冶金機(jī)械液壓污染原因分析與控制方法

楊志軍

（攀鋼集團(tuán)西昌鋼釩維修中心，四川攀枝花 615032）

0 引言

冶金機(jī)械液壓系統(tǒng)工作環(huán)境復(fù)雜，運(yùn)行周期長，設(shè)備日常維護(hù)和保養(yǎng)工作的技術(shù)難度大，工作任務(wù)艱巨。冶金機(jī)械的使用環(huán)境較差，一般都在高溫、高壓、高速、高粉塵濃度下工作，并且由于經(jīng)常性的高速運(yùn)轉(zhuǎn)使冶金機(jī)械總是處于高負(fù)荷環(huán)境運(yùn)行。冶金機(jī)械系統(tǒng)中的油液物質(zhì)在冶金機(jī)械系統(tǒng)的安裝調(diào)試運(yùn)行及保養(yǎng)時，很容易受到污染而產(chǎn)生化學(xué)變化引起質(zhì)變，導(dǎo)致冶金機(jī)械在后面的使用過程中出現(xiàn)很多故障。冶金機(jī)械的制作和安裝是液壓系統(tǒng)污染物主要來源的過程，在這個過程中，液壓污染物主要來自液壓系統(tǒng)生產(chǎn)過程中以及隱藏在液壓系統(tǒng)內(nèi)部。而切屑、焊渣、氧化皮等殘留物是隱藏在液壓系統(tǒng)內(nèi)部的主要污染物，這類污染物對系統(tǒng)的損害很大。在對冶金機(jī)械設(shè)備及液壓系統(tǒng)維護(hù)過程中，不應(yīng)將使用保養(yǎng)等停留在表面上，對污染物的控制要重在污染物的檢測控制中，并且貫穿全過程。功率大、體積小是冶金機(jī)械液壓系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，因此才在生產(chǎn)中廣泛使用。正是因其使用廣泛，面對液壓系統(tǒng)污染嚴(yán)重等問題，怎樣才能更好地使用并且維護(hù)液壓系統(tǒng)，減少液壓設(shè)備故障，延長設(shè)備使用壽命，是所有冶金企業(yè)共同面臨的問題。

1 冶金機(jī)械液壓污染概述

冶金機(jī)械的重要組成部分是改變液壓系統(tǒng)壓強(qiáng)從而增強(qiáng)機(jī)械的作用力。由于液壓系統(tǒng)工作環(huán)境復(fù)雜，通常為室外環(huán)境，因此系統(tǒng)內(nèi)部和結(jié)構(gòu)體之間容易被固體顆粒，如砂粒、金屬粉塵及樹脂等物污染。內(nèi)部又難以實(shí)現(xiàn)有效凈化，所以通常只能采取控制外來污染物的產(chǎn)生過程和環(huán)境，使內(nèi)部顆粒含量保持在一定范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部凈化措施，使污染物不會對設(shè)備造成過大影響，影響設(shè)備運(yùn)行。不僅固體顆粒是污染源，水和空氣也是污染液壓系統(tǒng)的主要物質(zhì)，也會在不同程度上對設(shè)備造成污染，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。磨損冶金機(jī)械設(shè)備，堅硬固體嵌于較軟表面，是固體顆粒物污染冶金機(jī)械的表現(xiàn)形式之一，主要表現(xiàn)在固體顆粒的滾動與碾壓下，元件產(chǎn)生應(yīng)力導(dǎo)致裂紋，受油壓擴(kuò)展成空洞。同時，還會出現(xiàn)卡滯，阻塞等問題。空氣和水進(jìn)入冶金機(jī)械，會使機(jī)械受到腐蝕，影響設(shè)備潤滑狀態(tài)。

2 冶金機(jī)械液壓污染原因分析

2.1 外部侵入導(dǎo)致的污染

一般情況下，冶金設(shè)備在戶外環(huán)境中運(yùn)行并且不能充分管理安裝地點(diǎn)的環(huán)境，因此冶金設(shè)施在工作期間所的環(huán)境較差。長此以往，積聚了大量的灰塵等污染物質(zhì)。例如，當(dāng)系統(tǒng)液壓油沒有移動時，油箱中的油也會產(chǎn)生一定的呼吸效應(yīng)，大量灰塵和顆粒會被帶入機(jī)械液壓油中，給液壓系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來不利影響。油系統(tǒng)中進(jìn)入的所有雜質(zhì)顆粒都對移動摩擦產(chǎn)生不利影響，并且由運(yùn)動擠壓對每個顆粒造成的壓痕，都會磨損冶金機(jī)械設(shè)備，嚴(yán)重的會對設(shè)備造成損壞。發(fā)現(xiàn)故障后進(jìn)行修理，通常會對生產(chǎn)節(jié)奏產(chǎn)生嚴(yán)重影響。例如，在拆卸和組裝過程中帶入雜質(zhì)以及添加油液過程中混合粉塵帶入系統(tǒng)，都會對機(jī)械系統(tǒng)造成二次污染。機(jī)械系統(tǒng)的燃料箱未完全關(guān)閉或被其他物質(zhì)腐蝕，都會導(dǎo)致污染物進(jìn)入系統(tǒng)。經(jīng)過很長一段時間后，在系統(tǒng)回流油箱中會發(fā)現(xiàn)慢慢聚集的污染物，油質(zhì)便會產(chǎn)生污染，油質(zhì)污染后，系統(tǒng)的正常運(yùn)行就會受到阻礙。

2.2 系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的污染

在生產(chǎn)過程中，冶金機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)過程非常繁瑣。生產(chǎn)過后必須經(jīng)過一系列的工作步驟，不是生產(chǎn)產(chǎn)品之后就結(jié)束了，生產(chǎn)產(chǎn)品后產(chǎn)品包裝和運(yùn)輸都是要做的工作。系統(tǒng)內(nèi)部因生產(chǎn)導(dǎo)致的廢物如鐵屑、鋁塊等，這些廢物會導(dǎo)致整個系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，因此在冶金機(jī)械系統(tǒng)工作完成后必須及時排除系統(tǒng)內(nèi)部的廢物。顆粒污染的另一個原因是工作人員不注意維護(hù)工作，對維修保養(yǎng)沒有高度重視。如果清理不夠細(xì)致，就會導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部存在殘留物質(zhì)，雖然短時間內(nèi)顯示不出對冶金機(jī)械造成什么大的影響，但從長遠(yuǎn)來看，它的影響會在日后逐一顯現(xiàn)出來，并且還會對重要設(shè)備的運(yùn)行安全造成威脅。與其他污染相比，由于自身原因造成污染的可能性較低。

2.3 水和空氣造成的液壓污染

對系統(tǒng)危害最大，并產(chǎn)生較大磨損的是固體顆粒。水和空氣是除固體顆粒外，對冶金機(jī)械造成嚴(yán)重影響的物質(zhì)。首先，無法忽視水對冶金機(jī)械造成的影響，水相對于其他物質(zhì)來說，很容易進(jìn)入液壓系統(tǒng)，最常見的是空氣濕度及水循環(huán)冷卻都會導(dǎo)致水進(jìn)入液壓系統(tǒng)，對于液壓系統(tǒng)來說，水便是污染物質(zhì)。因?yàn)橐簤合到y(tǒng)油液中混入水，會出現(xiàn)一系列化學(xué)反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)后產(chǎn)生酸性物質(zhì)，酸性物質(zhì)會對金屬造成腐蝕，使固體顆粒出現(xiàn)在液壓系統(tǒng)內(nèi)部。此外，水和油液還會產(chǎn)生乳化反應(yīng)，最直接的影響是油液潤滑性能下降，影響冶金機(jī)械的正常運(yùn)作。另外，除了水和固體顆粒，液壓系統(tǒng)最容易進(jìn)去的是空氣，游離的空氣氣泡會對系統(tǒng)材料造成氣蝕，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)進(jìn)入空氣后，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生氣阻及振動。

3 液壓污染控制措施

3.1 合理選用過濾器

在機(jī)械設(shè)計階段，針對冶金機(jī)械設(shè)備的工作環(huán)境科學(xué)選用過濾設(shè)備，是決定設(shè)備是否長期使用的必要條件，也是后期避免空間污染的重要手段之一。選擇過濾系統(tǒng)時，不應(yīng)該選擇媒介精度過高的過濾系統(tǒng)，這樣會導(dǎo)致資源浪費(fèi)，也不能選擇媒介精度過低的過濾系統(tǒng)，會制約結(jié)構(gòu)使用期限。因此，只有結(jié)合系統(tǒng)固定的污染控制介質(zhì)轉(zhuǎn)換模型才能達(dá)到全面穩(wěn)定系統(tǒng)可靠使用的效果。在精度設(shè)計中，考慮到冶金液壓控制結(jié)構(gòu)的一般形式，結(jié)構(gòu)過濾流量需要達(dá)到20 mL。如果要修改原有的過濾設(shè)備，當(dāng)額定數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)高于工作流量時，將適當(dāng)抑制現(xiàn)場結(jié)構(gòu)的壓差效應(yīng)。進(jìn)入系統(tǒng)后，各種污染物很容易被過濾，最后保持液壓油清潔度。該種類型的系統(tǒng)優(yōu)選地處于并聯(lián)模式，并且在過濾分級過程中主動選擇具有更好性能條件的設(shè)備；另外，為避免結(jié)構(gòu)堵塞引起變形，應(yīng)確保相關(guān)部件定期更換；選擇過濾器完成后，應(yīng)按照技術(shù)規(guī)范安裝設(shè)備。在正常情況下，過濾器安裝在抽吸回路上，以便有效地去除污染物，如果系統(tǒng)的這部分精度很高，現(xiàn)場工作人員可以考慮在吸入回路中安裝粗過濾器并同時在液壓管路上進(jìn)行精細(xì)過濾器同步匹配。

3.2 液壓制造和安裝階段污染控制

極容易產(chǎn)生污染物的過程是在制造及安裝冶金設(shè)備環(huán)節(jié)，因此，對制造以及安裝的過程中的污染要嚴(yán)格把控，對液壓系統(tǒng)部件進(jìn)行仔細(xì)清洗很有必要。通常情況下，系統(tǒng)大多選擇用于電液伺服系統(tǒng)的不銹鋼無縫鋼管，管與管之間應(yīng)避免螺紋連接，用氫氟酸和硝酸混合液酸洗不銹鋼彎頭和不銹鋼管，及時清潔內(nèi)壁污染物。為避免長時運(yùn)行后油品質(zhì)量下降對鋼管的腐蝕，為保證鋼管凸面處于平坦?fàn)顟B(tài)，需要對表面進(jìn)行拋光處理。為避免砂輪粉末殘留在管道中，不要使用砂輪切割機(jī)，加工管道時使用鋸切工藝，通過焊接使不銹鋼管端部開槽，去除毛刺并清潔毛刺，最后使用氬弧焊防止焊渣熔渣。為防止污染物落入液壓系統(tǒng)，必須保證整個系統(tǒng)在作業(yè)過程的密封，同時，拆卸液壓油管及部件時，保持油口向下以避免污染油入侵。

3.3 加強(qiáng)液壓系統(tǒng)的護(hù)理與保養(yǎng)

液壓系統(tǒng)在使用中應(yīng)定期維護(hù)和保養(yǎng)。維護(hù)時應(yīng)防范新油污染。新油應(yīng)進(jìn)行檢測，潔凈等級符合設(shè)備使用標(biāo)準(zhǔn)要求，油的控制可有效提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。此外，系統(tǒng)循環(huán)通常分為在線和離線，在線沖洗是將電液伺服閥和其他部件連接到系統(tǒng)中以進(jìn)行循環(huán)沖洗。在離線沖洗過程中，電動伺服閥和其他液壓元件應(yīng)分開，它與硬管連接，管內(nèi)部通過過濾器循環(huán)。在整個系統(tǒng)運(yùn)行期間，由于高溫高壓環(huán)境，整個系統(tǒng)應(yīng)冷卻，避免油溫過高。油溫過高會加速金屬的磨損和部件的老化，容易導(dǎo)致液壓油泄漏和污染問題，因此控制系統(tǒng)溫度對整個系統(tǒng)的污染防治具有重要意義。對于工作期間產(chǎn)生的零件磨損現(xiàn)象，必須及時更換和維護(hù)，防止污染物侵入零件與活塞之間的間隙。應(yīng)及時清理油箱內(nèi)的污染物，定期更換濾芯，可有效防止外界污染物侵入液壓系統(tǒng)，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。

4 結(jié)語

液壓系統(tǒng)的污染控制是冶金機(jī)械維護(hù)保養(yǎng)的首要問題，防止液壓系統(tǒng)污染，保證油液清潔是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。分析污染產(chǎn)生的根源，及時做出相應(yīng)措施，嚴(yán)格控制有效防止、消除污染物的產(chǎn)生或進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，可降低系統(tǒng)發(fā)生故障的頻率，保證設(shè)備正常運(yùn)行。