聚酯型難燃液壓油老化的影響因素

劉 雨

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司 河北唐山）

聚酯型難燃液壓油耐高溫性良好，廣泛應(yīng)用在鋼鐵、煤炭、化工和水泥等工業(yè)領(lǐng)域，其基礎(chǔ)油主要成分為多元醇及脂肪酸反應(yīng)生成的多元醇酯。聚酯型難燃液壓油一般在高溫下工作，其老化速度較快，據(jù)部分統(tǒng)計，在45～50℃、20～30 MPa壓力工況下，46#～68#難燃液壓油的壽命約為1～2年。老化速度過快，不但給設(shè)備運(yùn)行增加了成本，也對生產(chǎn)節(jié)奏產(chǎn)生一定影響，為此有必要探究聚酯型難燃液壓油的老化因素。下面以首鋼京唐公司某連鑄機(jī)組使用的46#難燃液壓油的老化情況進(jìn)行說明。

一、試驗

為分析溫度及水含量對聚酯型難燃液壓油酸值增加速度的影響，進(jìn)行如下數(shù)據(jù)跟蹤：1#液壓站運(yùn)行溫度在42℃左右，2#液壓站運(yùn)行溫度在51℃左右。試驗條件：工作壓力29 MPa，油品牌號46#難燃液壓油，樣本量24本。利用檢修時間，同時對兩個液壓站更換新油。除運(yùn)行溫度及受環(huán)境影響產(chǎn)生的油品含水量不一致外，兩臺液壓站的運(yùn)行工況完全相同。每周跟蹤測量1次酸值增加值及運(yùn)行溫度，數(shù)據(jù)記錄見表1。

2.數(shù)據(jù)分析

利用MINITAB軟件對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸分析，結(jié)果見表2，可見在95%置信度水平下，溫度、時間、水含量均為顯著因子（P＜0.05），回歸系數(shù)為88.9%，對其進(jìn)行殘差正態(tài)性分析，P=0.157，模型有效，殘差分析見圖1?；貧w擬合方程C=-0.272+0.00687t+0.00119s+0.00290T，其中C——酸值增加量，t——溫度，℃，42＜t＜52，s——水含量，1×10-6T——時間，T＜12周?；貧w擬合方程顯示，酸值增加速度隨時間、溫度、水含量的增高，均呈現(xiàn)增大趨勢，表明在系統(tǒng)溫度、水含量一定情況下，油品老化是一個加速過程。適當(dāng)降低油品水含量及運(yùn)行溫度，油品老化速度明顯降低，但總體仍呈現(xiàn)增高趨勢（C＞0）。因此，液壓系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，延緩油品老化的有效途徑是控制運(yùn)行溫度及水含量。

二、改善措施

1.控制運(yùn)行溫度

液壓油是由幾十種乃至上百種烴類物質(zhì)構(gòu)成的混合物，其中烴類物質(zhì)的種類分布、飽和度，抗氧添加劑的含量及類型等因素均會影響油品的抗氧化性。但是，從化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的角度分析，溫度升高一般會加速反應(yīng)的進(jìn)行（反應(yīng)速率常數(shù)一般隨溫度、增加而增加）。油品的老化是由若干個復(fù)雜的化學(xué)變化組成的，其速度必定受溫度影響。

表1 試驗跟蹤數(shù)據(jù)

表2 數(shù)據(jù)分析結(jié)果

圖1 數(shù)據(jù)殘差分析

液壓系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，由于自身部件的摩擦，油品被壓縮（雖然數(shù)量級很小）以及外界環(huán)境傳熱都會導(dǎo)致油品本身內(nèi)能的增加，表現(xiàn)為溫度升高。過高的系統(tǒng)運(yùn)行溫度會直接導(dǎo)致油品加速老化。改善措施主要有，改造管路路由，遠(yuǎn)離高溫區(qū)域，液壓站加裝空調(diào)，加大換熱器面積等。

2.控制水含量

液壓系統(tǒng)進(jìn)水的途徑：①執(zhí)行元件帶入；②通過油箱頂部濾清器進(jìn)入；③換熱器泄漏。水分在液壓系統(tǒng)運(yùn)行過程中十分有害，會直接導(dǎo)致油品老化，產(chǎn)生凝膠和低分子酸，尤其是當(dāng)水與氣泡同時存在情況下，氣泡在高壓作用下，會瞬間升至幾百攝氏度的高溫，引起水分氣化，高溫下的水蒸氣與油品接觸會引起油品劇烈氧化，產(chǎn)生的酸性物質(zhì)又會促進(jìn)油的進(jìn)一步氧化，形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，導(dǎo)致油品粘度急劇變化，酸值升高，產(chǎn)生凝膠，樹脂等有害物質(zhì)，威脅系統(tǒng)安全運(yùn)行。對于水含量的控制，除了控制好上述3種進(jìn)水途徑外，另外一個有效方法就是油品定期養(yǎng)護(hù)，也就是進(jìn)行定期脫水處理。由于液壓油對于水含量要求較高，一般進(jìn)行真空脫水，對于油膜軸承油，齒輪油等大黏度油品，可進(jìn)行離心脫水。

3.控制金屬顆粒物

在油品老化過程中，金屬顆粒物一般起到催化作用，尤其是銅顆粒對油品老化的催化作用最為明顯，其次是鐵、鎳、鋁等金屬元素。金屬顆粒越小，比表面積就越大，催化作用越明顯。因此有必要對油品進(jìn)行定期過濾。油品的鐵譜分析也顯得尤為重要。