中國(guó)石化長(zhǎng)城L-HV32低溫液壓油在高空作業(yè)平臺(tái)上的應(yīng)用研究

曾鳴

中石化華中潤(rùn)滑油有限公司

高空作業(yè)機(jī)械，是將人員、器材等通過作業(yè)平臺(tái)舉升到空中指定位置進(jìn)行各種安裝、維修等作業(yè)的專用高空作業(yè)施工設(shè)備，主要包括高空作業(yè)平臺(tái)和高空作業(yè)車。

根據(jù)中國(guó)工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)資料，中國(guó)工程機(jī)械行業(yè)2016年至2021年呈連續(xù)六年增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，2022年至2023年經(jīng)歷市場(chǎng)調(diào)整。近年來在國(guó)內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)整體營(yíng)收下滑的背景下，高空作業(yè)機(jī)械作為工程機(jī)械行業(yè)的新興細(xì)分領(lǐng)域，正處于高速發(fā)展的增長(zhǎng)期。由于樓宇清潔、立體倉儲(chǔ)、園林綠化等商業(yè)服務(wù)領(lǐng)域應(yīng)用場(chǎng)景延伸，高空作業(yè)機(jī)械在工程機(jī)械行業(yè)中“異軍突起”，保持較快的增長(zhǎng)速度。隨著包括潤(rùn)滑油在內(nèi)的部件自主化率的提升以及海外渠道的日臻完善，國(guó)內(nèi)工程機(jī)械企業(yè)有望重塑全球高空作業(yè)機(jī)械市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局，不斷提升市場(chǎng)份額，實(shí)現(xiàn)中國(guó)高空機(jī)械制造“走出去”。在海外市場(chǎng)，特別是全球發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，國(guó)際工程機(jī)械企業(yè)早在半個(gè)多世紀(jì)前就開始生產(chǎn)并推廣應(yīng)用高空作業(yè)機(jī)械，在技術(shù)和規(guī)模上占有絕對(duì)主導(dǎo)地位。因此，中國(guó)高空作業(yè)機(jī)械在海外市場(chǎng)發(fā)掘廣闊市場(chǎng)的同時(shí)，面臨著諸多挑戰(zhàn)。

高空作業(yè)機(jī)械所用潤(rùn)滑產(chǎn)品包括液壓油、齒輪油、發(fā)動(dòng)機(jī)油、冷卻液、潤(rùn)滑脂等，其中液壓油是使用量最大的品種。高空作業(yè)機(jī)械液壓系統(tǒng)工況，要求既能為液壓系統(tǒng)提供良好潤(rùn)滑保護(hù)，又能具有較寬的溫度適應(yīng)范圍。根據(jù)調(diào)研，高空作業(yè)機(jī)械制造商目前普遍根據(jù)液壓泵廠家自帶原裝液壓油或推薦用油進(jìn)行選擇；終端用戶常選用的液壓油，種類繁多。

高空作業(yè)機(jī)械普遍在野外環(huán)境進(jìn)行園林、橋梁、建筑外墻作業(yè)，施工環(huán)境潮濕、污染物多；施工地域跨度大，設(shè)備經(jīng)受嚴(yán)寒與酷暑；由于高空作業(yè)場(chǎng)景，設(shè)備經(jīng)常長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)作業(yè)。高空作業(yè)機(jī)械用油需求點(diǎn)如下：

◇野外環(huán)境作業(yè)，設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)不方便，需要長(zhǎng)換油周期的油品，通過延長(zhǎng)換油周期而減少換油次數(shù)；

◇施工地域、施工時(shí)間跨度大，需要高低溫性能突出的油品，在不同地域、不同季節(jié)的寬溫范圍內(nèi)滿足設(shè)備潤(rùn)滑需求；

◇施工過程中高空作業(yè)機(jī)械設(shè)備由于連續(xù)作業(yè)，設(shè)備運(yùn)行溫度較高，施工環(huán)境潮濕，油品容易氧化，出現(xiàn)油泥，需要抗氧化性好、油泥抑制能力強(qiáng)的油品滿足設(shè)備需求。

依據(jù)以上工況特點(diǎn)，高空作業(yè)機(jī)械使用寬溫型液壓油產(chǎn)品是較為合適的選擇。長(zhǎng)城L-HV低溫液壓油即是一款寬溫型液壓油產(chǎn)品，特別適用于露天、寒區(qū)及環(huán)境溫度變化較大的中、高壓液壓系統(tǒng)，例如工程機(jī)械、建筑機(jī)械、礦山機(jī)械等機(jī)械設(shè)備的液壓系統(tǒng)[1～5]。長(zhǎng)城液壓油此前在高空作業(yè)機(jī)械上的應(yīng)用考察較少。為了探索長(zhǎng)城液壓油在曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)及其他高空作業(yè)機(jī)械上的應(yīng)用性能，擴(kuò)大長(zhǎng)城液壓油的應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)高空機(jī)械用液壓油的國(guó)產(chǎn)化替代，本文開展了長(zhǎng)城L-HV32低溫液壓油產(chǎn)品在某工程機(jī)械企業(yè)的某型號(hào)曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)上的應(yīng)用試驗(yàn)。

應(yīng)用試驗(yàn)

試驗(yàn)設(shè)備

本次應(yīng)用研究選用的設(shè)備為曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)產(chǎn)品（最大工作高度15.8 m，圖1），共涉及2臺(tái)作為定點(diǎn)跟蹤監(jiān)測(cè)設(shè)備，編號(hào)為1#和2#，兩臺(tái)設(shè)備參數(shù)相同，主要參數(shù)見表1。這兩臺(tái)設(shè)備工況為常規(guī)工況（樓宇施工、園林綠化等場(chǎng)景），定期對(duì)使用中的液壓油進(jìn)行取樣監(jiān)測(cè)。該機(jī)型采用久保田發(fā)動(dòng)機(jī)、丹佛斯柱塞式液壓泵、閥和馬達(dá)，液壓油箱（圖2）容量76 L，液壓系統(tǒng)總?cè)萘?50 L。

表1 高空作業(yè)平臺(tái)主要技術(shù)參數(shù)

圖1 高空作業(yè)平臺(tái)設(shè)備外觀

圖2 高空作業(yè)平臺(tái)液壓油箱

試驗(yàn)油品

試驗(yàn)用油采用長(zhǎng)城L-HV32低溫液壓油，產(chǎn)品典型數(shù)據(jù)見表2。

表2 長(zhǎng)城L-HV32低溫液壓油典型數(shù)據(jù)

取樣及清洗

通過為期9個(gè)月的實(shí)際應(yīng)用試驗(yàn)，考察長(zhǎng)城L-HV32低溫液壓油在高空作業(yè)機(jī)械的應(yīng)用情況。試驗(yàn)從2022年1月初開始，在設(shè)備運(yùn)行3個(gè)月、6個(gè)月和9個(gè)月時(shí)取樣，取樣量為0.5 L。

在試驗(yàn)開始前，對(duì)潤(rùn)滑裝置進(jìn)行換油和清洗，以保證換油效果。潤(rùn)滑裝置的清洗采用系統(tǒng)管道循環(huán)方式進(jìn)行沖洗，以確保系統(tǒng)中殘留的舊油較完全地被排出。沖洗環(huán)節(jié)使用長(zhǎng)城L-HV32低溫液壓油新油，經(jīng)過設(shè)備自己的過濾系統(tǒng)（先導(dǎo)濾芯+回油濾芯），沖洗油溫度不超過55 ℃。排出沖洗油后再加入新油至油箱標(biāo)準(zhǔn)油位，檢查液壓系統(tǒng)的控制報(bào)警和聯(lián)鎖，按設(shè)備操作規(guī)程要求投入運(yùn)行。

油樣監(jiān)測(cè)

因L-HV低溫液壓油換油指標(biāo)尚無國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，參考NB/SH/T 0599—2013 《L-HM液壓油換油指標(biāo)》作為試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià)依據(jù)，具體換油指標(biāo)見表3。試驗(yàn)期間，對(duì)采集的長(zhǎng)城L-HV32低溫液壓油在用油樣品進(jìn)行分析，分析項(xiàng)目參考液壓油換油指標(biāo)項(xiàng)目包括40 ℃運(yùn)動(dòng)黏度、水分、色度、酸值、泡沫特性、正戊烷不溶物、銅片腐蝕，同時(shí)增加磨損金屬元素等指標(biāo)[1]。

表3 換油指標(biāo)技術(shù)要求

結(jié)果及討論

色度

色度是油樣注入比色管內(nèi)，與標(biāo)準(zhǔn)色片相比較相當(dāng)?shù)纳?hào)。影響在用油色度變化的關(guān)鍵因素主要包括油品劣化的影響，如氧化產(chǎn)物等。

試驗(yàn)過程中試驗(yàn)油品的色度變化見表4。

表4 油品色度/號(hào)

由表4可以看出，試驗(yàn)過程中，1#、2#平臺(tái)油樣色度緩慢增加，均小于1.0；色度增加值均小于2。顯示出油品使用中顏色變深程度較小。

運(yùn)動(dòng)黏度

液壓油的黏度是影響液壓油能量傳遞和潤(rùn)滑性的一項(xiàng)重要指標(biāo)。氧化反應(yīng)常使液壓油黏度增長(zhǎng)，增長(zhǎng)幅度過大會(huì)導(dǎo)致液壓系統(tǒng)效率下降；而液壓油受到機(jī)械剪切作用時(shí)黏度會(huì)下降，下降幅度過大會(huì)導(dǎo)致油膜厚度不足和液壓元件磨損。影響潤(rùn)滑油使用過程中黏度特性的因素很多，如聚合物的剪切和降解、油品老化產(chǎn)物等。

試驗(yàn)過程中試驗(yàn)油品的40 ℃運(yùn)動(dòng)黏度變化如圖3所示。

圖3 試驗(yàn)油品的40 ℃運(yùn)動(dòng)黏度變化

由圖3可以看出，試驗(yàn)過程中，1#、2#平臺(tái)油樣40 ℃運(yùn)動(dòng)黏度變化不大，黏度變化率均離換油指標(biāo)還有較遠(yuǎn)距離，顯示出油品具有優(yōu)異的黏度保持能力。

水分

水分指潤(rùn)滑油中含水量的百分?jǐn)?shù)（質(zhì)量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)），常通過GB/T 260等方法進(jìn)行測(cè)試。水分屬于潤(rùn)滑油中常見污染物的一種，液壓油中的水分常來源于外部環(huán)境。液壓油中水分存在時(shí)，可能增加液壓油泡沫穩(wěn)定性，不利于循環(huán)消泡；同時(shí)水分的存在也會(huì)降低油膜的強(qiáng)度，影響局部潤(rùn)滑性能，導(dǎo)致液壓元件磨損；此外，水分存在的條件下金屬部件更容易發(fā)生腐蝕和銹蝕。

試驗(yàn)過程中試驗(yàn)油品的水分變化如圖4所示。

圖4 試驗(yàn)油品的水分變化

由圖4可以看出，試驗(yàn)過程中，1#、2#平臺(tái)油樣水分均為痕跡，說明行車試驗(yàn)中油樣水分均未超標(biāo)。

酸值

酸值是中和1g油樣中的酸性物質(zhì)所需的氫氧化鉀毫克數(shù)，可用于反映潤(rùn)滑油在使用過程中對(duì)金屬的腐蝕性及變質(zhì)程度[6]。在液壓油使用過程中，由于部分添加劑的消耗，酸值可能降低；由于油品氧化衰變和添加劑的降解，酸值可能升高。

試驗(yàn)過程中試驗(yàn)油品的酸值變化如圖5所示。

圖5 試驗(yàn)油品的酸值變化

由圖5可以看出，試驗(yàn)過程中，1#、2#平臺(tái)油樣酸值均呈現(xiàn)先略微減少再略微增加的趨勢(shì)，未超出換油指標(biāo)，說明油品添加劑的消耗和氧化程度正常。

正戊烷不溶物

正戊烷不溶物是指在用油與正戊烷混合后分離出來的物質(zhì)，可以反映在用油品中不溶的污染物和老化產(chǎn)物的多少，正戊烷不溶物的增加反映了潤(rùn)滑油的老化程度和污染程度。

試驗(yàn)過程中試驗(yàn)油品的正戊烷不溶物變化如圖6所示。

圖6 試驗(yàn)油品的正戊烷不溶物變化

由圖6可以看出，試驗(yàn)過程中，1#、2#平臺(tái)油樣的正戊烷不溶物呈上升趨勢(shì)，未超出換油指標(biāo)，可見油品抗氧化性能和油泥控制情況良好。

銅片腐蝕

通過銅片腐蝕試驗(yàn)，可判斷潤(rùn)滑油中是否含有可對(duì)金屬產(chǎn)生腐蝕的物質(zhì)，如游離硫和活性硫化物、酸、堿等，判斷其在使用過程中對(duì)金屬腐蝕的可能性[7]。試驗(yàn)過程中，1#、2#平臺(tái)油樣的銅片腐蝕均為1b，與新油一致，均低于換油指標(biāo)，表明油品在試驗(yàn)的進(jìn)行過程中為機(jī)械設(shè)備含銅部件提供了良好保護(hù)。

泡沫特性

泡沫特性反映油品表面生成氣泡的快慢和氣泡消失的快慢，通過油表面泡沫傾向性（吹氣周期泡沫體積）和穩(wěn)定性（靜止周期泡沫體積）表示。液壓油氧化變質(zhì)可產(chǎn)生易起泡的表面活性物質(zhì)，同時(shí)油品氧化產(chǎn)生的酸性物質(zhì)也會(huì)造成抗泡劑的失效[8]。

試驗(yàn)過程中試驗(yàn)油品的泡沫特性變化見表5。

表5 試驗(yàn)油品的泡沫特性變化

由表5可以看出，試驗(yàn)過程中，1#、2#平臺(tái)油樣泡沫特性正常，均未超出換油指標(biāo)。

元素分析

鐵、銅等金屬元素含量可以有效反映液壓系統(tǒng)不同金屬元件的磨損情況。通過測(cè)試試驗(yàn)油品中磨損金屬元素含量的變化，能夠?yàn)橐簤涸哪p情況評(píng)估提供依據(jù)。

試驗(yàn)采用GB/T 17476方法，試驗(yàn)過程中試驗(yàn)油品的磨損金屬元素含量變化如表6所示。

表6 油品元素含量

由表6可以看出，試驗(yàn)過程中，1#、2#平臺(tái)油樣的Fe、Cu元素含量均低于方法檢出限，表明相應(yīng)金屬部件的磨損非常輕微。

結(jié)論

分別使用長(zhǎng)城L-HV32低溫液壓油在2臺(tái)同型號(hào)曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)上開展了應(yīng)用研究，兩臺(tái)機(jī)械車況良好且運(yùn)轉(zhuǎn)正常。為期9個(gè)月的跟蹤監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，長(zhǎng)城L-HV32低溫液壓油在1#和2#平臺(tái)的應(yīng)用情況良好，各項(xiàng)指標(biāo)都在正常范圍內(nèi)，未出現(xiàn)超出換油指標(biāo)的情況。應(yīng)用試驗(yàn)結(jié)果表明，長(zhǎng)城L-HV32低溫液壓油適合在曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)上應(yīng)用，具有優(yōu)良的黏溫性能、抗氧化性能、抗腐蝕性能和抗磨性能，可有效保護(hù)高空作業(yè)平臺(tái)液壓系統(tǒng)，保障設(shè)備可靠運(yùn)行。