小于17MPa時，說明一臺軸向柱塞泵不能滿足實(shí)際所需，備用柱塞泵則自動啟動，以確保生產(chǎn)環(huán)節(jié)的順利實(shí)施；二是控制閥臺。共有兩套控制閥臺，這兩套控制閥臺可分別控制兩個水口油缸；三是油缸。油缸一共有三個開關(guān)，即正常開關(guān)、慢開關(guān)以及事故關(guān)閉開關(guān)，結(jié)合現(xiàn)場系統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)，油缸的三個開關(guān)可進(jìn)行自動轉(zhuǎn)換。連鑄機(jī)液壓系統(tǒng)在正常運(yùn)行過程中，可采取點(diǎn)動開關(guān)方式對水口開度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，這樣可避免人為操作失誤帶來不可估量的損失。此外，液壓系統(tǒng)通過單向節(jié)流閥對設(shè)備運(yùn)行速率進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。若出現(xiàn)停電現(xiàn)象時，系統(tǒng)會處于自動保護(hù)狀態(tài)，自動關(guān)閉滑動水口，避免泄漏現(xiàn)象的發(fā)生。連鑄機(jī)液壓系統(tǒng)如圖1所示。

2 連鑄機(jī)設(shè)備液壓系統(tǒng)密封及泄露量分析

連鑄機(jī)設(shè)備液壓系統(tǒng)的密封與泄漏是相互關(guān)聯(lián)的。現(xiàn)針對密封機(jī)理與泄漏量的影響因素進(jìn)行分析，以供相關(guān)人員在研究時提供一定的借鑒。密封的機(jī)理表現(xiàn)為如下兩個層面：一是間隙兩端壓差所造成的推力F大于液層間的內(nèi)摩擦力f；二是平面間隙與柱狀環(huán)形間隙的泄漏量與間隙大小的三次方成正比例關(guān)系，而與壓力差以及間隙長度成反比。若使用0型密封圈時，則得出的泄漏量計(jì)算公式如下：

式中：Q表示的含義是泄漏量；D代表孔徑大小；V表示運(yùn)動速度。從公式中可明顯的看出密封圈的泄漏量Q與密封圈硬度有關(guān)的函數(shù)成反比關(guān)系，而與運(yùn)動速度以及孔徑成正比例關(guān)系。當(dāng)系統(tǒng)處于相對運(yùn)行狀態(tài)時，密封圈接觸部位會形成一定的凹形小區(qū)，這時原油會從系統(tǒng)內(nèi)流入到小區(qū)內(nèi)變成高壓區(qū)，將密封圈有效推開，引發(fā)泄漏現(xiàn)象的發(fā)生。由此可知，不管從動態(tài)層面來看或者是穩(wěn)態(tài)層面進(jìn)行分析，泄漏量的相關(guān)函數(shù)都是極其復(fù)雜的。若系統(tǒng)在低溫環(huán)境下運(yùn)行時，可知泄漏量與運(yùn)動速度V的1.5次方成正比關(guān)系。由于我國技術(shù)水平有限，在該方面的研究還處于初級階段，對于一些深層次的理論還需通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入探究與分析，準(zhǔn)確掌握引發(fā)泄漏現(xiàn)象的原因，并尋求行之有效的方式加以防治，提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。

3 連鑄機(jī)設(shè)備液壓系統(tǒng)泄露的成因

3.1 連鑄機(jī)控制閥不動作而引起泄漏問題

眾所周知，連鑄液壓系統(tǒng)在長期高溫高壓環(huán)境下，原件表面在相互作用過程中會發(fā)生不同程度的磨損現(xiàn)象，致使密封圈老化脫落，再加之空氣中粉塵含量較多，加劇了液壓油的污染現(xiàn)象，最終造成液壓系統(tǒng)發(fā)生泄漏。

3.2 連鑄機(jī)液壓系統(tǒng)溫升發(fā)熱而引起泄漏

連鑄設(shè)備的液壓系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，系統(tǒng)自身會產(chǎn)生一定的熱量，再加之受熱坯輻射的影響，使得系統(tǒng)迅速升溫，若溫度超過許可范圍時，油液黏度降低，高溫的沖擊使得壓力增加，原件之間的間隙以及密封圈受熱膨脹會加大，則會引發(fā)系統(tǒng)泄漏現(xiàn)象的發(fā)生。如果油液溫度一直處于15℃以下或者低溫環(huán)境時，會影響密封圈的密封效果，因此為了最大限度防止此種現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)采取行之有效的措施加以預(yù)防。此外，若油溫高于60℃時，油液的黏度也會逐漸降低，使得油液失去原有的效果，引發(fā)變質(zhì)現(xiàn)象。油溫的不斷上升不僅會加劇間隙，造成泄漏現(xiàn)象發(fā)生，而且也會增加原件的磨損程度，縮短原件的使用壽命。

3.3 連鑄機(jī)液壓系統(tǒng)沖擊和振動而引起泄漏

一般而言，連鑄機(jī)液壓系統(tǒng)工作速率較快，相對應(yīng)的其傳遞功率也較大，在高速運(yùn)行狀態(tài)下，系統(tǒng)也會受到強(qiáng)烈的沖擊力與劇烈的振動現(xiàn)象，造成配件松動、焊接裂縫加大等問題層出不窮，縮短了系統(tǒng)的使用年限，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。當(dāng)前，通過分析可知造成液壓沖擊泄漏的原因主要表現(xiàn)為如下三種：一是密封圈失去原有效果而引發(fā)的泄漏問題；二是原件在強(qiáng)烈的沖擊摩擦下，受到一定的損傷，致使強(qiáng)度降低而引發(fā)的不良現(xiàn)象；三是接頭與法蘭連接不牢固所造成的泄漏現(xiàn)象。液壓沖擊經(jīng)常出現(xiàn)在變速、變壓等情況下，液壓沖擊會使得設(shè)備處于超負(fù)荷運(yùn)作狀態(tài)，造成內(nèi)部原件磨損加劇，長此下去造成原油泄漏，使系統(tǒng)無法正常工作。

4 連鑄機(jī)設(shè)備液壓系統(tǒng)泄露的防范對策

4.1 避免因控制閥不動作而導(dǎo)致泄漏

針對控制閥不動作而造成的泄漏問題，采取的主要防范對策如下：一是如果是減壓閥發(fā)生泄油事故，則可重新更換新的閥芯。若閥芯堵塞，工作人員可將其拆卸并對內(nèi)部進(jìn)行徹底清理，確保內(nèi)部無雜物存在；二是若控制閥轉(zhuǎn)換方向失靈，可在確保無滲油的情況下，增加外力回復(fù)，如果仍處于不動作狀態(tài)，則可更換控制閥；三是對流量閥設(shè)定位置與運(yùn)行速率進(jìn)行觀察，如若出現(xiàn)故障應(yīng)及時進(jìn)行修理。為了避免觸電等現(xiàn)象的發(fā)生，可先將電動控制操作更改為手動操作，然后將泵先導(dǎo)溢流閥的二位四通換向閥進(jìn)行轉(zhuǎn)化，確保系統(tǒng)壓力處于可控范圍內(nèi)，最后關(guān)閉缸球閥門，將手控?fù)Q向閥前進(jìn)回油球閥打開并迅速轉(zhuǎn)換到手動控制操作，以保證生產(chǎn)流程的順利實(shí)施。

4.2 減少因液壓系統(tǒng)發(fā)熱引起的泄漏

連鑄機(jī)設(shè)備液壓系統(tǒng)在運(yùn)行中，如果液壓油溫度超過允許值，會造成油液黏度迅速降低，引起油液變質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)生。系統(tǒng)長期處于高溫運(yùn)行狀態(tài)下，使得系統(tǒng)出現(xiàn)內(nèi)部壓力增加、密封圈受熱膨脹等問題，造成液壓系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。因此為了最大限地避免因液壓系統(tǒng)發(fā)熱所引起的泄漏問題的發(fā)生，可從液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)層面進(jìn)行改進(jìn)：一是要采取有效的方式盡可能降低熱源；二是要做好液壓系統(tǒng)的散熱工作，確保室內(nèi)通風(fēng)狀況良好；三是還要防止其他氣體混入到系統(tǒng)油液中，造成油液污染現(xiàn)象的發(fā)生；四是應(yīng)限制閥內(nèi)油液流速，所選擇的泵與閥的額定流量應(yīng)與缸速完全匹配，這樣才能降低流失現(xiàn)象，保證系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

4.3 通過維護(hù)液壓系統(tǒng)來減少沖擊和振動

連鑄機(jī)設(shè)備液壓系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，若發(fā)生劇烈的振動或者沖擊現(xiàn)象，會影響設(shè)備的正常運(yùn)行，而且也會使管路內(nèi)流動的液體換向過快，造成設(shè)備內(nèi)部壓力急劇增大，引發(fā)接件、法蘭等原件發(fā)生松動現(xiàn)象，導(dǎo)致液體出現(xiàn)不同程度的泄漏。針對此種情況，采取如下措施加以防范：一是使用減震支架對管子進(jìn)行必要的加固處理，盡可能降低系統(tǒng)振動對管子所帶來的不良影響；二是選擇一些減振元件比如帶阻尼的換向閥等，降低系統(tǒng)沖擊時對設(shè)備造成的傷害；三是減少管接頭的使用。一般而言，可選擇金屬軟管或者焊接鏈接的方式來降低管內(nèi)壓力，提高設(shè)備的運(yùn)行效率。

5 結(jié)語

總而言之，連鑄機(jī)液壓系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，若發(fā)生泄漏現(xiàn)象則一方面會對周圍的環(huán)境造成嚴(yán)重的影響；另一方面也會對設(shè)備的安全運(yùn)行造成一定的威脅。因此，采取有效的方式對液壓系統(tǒng)泄漏問題進(jìn)行處理則顯得尤為重要。但考慮到液壓系統(tǒng)構(gòu)造復(fù)雜，引發(fā)泄漏現(xiàn)象的因素也是多種多樣，因此相關(guān)企業(yè)應(yīng)強(qiáng)化液壓系統(tǒng)的日常維修與保養(yǎng)工作，盡可能降低泄漏現(xiàn)象的發(fā)生，提高設(shè)備的運(yùn)行效率。

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作者簡介：高紫文（1981-），男，山東章丘人，山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司機(jī)械動力部工程師，研究方向：冶金設(shè)備管理。

（責(zé)任編輯：王 波）