間歇式造氣油壓系統(tǒng)的常見故障及解決措施

趙 海

(云南云天化股份有限公司紅磷分公司，云南開遠(yuǎn) 661600)

云南云天化股份有限公司紅磷分公司80 kt/a 合成氨裝置于1997年7月開工建設(shè)，造氣采用間歇式氣化工藝，初期建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)30 kt 合成氨，裝置于1999年9月投產(chǎn)，所生產(chǎn)的合成氨作為生產(chǎn)磷復(fù)肥的中間原料。為保證磷酸銨裝置生產(chǎn)所需的合成氨能長(zhǎng)期、穩(wěn)定供應(yīng)，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，紅磷分公司于2001年12月完成了合成氨裝置“3改8”改造工程，即合成氨裝置的生產(chǎn)能力由年產(chǎn)30 kt提升到年產(chǎn)80 kt。2012年，因焦炭?jī)r(jià)格不斷上漲，紅磷分公司為降低成本，又進(jìn)行了原料路線及系統(tǒng)的優(yōu)化改造。通過(guò)這幾年不斷地優(yōu)化和技術(shù)改造，該裝置在節(jié)能降耗、污染治理及廢物綜合利用等方面取得了較大成效。

在間歇式造氣系統(tǒng)中，油壓系統(tǒng)在生產(chǎn)過(guò)程中處于核心位置，但經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)油壓波動(dòng)大、油溫過(guò)高、液壓油污染及噪聲較大等不穩(wěn)定性因素，出現(xiàn)故障的次數(shù)也較多。筆者結(jié)合紅磷分公司合成氨裝置造氣油壓系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)解決措施進(jìn)行了探討。

1 造氣油壓系統(tǒng)的構(gòu)成

紅磷分公司合成氨裝置造氣油壓系統(tǒng)由油泵站、蓄能器、控制元件、傳動(dòng)介質(zhì)和執(zhí)行部件等5個(gè)部分構(gòu)成[1-2]。目前，使用的油壓系統(tǒng)油泵額定流量為135～147 L/min，油壓總管通徑的直徑為76 mm，各分支油管通徑的直徑分別為57 mm、32 mm、25 mm。電磁閥和電動(dòng)換向閥控制系統(tǒng)閥門的開啟關(guān)閉，小閥門(DN100 mm～DN250 mm)的開啟關(guān)閉時(shí)間為2.0～2.5 s，大閥門的開啟關(guān)閉時(shí)間為2.5～3.0 s；蓄能器前期容積為40 L，改造后的容積為100 L(油壓較為穩(wěn)定)，液壓油缸大部分使用緩沖油缸[3-4]。液壓油使用的是68#抗磨液壓油。

2 油壓系統(tǒng)常見故障的原因及解決措施

2.1 油壓波動(dòng)大

2.1.1 油壓波動(dòng)大的原因分析

紅磷分公司合成氨裝置造氣油壓系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)油壓波動(dòng)大的現(xiàn)象，最高時(shí)波動(dòng)值在2.5～4.2 MPa之間，這已成為合成氨裝置造氣系統(tǒng)的一大隱患，主要有以下幾個(gè)原因。

(1)油壓系統(tǒng)存在進(jìn)回油竄油的現(xiàn)象。因蓄能器內(nèi)膽存在泄漏現(xiàn)象，所以不能形成正常的緩沖作用。

(2)液壓油泵長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，油泵齒輪會(huì)產(chǎn)生磨損或汽蝕，因此導(dǎo)致困油，從而產(chǎn)生流量不均、油泵抽空等現(xiàn)象，并產(chǎn)生震動(dòng)和噪聲。

(3)油泵和油壓管道的施工。對(duì)于齒輪油泵的施工安裝，必須注意油泵吸入口離油位的安裝高度。油位吸入口離油位的距離越小，越會(huì)形成汽蝕現(xiàn)象，造成油泵不能正常打壓。

(4)油泵站的溢流閥不正常溢流。溢流閥的工作狀態(tài)和性能會(huì)影響油壓系統(tǒng)的油壓。

(5)污染物嚴(yán)重堵塞油過(guò)濾器，會(huì)導(dǎo)致油壓波動(dòng)大、油泵不打壓，最終影響造氣系統(tǒng)的正常生產(chǎn)，甚至發(fā)生安全環(huán)保事故，如著火爆炸等。

2.1.2 采取措施

(1)做好對(duì)油泵站維護(hù)保養(yǎng)工作。

(2)做好液壓油的檢查和過(guò)濾工作。液壓油需要定期檢查和過(guò)濾，每90～100 d需更換油過(guò)濾1次，確保油壓系統(tǒng)油液的清潔，保證2/3的油箱液位，避免因?yàn)橛拖淙庇投斐捎捅脡毫Σ▌?dòng)。

(3)定期倒開油泵操作，確保液壓油泵的工作狀況正常。

(4)在施工和安裝管線過(guò)程中，對(duì)油壓管路進(jìn)行精確的計(jì)算，以確保油壓管路與油泵的曲線一致，防止人為的安裝，避免因?yàn)橛蛪汗苈范霈F(xiàn)油壓系統(tǒng)的壓力波動(dòng)及產(chǎn)生噪聲等情況。

(5)蓄能器需要定期維護(hù)和保養(yǎng)。蓄能器需要定期充氮?dú)?壓力不低于32 MPa)，同時(shí)檢測(cè)蓄能器的內(nèi)膽是否有泄漏情況，發(fā)現(xiàn)有泄漏應(yīng)及時(shí)更換。

(6)溢流閥需要定期維護(hù)和保養(yǎng)，還需加強(qiáng)對(duì)維修人員進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的培訓(xùn)，不斷提高維修人員對(duì)溢流的判斷能力。

(7)如果油壓系統(tǒng)回路管線上有壓力，就能得知油壓系統(tǒng)的高低壓液壓油路、液壓油缸存在竄油的情況。

2.2 油溫過(guò)高

紅磷分公司造氣系統(tǒng)油溫度較高，特別在夏季，有時(shí)溫度會(huì)高達(dá)50 ℃，導(dǎo)致油壓上不去，閥門故障較多。

2.2.1 油溫過(guò)的高原因分析及影響

油溫對(duì)液壓系統(tǒng)的工作性能影響非常大，造氣液壓油的黏度隨溫度的升高而降低；液壓油的溫度為0 ℃時(shí)，其黏度達(dá)810 mm2/s，而80 ℃油液的黏度僅為6 mm2/s。溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致液壓系統(tǒng)油液的黏度大大降低，油液泄漏逐漸增大，容積率減少，油壓會(huì)產(chǎn)生噪聲及波動(dòng)，而且還會(huì)造成液壓系統(tǒng)中的O形密封圈和油缸內(nèi)密封材料的加速老化，降低其使用壽命，并導(dǎo)致油泵的磨損增大，使O形密封圈失效，收縮后密封材料老化。四川瀘州液壓件有限公司在生產(chǎn)這套設(shè)備時(shí)，首先考慮油溫過(guò)高對(duì)系統(tǒng)造成的影響，設(shè)備配置了油液冷卻器和盤管冷卻器，目前主要采用的是外立式油液冷卻器。氣溫較高時(shí)油冷卻器投運(yùn)，油溫一般維持在40～45 ℃，但是由于冷卻水的水質(zhì)差、水垢多，出現(xiàn)腐蝕情況，造成油冷卻器的管道堵塞及泄漏，出現(xiàn)水泄漏進(jìn)入油壓系統(tǒng)中，污染了抗磨液壓油。68#抗磨液壓油使用說(shuō)明書中指出：抗磨液壓油的正常使用溫度為40～50 ℃，系統(tǒng)的正常運(yùn)行溫度在35～45 ℃。當(dāng)溫度在0 ℃左右時(shí)，油泵站油箱內(nèi)的溫度一般在25 ℃，因?yàn)橐簤合到y(tǒng)油管較長(zhǎng)，油路管道的通徑小，油路系統(tǒng)內(nèi)的溫度快速下降，所以距離油泵站較遠(yuǎn)的油壓閥門及油缸中進(jìn)回油口油溫為5 ℃左右，導(dǎo)致油路系統(tǒng)的溫度脫離正常工作范圍，油壓閥門動(dòng)作較慢，增加了油壓閥門起落時(shí)間，造成油壓系統(tǒng)的阻力加大。

2.2.2 油壓系統(tǒng)油溫的穩(wěn)定方法

(1)更換油冷卻器的材料，油冷卻管使用銅質(zhì)油管來(lái)代替鋼質(zhì)油管。因?yàn)殂~管不容易被腐蝕，其換熱效果好，而且可以采用優(yōu)質(zhì)合成循環(huán)水代替原造氣循環(huán)作為冷卻水。

(2)混入或者更換新型品種的抗磨液壓油。在溫度較低的情況下，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)油液黏度變化大的一個(gè)主要因素是油品的傾點(diǎn)。幾種常規(guī)使用的液壓油指標(biāo)見表1。

表1 幾種常規(guī)使用的液壓油指標(biāo)

由表1可知： L- HM 型的油品傾點(diǎn)都在-9 ℃ 以下，而紅河開遠(yuǎn)地區(qū)冬季凌晨氣溫最低為-3 ℃左右，油溫在8 ℃，此時(shí)液壓油的黏度可達(dá)800 mm2/s，偏離了油壓系統(tǒng)指標(biāo)的正常黏度(40～70 mm2/s)，所以必須更換低傾點(diǎn)的液壓油。通過(guò)對(duì)比與分析，最終選用高品質(zhì)68#抗磨液壓油，其比普通液壓油冷啟動(dòng)性、油泵送性更好。

2.3 液壓油污染大

油壓系統(tǒng)油泵站的油液污染會(huì)直接影響油壓系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性及設(shè)備的使用壽命。紅磷分公司合成氨造氣系統(tǒng)很長(zhǎng)一段時(shí)間一直存在液壓油污染問(wèn)題，導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)油濾網(wǎng)堵塞、油壓系統(tǒng)突然下降等情況，對(duì)造氣系統(tǒng)影響較大。

2.3.1 原因分析

對(duì)整個(gè)造氣系統(tǒng)而言，最主要的污染有以下幾個(gè)方面。

(1)顆粒、粉塵污染

油壓系統(tǒng)在安裝初期焊接管口時(shí)焊渣留下的顆粒與管道內(nèi)的粉塵，以及在設(shè)備正常的運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)閥桿帶進(jìn)系統(tǒng)的煤粉、煤渣，上述顆粒及粉塵大部分為金屬顆粒和粉塵，硬度非常高。由于這些顆粒、粉塵的直徑非常小，在液體分子的撞擊下，大多呈現(xiàn)懸浮狀態(tài)，并會(huì)伴隨油液在油壓系統(tǒng)中處于高速狀態(tài)，從而造成管道磨損、電磁換向閥元件出現(xiàn)卡死等現(xiàn)象，使電磁換向閥不變向，并會(huì)對(duì)油缸的密封件造成損壞，出現(xiàn)油缸竄油現(xiàn)象，系統(tǒng)油壓波動(dòng)大，造成閥門無(wú)法開啟或關(guān)閉，甚至系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行。顆粒、粉塵污染物的存在還會(huì)導(dǎo)致68#液壓油的變質(zhì)，因?yàn)轭w粒、粉塵的污染，會(huì)造成氣體轉(zhuǎn)變?yōu)闅馀?，氣泡的形成?huì)造成系統(tǒng)出現(xiàn)油泵抽空等現(xiàn)象，從而產(chǎn)生噪聲、油泵無(wú)壓力，系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。因此顆粒、粉塵是油壓系統(tǒng)中最為嚴(yán)重的污染源。

(2)水污染

因?yàn)橛蜏厮鋮s器的泄漏，所以導(dǎo)致冷卻水進(jìn)入油系統(tǒng)，油離水附著在設(shè)備零部件表面，腐蝕設(shè)備內(nèi)件；而且油離水會(huì)導(dǎo)致油液中68#抗磨液壓油變質(zhì)，造成油乳化沉淀，部分水在油液里與空氣進(jìn)行作用，會(huì)使油液的氧化速度加快，形成油液變質(zhì)沉淀，進(jìn)而堵塞管道及電磁閥的間隙。油離水還會(huì)使金屬表面結(jié)合而代替原來(lái)68#抗磨液壓油的位置，造成潤(rùn)滑效果降低。

(3)空氣污染

空氣進(jìn)入油壓系統(tǒng)中比水更快，空氣進(jìn)入油壓系統(tǒng)是產(chǎn)生汽蝕的核心原因。進(jìn)入油壓系統(tǒng)的氣體，會(huì)導(dǎo)致油壓的體積彈性系數(shù)逐漸下降，導(dǎo)致油壓的執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)速度降低；而且容易引起液壓油泵的汽蝕，形成震動(dòng)及噪聲；同時(shí)，空氣的存在還會(huì)導(dǎo)致油液的pH下降至酸性，潤(rùn)滑作用破壞，逐漸使油液腐化，導(dǎo)致油壓系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。

2.3.2 控制油泵站潤(rùn)滑油污染的方式

(1)加強(qiáng)安裝及維護(hù)過(guò)程的控制，電磁換向閥、電磁閥站、油缸在拆裝檢修的過(guò)程中，必須按照檢修規(guī)程的要求進(jìn)行維修，保證電磁換向閥、電磁閥站、油缸的清潔，且要防止空氣中雜質(zhì)的污染，避免在環(huán)境較差的倉(cāng)庫(kù)中進(jìn)行分解和裝配電磁閥、油缸等設(shè)備。在工作時(shí)，工作人員必須正確穿戴勞防用品，防止毛屑、灰塵、頭發(fā)等散落在液壓系統(tǒng)中。

(2)在技術(shù)改造中，必須加強(qiáng)施工人員的責(zé)任心，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，按照設(shè)計(jì)的要求去改造，確保油路管道的打磨平整，焊接時(shí)使用氬弧焊，焊接完成后必須進(jìn)行吹掃，減少粉塵、焊渣顆粒的進(jìn)入。

(3)經(jīng)常對(duì)液壓系統(tǒng)油質(zhì)污染程度進(jìn)行測(cè)定，必須定期對(duì)抗磨液壓油進(jìn)行濾油或更換?，F(xiàn)在紅磷分公司對(duì)油泵站每90～100 d濾油1次，每18個(gè)月更換1次68#抗磨液壓油，定期檢查清洗油過(guò)濾網(wǎng)。

(4)加強(qiáng)維修人員的責(zé)任心，注重維修人員對(duì)液壓系統(tǒng)知識(shí)的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，對(duì)液壓系統(tǒng)維修人員的技術(shù)能力進(jìn)行考核。

(5)制定相關(guān)油液防污的操作規(guī)程及相關(guān)管理制度，同時(shí)將完成好的安裝改造措施落實(shí)到具體的操作安裝規(guī)章制度里，以便在工作中檢查和監(jiān)督。

2.4 噪聲較大

2.4.1 形成噪聲的原因和解決措施

液壓油泵抽空現(xiàn)象是導(dǎo)致液壓油泵噪聲大的首要因素，如果68#抗磨液壓油中混入空氣，容易在高壓區(qū)域形成氣穴現(xiàn)象，并會(huì)以壓波的狀態(tài)傳播，形成油液不穩(wěn)定，從而使油壓系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲。主要原因有以下幾個(gè)方面：①液壓油泵的進(jìn)油管、油過(guò)濾網(wǎng)堵塞或液壓油變質(zhì)，導(dǎo)致液壓油黏度過(guò)高，使得液壓油泵進(jìn)口部位真空度較高，進(jìn)而空氣混入油泵中；②液壓油泵油封損壞或者進(jìn)油管O形圈無(wú)法密封，導(dǎo)致空氣混入油壓系統(tǒng)；③油壓系統(tǒng)油箱油位不足，會(huì)使液壓油泵進(jìn)油管抽空。如果液壓油泵運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)噪聲過(guò)大，必須對(duì)液壓油泵進(jìn)行檢查，出現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)維修或更換。

2.4.2 液壓油泵部件損壞

如果液壓油泵的配流盤、缸體、主動(dòng)輪和從動(dòng)輪等配合件磨損后間隙過(guò)大，就會(huì)導(dǎo)致液壓油泵泄漏嚴(yán)重。如果液壓油泵輸出小流量油液、高壓油液時(shí)，會(huì)造成流量脈動(dòng)，從而引起噪聲。此時(shí)需要加大液壓油泵部件的齒輪角度，以改變油泵泄漏對(duì)油泵輸出流量的影響。

2.4.3 液壓油泵齒輪在運(yùn)行過(guò)程中損壞或油泥過(guò)多

液壓油泵齒輪在運(yùn)行過(guò)程中損壞或油泥過(guò)多，導(dǎo)致齒輪間隙過(guò)大，從而改變油泵工作效率，出現(xiàn)油泵不打壓現(xiàn)象，最終發(fā)出較大的噪聲。在維修的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)研磨修復(fù)后的齒輪泵同樣會(huì)出現(xiàn)齒輪間隙過(guò)大的問(wèn)題，也會(huì)發(fā)出較大的噪聲。在安裝時(shí)，齒輪一定要安裝在油泵的準(zhǔn)確位置，如果齒輪裝配位置不正確，就會(huì)導(dǎo)致油壓系統(tǒng)發(fā)出噪聲。

2.4.4 油壓溢流調(diào)節(jié)閥的噪聲

油壓溢流調(diào)節(jié)閥經(jīng)常出現(xiàn)噪聲，是因?yàn)橐缌髡{(diào)節(jié)閥的間隙過(guò)大或調(diào)節(jié)不當(dāng)所致。其首要因素有：①液壓油中摻入氣體，在溢流調(diào)節(jié)閥內(nèi)產(chǎn)生氣穴而引起噪聲，此時(shí)應(yīng)及時(shí)排出氣體，防止外部氣體再次進(jìn)入溢流調(diào)節(jié)閥內(nèi)；②調(diào)節(jié)針閥在運(yùn)行的過(guò)程中，如果多次開啟關(guān)閉造成過(guò)度磨損，使調(diào)節(jié)針閥針面與槽體間隙加大，導(dǎo)致調(diào)節(jié)針閥流量不均勻，產(chǎn)生大的壓力波動(dòng)從而引起噪聲，此時(shí)應(yīng)及時(shí)維修或更新；③溢流調(diào)節(jié)閥內(nèi)的彈簧過(guò)度使用變形，導(dǎo)致調(diào)節(jié)油壓的功能不穩(wěn)，油壓波動(dòng)大從而引起噪聲，此時(shí)應(yīng)及時(shí)維修或更換彈簧。

2.4.5 液壓油缸的噪聲

(1)油液中如混入氣體或液壓缸中氣體沒(méi)有排盡，在高壓情況下會(huì)形成氣穴，從而引起噪聲，此時(shí)必須盡快排盡液壓缸中的氣體。

(2)液壓油缸中的油封過(guò)緊或者活塞桿變形，運(yùn)行過(guò)程的拉動(dòng)會(huì)引起噪聲，此時(shí)應(yīng)盡快更換油封或液壓活塞桿。

2.4.6 其他噪聲

液壓油缸在運(yùn)行時(shí)發(fā)出的噪聲，油壓管線過(guò)長(zhǎng)、彎頭過(guò)多、固定卡過(guò)少或者松動(dòng)也會(huì)引起震動(dòng)和噪聲。因此，在油壓管線的設(shè)計(jì)中盡量少使用彎頭，對(duì)固定卡應(yīng)及時(shí)固定或制作抱箍加固。

3 結(jié)語(yǔ)

紅磷分公司合成氨造氣油壓系統(tǒng)經(jīng)上述改造后，油壓系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，油溫控制在指標(biāo)范圍內(nèi)，液壓油污染得到了治理，噪聲大等問(wèn)題得到改善，提高了油壓系統(tǒng)的安全環(huán)保性及運(yùn)行效率，確保了造氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定生產(chǎn)，降低了煤棒消耗，給公司帶來(lái)較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。