摘  要  本文介绍了六高炉炉前液压站的工作现状，对液压控制系统污染度等级不达标原因进行了分析，通过相应的治理后液压油达到了预期的目的。

关键词  液压站  污染度  分析  理  

1  前言

液压控制系统是一个复杂的机、电、液综合系统.液压油除了作为传递能量的载体外，还起到润滑、防锈和带走热量等许多重要的作用，可以说液压油就是液压控制系统的“血液”。然而，当液压系统内部运动件磨损的固体颗粒、或者水、空气及各种密封件杂质混入液压控制系统并随着液压油在液压控制系统里面循环时，将严重影响到系统工作的可靠性及液压元件的寿命。根据有关权威统计数据显示，液压控制系统的故障约75 ～85 %是由于液压油被污染后引起的。因此，正确使用、控制液压油的清洁度等级是关系到液压控制系统工作的可靠性、持久性和工作性能好坏的关键，是有效减少液压控制系统突发性故障的根本。

2  液压控制系统现状

高炉液压控制系统由于炼铁生产环境所致长期暴露在高温、高压、高粉尘和极易锈蚀的环境中，液压油被污染的概率也更高，液压控制系统也就极易发生突发性阀芯卡塞、液压爆管喷油等故障，导致高炉各种阀门不能正常动作而影响到高炉的正常生产，进而影响稳定顺行。

3  存在的问题及危害

昆钢炼铁厂六高炉炉前液压站为泥炮、开口机提供动力源。随着六高炉生产任务的加重，高炉的冶炼强度不断提高，采用了大风量、高压力、高风温、喷煤富氧等强化冶炼操作工艺，利用系数不断提高，出铁次数也由每班3次增加到4次，泥炮和开口机使用频率提到每天16次。对泥炮和开口机设备的稳定运行提出了更高的要求，以保证高炉出铁正点率。然而开口机和泥炮有段时间经常出现故障，泥炮和开口机均出现换向阀卡阻，转炮油缸寿命短，开口机拉冲击缸等。笔者点检每次用在线污染监测仪（UCC CM20）检测液压油清洁度都在NAS CLASS 11以上，从表一知道液压油的污染度等级严重不达标，所以加剧了液压油的劣化和导致液压控制系统故障频繁发生，开口机不能正常开铁口，严重影响了出铁的正点率并，造成高炉的慢风、憋风，最严重的时候泥炮风不住铁口，造成高炉休风堵口，给高炉的稳产、高产带来一定影响。

表1  不同液压元件及液压控制系统适用的工作介质污染度等级推荐值

3.1 液压油中的固体颗粒将加剧系统的运动部件磨损，降低液压元件的性能。导致液压泵内泄增大，输出流量减少；各种液压阀控制性能下降；活塞密封件磨损加剧、油缸缸筒、活塞杆拉伤、拉毛。使用寿命降低。

3.2 液压油中较大的固体颗粒会堵塞在液压阀阀芯的某一个部位或淤积在阀体与阀芯之间，导致阀芯动作时摩擦力增大，引起阀芯反应迟钝，直至阀芯卡死不能动作而导致液压执行元件、油缸不能动作，泥炮、开口机瘫痪等。

3.3 液压油中混入的固体杂质会加剧液压油的物理和化学性能的恶化，缩短液压油的使用寿命。

3.4 液压油中混入水会导致油液乳化，污染系统，导致系统瘫痪。

因此，如何控制液压油的污染度等级，延长液压油和液压设备的使用寿命，降低液压油的消耗和节约生产成本，减少液压控制系统的故障率，确保高炉液压控制系统的安全、稳定运行成为制约高炉稳产、高产的一个瓶颈。

4  原因分析

清洗油箱的时候，会发现油箱底部沉积着一些铁（铜）屑、橡胶密封件的小杂质和一些泥沙等，那么这些杂质是如何侵入密闭的液压控制系统导致液压油污染度等级不达标呢？经过分析主要有以下几种渠道进入液压控制系统：

（1）日常检修维护、加油和液压改造不注意管道施工和接口卫生造成铁（铜）屑、焊渣和橡胶杂质等进入系统。

（2） 现场工作的油缸活塞杆没有防尘套缩回缸筒时带入液压控制系统。由于高炉生产环境特殊，炉前泥炮、开口机设备油缸几乎是暴露在高温、高粉尘中工作，使用的油缸都没有安装任何保护活塞杆不受污染装置，导致粉尘通过油缸活塞杆缩回缸筒的时候进入系统。

（3）液压站内过滤循环系统存在设计缺陷。清洗油箱时拆开回油过滤器发现滤芯脏、安全阀损坏失效、压差发讯器失效，导致回油中的污染物直接进入油箱污染系统。另外，冷却过滤系统功率不足，液压油过滤效果差。

（4）有时会发现油箱里的液压油变成黑褐色或者乳白色，说明液压油严重氧化变质逐渐生成胶黏性物质及液压油里面混入空气和水分。

5  治理措施

    综上所述，在设备硬件质量可控的前提下，只有把液压油的污染控制在一个合理的程度，才能够减少六高炉炉前液压控制系统的许多故障，提高液压元件的寿命和可靠性。

5.1 防止各种铁（铜）屑、焊渣和橡胶杂质等进入系统

液压控制系统中固体颗粒物是对液压控制系统危害最大、最直接的。所以，为了防止固体颗粒进入液压控制系统必须做到以下几点：（1）新安装的液压设备管道，必须对管道进行循环冲洗，循环冲洗直至油液清洁度达到此系统要求为止。（2）检修维护的时候要特别注意卫生，做好接口管口和过程防护不让各种污染物进入系统。（3）根据冶金行业的特点，合理选用耐高温、抗老化密封件，不要使用容易脆断、不耐高温的密封件等。

5.2  防止泥沙小颗粒通过油缸活塞杆进入系统

由于高炉各种油缸都处在高温、高粉尘的恶劣环境中工作，活塞杆伸出时不可避免的会沾染上粉尘等污染物，待活塞杆缩回缸筒时把污染物部分带回缸筒内造成污染。因此必须做到以下两点：（1）要保证油缸有防尘装置（护套或者挡板）并且密闭完好无损，这样才能把各种粉尘颗粒阻挡在防尘装置外面，避免这些污染物直接落到伸出的活塞杆上；（2）维修油缸的时候检查油缸上的防尘圈是否失效，如果失效必须更换防尘圈，确保防尘圈把活塞杆缩回时沾染上的污染物阻挡在油缸外面。

5.3 对液压站过滤循环系统存在的设计缺陷进一步优化改进

液压站过滤循环系统在整个液压控制系统中尤为重要，它是液压控制系统的“肾脏”。六高炉炉前液压站设计为两个独立的油箱容积一共2000L，其中一个循环过滤油箱包含回油室和吸油室，两室之间用一定高度的隔板隔开，只要任何一个室的油液高于隔板，那么这个室的油液可以溢流到另外一个室内。另外一个油箱只有吸油室，两个油箱之间的吸油室用一根通径DN500的短管连通。根据油泵流量公式：

Q=qn÷1 000

Q-油泵流量，q-油泵排量，n-电机转速

计算得过滤冷却油泵流量

Q=qn÷1 000=100×1 445/1 000=144.5 L/min  

2 000L÷144.5 L/min=13.84 min

理论上油箱里的液压油约14 min过滤循环完一次，满足对液压站油液的过滤要求，但是根据生产实践此油泵已经不能满足把液压油过滤达标，需要增加过滤功率。

从循环过滤器上的安全阀损坏失效，说明该滤芯严重堵塞导致通油能力不足，发讯故障频发，回油从安全阀泄压回路避开回油过滤器直接入油箱。过滤器形同虚设。我们分析系统回油一般都夹杂各种污染物，因此，需要重新选择此部分滤芯的过滤精度和确保压力发讯器工作正常。所以滤芯的过滤精度不易太高，采取分级过滤。第一级只要滤芯把较大的杂质过滤掉即可，故此部分滤芯过滤精度从10 um设计为20 um既保证了把较大杂质过滤掉，又避免滤芯经常被堵塞，之后中等大小的杂质进入回油室。接着把原来循环过滤冷却系统作为第二级过滤，滤芯精度从5 um改为10 um。这样就容易把回油室里中等大小的杂质过滤掉。最后，在系统吸油室新增加一套循环过滤系统作为第三级过滤，其油泵排量和电机转速与原来的一样，且过滤精度设计为5 um。而且，新增加的过滤循环吸油口接在循环系统吸油室上，出油口接在另外一个只有吸油室的油箱（1）上。这样就保证了过滤循环系统过滤功率增加了50 %，而且主油泵吸入的液压油经过粗、中、精三级过滤。经过实践，其优化改进前后系统参数如表2，液压站局部液压原理图如图1。

表2  液压站循环过滤系统优化改进前后参数

                   图1  六高炉液压站局部液压原理图

（1-油箱；2-空气滤清器；3-常闭截止阀；4-常开截止阀；5-油泵；6-电机；7-压力表；8-单向阀；9-安全阀；10-压力继电器；11-过滤器；12-冷却器；13-连通管道）

5.4  对严重发黑氧化的液压油进行更换

正常情况下液压油使用12～18个月就应当更换，如果继续使用液压油将失去润滑性，并可能具有酸性，影响液压控制系统的工作状态。在生产实践中维修人员可以根据液压油的颜色、气味变化，如油液变黑、乳化、发臭等的严重程度判断是否更换液压油。也可以取样化验液压油后对比表3参数判断是否更换液压油，一般情况下只要有三项超标就应该更换液压油。

表3  液压油更换极限标准

6  实施效果

六高炉炉前液压站液压油经过上述四个方面的治理后，现在每个月液压油检测的结果基本保持在NAS CLASS 5～7。从表一知道液压油完全满足炉前液压控制系统的使用要求，泥炮、开口机运行稳定，两年多无液压控制系统故障，油泵、油马达、油缸和液压阀等液压元件使用寿命得到延长。

7  结束语

虽然六高炉炉前液压站是从卢森堡拆回的，在理想状态下可以满足把液压油污染度控制在使用范围内，但是随着高炉冶炼强度的加大，泥炮、开口机使用频率的增加，液压油污染度长期不达标，导致液压控制系统故障频发。现在，通过对炉前液压控制系统的治理后，液压油清洁度达到液压控制系统使用标准，液压控制系统故障鲜有发生，保证了六高炉长周期安全稳定运行。

参考文献：

[1] 陈永朝等.高炉液压控制系统中油液污染的危害及防治.广州:机床与液压,2010(5)

[2] 刘廷俊.液压控制系统使用与维修.北京：化学工业出版社,2006.7

[3] 陆望龙编著.陆工谈液压维修.北京:化学工业出版社,2012.9

[4] 黄志坚编著.液压辅件. 北京:化学工业出版社，2008.2