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高炉炉前液压系统油温过高浅析及整治措施

2020-05-21
郝明 田之虎
(日照钢铁控股集团有限公司,山东日照 276806)
  摘 要:液压传动广泛应用于现代冶金工业中,在炼铁高炉炉前的恶劣工况条件下,液压工作介质的选用维护成为液压设备正常运行和寿命延长的必要条件。液压系统对油温变化比较敏感,特别是油温过高会对整个系统产生不利影响,且带来诸多“并发症”,使传动介质性能发生改变,影响设备使用,导致故障不宜诊断。本文结合我厂炉前液压系统油温过高的原因及产生的危害进行分析,提出相应的整治措施。
  关键词:高炉炉前;液压;油温过高;危害;整治措施
  1 引言
  液压传动机械广泛的应用于现代冶金工业中,其优势在于体积小、重量轻、结构紧凑、速度无极调节、频繁换向、过载保护,工作平稳等诸多优点。但也存在着传动效率相对低,对油温变化比较敏感,不宜在较高或较低的温度下工作,故障不宜诊断等弊端。鉴于炼铁高炉炉前高温的工况条件,分析油温过高对液压系统的不利影响,并制定相应的整治措施。
  2 高炉炉前液压传动设备组成及工况条件
  我厂炉前开铁口及堵铁口使用的冶金机械(开口机、泥炮)的动力传递全部采用液压传动。包括开口机旋转,大臂升降,送进小车前进后退,凿岩机冲击钻削,泥炮旋转堵泥都需要液压传动来完成。炉前开铁口和堵口时,开口机和泥炮与铁水有短暂的接触和较长时间的铁水烘烤,致使设备内储存的油液油温极具攀升,导致液压元件老化损坏和故障频发。
  3 液压系统油温过高的危害
  (l)油温升高,油液的粘性降低,液压元件及系统内油的泄漏量将增多,这样使得液压泵的容积效率降低,原有调好的系统压力及流量发生变化,影响工作稳定性,甚至导致机械设备无法正常运行。
  (2)油温升高粘度降低后,使得液压传动设备的相对运动表面间的润滑油膜变薄,这样会增加液压元件运动副之间的磨损,增多油液的杂质含量污染油液,导致卡阀等设备故障。
  (3)油温升高使得液压元件产生热变形,液压阀类元件受热后膨胀,改变原有的装配精度,配合间隙减小,影响阀芯移动,增加磨损,甚至造成卡阀,导致液压阀作用失效。
  (4)油温升高使油液汽化水分蒸发,易使液压元件产生汽蚀,加快油液氧化变质的速度,降低油的使用寿命。油中析出的沉淀物极易堵塞元件的阻尼小孔和细缝,导致液压阀失效,影响设备正常工作。
  (5)油温过高会使密封装置迅速老化变质,丧失密封性能,使液压系统严重泄漏,导致设备无法正常使用。
  4 液压系统油温过高的原因及整改措施
  引起油温过高的因素有很多,有些是液压系统设计缺陷造成的,有些是液压设备日常操作维护不当造成的。总结归纳为以下几个方面:
  4.1液压系统设计方面
  (l)系统设计中没有泄荷回路,停止工作时液压泵仍在高压溢流,尤其对于炉前这类高压大流量和速度要求变化较大的系统,高压溢流极易造系统油温居高不下。
  整改措施:在泵出口端安装电磁换向阀溢流阀,通过远程操作箱控制电磁换向阀换向达到得电溢流失电卸荷的效果。卸荷油液经冷却器冷却回油箱,能达到很好的冷却效果。
  (2)油箱容积太小,散热面积不够;
  整改措施:油箱部分的设计应考虑到系统具体工况条件,要注意到液压系统的发热情况,工作压力是高压还是低压,是持续工作还是间断工作等,应使油箱有足够的散热空间。作为维修人员虽然不能设计油箱,但上述因素还是要为设计方交接清楚。
  (3)油管使用过细过长,弯曲过多曲度变化大,截面变化频繁等造成油在管道内能量损失过大。整改措施:经过计算合理选用油管内径,择大选取管径,尽量减少铺设油管长度和弯曲度,减少油液在管道中的受阻程度。铺设管路时尽量远离炉前铁沟渣沟等高温区域,避免与高温热源直接接触。
  (4)由于炉前温度过高,特别是在泥炮封堵铁口炮泥固化的十几分钟,炮身被铁水近距离烘烤,泥炮内储存的大量油液油温急剧升高,油温在70度以上,油液加快变质程度,粘度降低,油粘膜变薄,液压元件接触表面磨损严重;高温致使密封元件加速老化,内泄增大,影响泥炮的保压效果,可能导致生产事故,发生人身伤害。
  整改措施:在泥炮炮身下部受铁水烘烤的部分制作密封储蓄水槽箱,外接循环冷却水管,这样冷却水能很好的阻隔铁水烘烤炮身,并通过循环冷却把吸收铁水的热量带走,保证炮身内油温不过热。
  (5)液压系统在设计时,为了节省能源,常采用各种手段进行节能。但如果这些手段未能使液压系统按照正常设计状态运行,也会造成油温升高。例如炉前液压站冷却系统常规为了节能降本都是通过柱塞泵高压溢流控制设备运作,低压卸荷进行油液冷却。但柱塞泵并不适用于油液的传输冷却,冷却效果不好,达不到预期的冷却效果。
  整改措施:由于螺杆泵适用于低压系统,并却自吸能力强,流量均匀连续,振动小,噪音低,结构坚实,安装保养容易等特点,可以通过螺杆泵传输油液,为液压站油箱单独设计一个冷却系统,这样与生产用泵互不影响,还能达到很好的冷却效果。
  4.2液压设备日常操作维护方面
  (l)油箱中油位较低时,液压系统中没有足够的油液满足系统循环和冷却,使系统中产生的热量不能及时被带走,使油温升高。
  整改措施:及时补充油液,理论上油面高度为油箱高度80%时的容积较为适宜。
  (2)所选用的液压油的品种及钻度等级不符合要求,或不同品种的液压油混用,造成液压油钻度过低过高或使油品原油的性能发生变。钻度过大,油液流动的内摩察力变大,产生热量大,温度升高;钻度小,钻度特性降低,泄露增加,油温升高。靠液压油润滑的运动表面油膜难以形成,相对运动副表面的油膜易被破坏,增大运动副之间的阻力,磨擦损失增加,导致油温升。
  整改措施:1)合理选用油液的品种。一般选择设备厂家推荐的油品。对于环境恶劣、长时间高负荷作业、换油时间较长时,应选用性能较好的抗磨液压油,目前我厂高炉炉前使用L一HM拓#抗磨液压油。L一HM具有良好的抗磨性,在中高压条件下能使摩擦表面具有形成一定的油膜强度,降低摩擦和磨损,有良好的润滑性、防锈性和抗氧化安定性,适用于中、高压液压系统,适用温度10一60℃。2)由于炉前设备更换周期短,特别是炉前胶管等易损件频繁更换,造成油品流失油位降低,液压站油箱需要不定期补油。油液不断更新,这样就不适用于“液压系统油液累计工作一千多小时后换油”的说法,可以通过定期与不定期的方式对油品进行检验,不合格时进行整体更换。油箱注油时使用加油小车进行加油,严谨使用手动加油器进行加油,避免造成油液二次污染。
  (3)液压系统中混入空气,气体融入油液中,侧氏压区时会从油中逸出并形成气泡,当运动到高压区时,这些气泡将被高压瞬间击碎,受到激烈压缩而放出大量热量,导致油温升高。
  整改措施:液压油泵的吸油口做到密封良好,如有渗油情况应及时处理;保证油箱液面高度高于吸油口,回油管路的回油口在油箱液面以下;每次换油后要排尽系统中的空气。
  (4)液压油冷却循环系统对油液冷却起到重要作用。常规冷却采用水冷式对液压系统油液进行强制冷却。水冷式冷却系统会因水循环堵塞不畅或冷却水自身温度高而使散热系数降低,达不到冷却效果,结果导致油温过高。
  整改措施:我厂炼铁多数采用的是管式冷却器。鉴别冷却效果常规的方式是通过手感温冷却器进出水管、进出油路的温度差及油箱的整体温度来鉴别。
  在日常维护中需要定期对冷却器进行开盖疏通冷却器水循环管路,清理污垢,保证水循环畅通;冷却水的初始温度也是决定冷却效果的重要因素,冷却器接人冷却水管时要接人高炉冷却人水管,不要接人高炉冷却回水管,以免降低冷却效果。
  5 结语
  现代液压技术广泛应用于工农业生产中,其技术高低已成为一个国家工业发展水平的标志。液压传动技术正朝着高压、高频、快速响应、精确制导等方向发展,因而对介质的要求也越来越高,故障排除也较为困难。但液压系统80%的故障都与液压油有直接的关系,所以液压介质的选用、日常的维护等就显得十分重要,油温受控也成为液压设备维护的重要环节之一。在此基础上,才能保障液压系统稳定运转,延长使用寿命。
  参考文献:
  [1]王凤喜,何强主编.液压与气动设备维修问答[M].北京:版社,2011.
  [2]姜继海,宋锦春,高常识主编.液压与气动传动[M].北京出版社.2011.
来源:《山东工业技术》2016年18期
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