淺述冶金機械的液壓系統(tǒng)污染及控制措施

1、淺述冶金機械的液壓系統(tǒng)污染及控制措施    【摘要】冶金機械液壓系統(tǒng)的污染與控制是一個系統(tǒng)工程，應當從設計、制造、裝配、使用、維修保養(yǎng)等各個環(huán)節(jié)加大檢測力度，嚴格控制污染物的產生，就能大大降低液壓系統(tǒng)的污染，提高液壓系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性，保證冶金機械的正常運轉，提高使用壽命和經(jīng)濟效益。本文介紹了冶金機械的液壓系統(tǒng)污染，提出了冶金機械液壓系統(tǒng)污染的控制措施。 【關鍵詞】冶金機械液壓系統(tǒng)污染控制措施 中圖分類號：F407.4 文獻標識碼：A 文章編號： 冶金機械液壓系統(tǒng)的污染與控制是一個系統(tǒng)工程。冶金機械液壓系統(tǒng)工作環(huán)境一般都是處在高溫、高壓、高速、高負荷、

2、高粉塵、高濕度變化等條件下，在安裝、調試、使用、維修及保養(yǎng)過程中，液壓系統(tǒng)中的油液容易受到污染和產生化學質變，使液壓系統(tǒng)產生多種故障。 一、冶金機械的液壓系統(tǒng)污染 1、污染的主要原因 在液壓系統(tǒng)中，液壓油是主要的傳遞能量的工作介質，同時還具備潤滑、密封和防銹等功能。液壓系統(tǒng)的污染也主要是指液壓油中混雜了各類固體顆粒、水、質變化學成分、微生物等。其主要原因來自于以下三個方面： （1）外界污染物的侵入 整個液壓系統(tǒng)在使用過程中，外界的粉塵顆粒會隨著往復伸縮的活塞桿、注入系統(tǒng)的油液或油箱的通氣孔等進入液壓油中，或者因某些密封圈密封不嚴導致水等物質進入油液中。此外，在日常的維護和保養(yǎng)中，由于操作人員的

3、疏忽，會將拆裝密封件、閥體等帶入的棉紗、橡膠等污染物掉入油液系統(tǒng)中，這也是引起污染的一個原因所在。 （2）系統(tǒng)制造污染物 液壓系統(tǒng)及其元件在制造、裝配、存儲、運輸過程中,系統(tǒng)本身就存在的原始污染物, 如毛刺、切屑、飛邊、沙粒、磨料、焊渣、銹片、油漆、密封膠、纖維、沖洗液等。冶金機械當中對于單個零、部件組成的液壓系統(tǒng), 則是由于零部件不潔而帶入的污染物。 （3）系統(tǒng)生成污染物 冶金機械液壓系統(tǒng)大部分都是在高溫、高壓、重載的條件工作, 致使液壓油液高溫下產生化學質變, 腐蝕金屬表面, 產生金屬顆粒、銹滓,潤滑不良, 產生部分磨料。而高壓、重載使得液壓油剝落金屬表面顆粒, 加速密封元件的老化, 產生

4、金屬和非金屬顆粒污染。 2、危害的主要表現(xiàn) 通過以上分析，對液壓系統(tǒng)污染的原因有了初步的了解。這些污染在實際生產過程中會對液壓系統(tǒng)產生非常大的危害，直接影響到液壓系統(tǒng)的正常運轉，嚴重時甚至造成設備的損壞。其危害主要表現(xiàn)在以下幾個方面： （1）固體顆粒 固體顆粒通常為金屬和硅、鋁等氧化物，硬度較高，一般二氧化硅和三氧化二鋁的莫氏硬度可達7-9，對系統(tǒng)和元件的危害較大。據(jù)了解，液壓油液污染當中, 金屬顆粒約占75%, 塵埃占15%, 其他雜質占10%。在各種污染物中,固體顆粒分布最廣、危害最大, 是引發(fā)系統(tǒng)故障、降低可靠性和降低元器件使用壽命的最主要原因。因此, 污染控制的重點就是減少固體顆粒。固

5、體顆粒污染物造成磨料磨損、淤積、堵塞、卡滯和加速油液變質等。 其中，磨料磨損是冶金機械運轉中的一個嚴重問題, 是液壓和潤滑系統(tǒng)元件失效的主要原因；顆粒淤積是導致液壓系統(tǒng)工作不穩(wěn)定的主要因素，油液中小顆粒濃度越高, 淤積現(xiàn)象就越容易發(fā)生；堵塞主要是指固體顆粒將節(jié)流孔、阻尼孔、噴嘴、過濾器等堵死, 造成流量減小甚至斷流, 危害很大。卡滯主要是指較大的顆粒進入運動副間隙并附在間隙入口附近, 造成上下間隙產生徑向不平衡力, 把閥芯壓向顆粒濃度高的一邊, 產生液壓卡緊現(xiàn)象。 （2）水和空氣 液壓系統(tǒng)油液中的水主要來自潮濕的空氣和水循環(huán)冷卻的工作環(huán)境。水污染的主要危害包括引起腐蝕、加速油液變質和低溫結冰等

6、三個方面。 在液壓系統(tǒng)中，空氣的存在形式有兩種：溶解狀態(tài)和游離狀態(tài)。處于溶解狀態(tài)的空氣通常不會影響系統(tǒng)工作?？諝鈱σ簤合到y(tǒng)的危害主要來自于游離狀態(tài)的空氣，產生的主要危害包括：產生氣蝕，破壞元件材料表面，并引起系統(tǒng)振動和噪音；降低液壓油液的體積彈性模量和剛性, 使系統(tǒng)響應特性變差；產生氣阻。液壓泵工作時, 吸油腔是低壓區(qū), 處于游離狀態(tài)的小氣泡體積會急劇膨脹, 處于溶解狀態(tài)的空氣也會析出來, 把吸油腔充滿, 造成氣阻。 二、冶金機械液壓系統(tǒng)污染的控制措施 1、合理選用過濾器 在液壓系統(tǒng)中合理選用過濾器是控制油液污染的主要措施, 過濾器精度過高, 則會造成不必要的浪費, 過濾器精度過低, 則使液壓

7、元件的使用壽命縮短。對于頻率響應快、系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性好的液壓系統(tǒng), 需要有一個好的污染度控制系統(tǒng)。 ( 1) 普通的液壓系統(tǒng)通常采用20m 過濾精度的過濾器即可, 對于電液伺服系統(tǒng), 一般采用10m 甚至更高精度的過濾器, 油液的污染度希望優(yōu)于6 級。 ( 2) 采用比實際過流量大的過濾器。過濾器流過比它額定值小的流量, 則過濾器較小的壓力差能使更多的污染顆粒被過濾掉, 液壓油的清潔度越高。 ( 3) 過濾器并聯(lián)比串聯(lián)使用效果好。因為并聯(lián)后流經(jīng)每個過濾器的流量減少了很多, 從而提高了系統(tǒng)的清潔度。 ( 4) 采用高性能過濾器分級過濾。如連軋機液壓系統(tǒng)在泵的吸油口、壓力控制油路、電液伺服閥的進

8、口處和回油口、獨立循環(huán)過慮回路均裝有過濾精度為125m、10m、5m、3m 過濾器, 采取定期更換的措施, 防止過濾器堵塞或變形而失效。 ( 5) 對過濾器的清洗可利用循環(huán)系統(tǒng)取油樣接口沖入適量的油液, 將可見污染物從過濾器排污口放出。對于精密液壓系統(tǒng), 由于沒有達到系統(tǒng)NAS1638- 4- 5 級清潔度要求的清洗劑, 沖洗過濾器可見污染物時可用達到NAS1638- 4- 5 級系統(tǒng)的油液。 ( 6) 當過濾器選好后, 還應注意正確的安裝位置。通常過濾器都安裝在吸油回路, 以清除進入泵以前的污染物。對高精度要求的液壓系統(tǒng), 可在吸油回路安裝一個粗濾器, 在液壓管路上設置一個精濾器, 關鍵性元

9、件還要在進油口前設置過濾器。 2、液壓系統(tǒng)制造安裝污染控制 ( 1) 電液伺服系統(tǒng)一般多采用不銹鋼無縫鋼管, 管子之間的連接盡量避免螺紋連接, 不銹鋼管及不銹鋼彎頭等附件要用硝酸與氫氟酸的混合酸洗, 以清除管道內壁的污染物。管道分段采用鋸割, 不準采用砂輪切割機, 以防止砂輪粉末殘留在管道內。焊接將不銹鋼管端打好坡口, 銼去毛刺并吹干凈, 并采用氬弧旱, 防止焊縫熔渣。 ( 2) 液壓油管拆裝時, 應將管接頭開口朝上, 用堵頭堵住以防止液壓油流失和污染物的侵入。 3、強化液壓系統(tǒng)的維護與保養(yǎng) ( 1) 加注新油液的污染控制。經(jīng)過對新油檢測, 一般污染度都在NAS10 級以下, 遠不能滿足電液伺

10、服系統(tǒng)要求的NAS6 級以上的標準。因此, 新油加注前, 采用精細過濾車三級過濾, 使新油的污染度完全符合電液伺服閥NAS6 級的標準, 從而大大降低了對電液伺服閥的更換、清洗頻率, 提高了設備的穩(wěn)定運行率。 ( 2) 離線、在線循環(huán)沖洗。離線循環(huán)沖洗時, 斷開電液伺服閥和其它液壓部件, 將軟管、硬管直接連通,開泵過濾新油并沖洗管路, 運行24-72h, 油溫控制在50-60, 沖洗壓力約為2MPa, 并用橡膠錘敲擊接頭、焊縫等部位, 將固體顆粒污染物清除。 在線循環(huán)沖洗是當系統(tǒng)的液壓油檢驗達NAS1638-4- 5 級標準后, 方可接入電液伺服閥和其它液壓部件,開啟系統(tǒng)進行在線循環(huán)沖洗。 ( 3) 防止油溫過高。液壓油液溫度過高, 會加速油液氧化變質, 從而增加金屬磨損, 并使密封件老化變形, 造成液壓系統(tǒng)泄漏和污染。冷熱軋機的工作油溫應控制在55以下。 ( 4) 及時更換執(zhí)行元件的密封。定期更換軸端和活塞密封, 防止內外漏泄和外部雜質的侵入。 ( 5) 定期清洗油箱, 清除積垢, 更換油濾器和空濾器, 防止外界顆粒污染物進入系統(tǒng)油箱和備用油箱。 總之，冶金機械液壓系統(tǒng)工作環(huán)境一般都是處在高溫、高壓、高速、高負荷、高粉塵、高濕度變化等條件下，在安裝、調試、使用、維修及保養(yǎng)過程中，液壓系統(tǒng)中的油液容易受到污染和產生化學質變，使液