鋁加工壓延設(shè)備液壓系統(tǒng)泄漏管控

黃昆峰

（中鋁瑞閩股份有限公司，福建福州 350015）

0 引言

液壓系統(tǒng)因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，目前在鋁加工壓延設(shè)備中被廣泛使用，大量的液壓控制元件、液壓執(zhí)行元件分布于鋁加工壓延設(shè)備中，并對(duì)設(shè)備的精度控制、傳動(dòng)控制起著重要作用。然而，泄漏問(wèn)題一直是鋁加工壓延設(shè)備液壓系統(tǒng)面臨的一個(gè)難題，泄漏一方面會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)故障停機(jī)，另一方面也直接影響著液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并造成成本、質(zhì)量損失。因此，做好液壓系統(tǒng)的泄漏管控，對(duì)于提高鋁加工壓延設(shè)備的整體穩(wěn)定性非常重要。

1 概況

鋁加工軋機(jī)設(shè)備的液壓系統(tǒng)通常配置高壓伺服液壓系統(tǒng)和低壓輔助液壓系統(tǒng)兩套獨(dú)立的液壓系統(tǒng):高壓伺服系統(tǒng)通常系統(tǒng)工作壓力≥25 MPa，主要負(fù)責(zé)軋制力控制和板型彎輥控制；輔助低壓液壓系統(tǒng)主要配套于輔助機(jī)械構(gòu)件的動(dòng)作執(zhí)行。鋁加工壓延設(shè)備液壓系統(tǒng)特點(diǎn)如下:

（1）液壓系統(tǒng)龐大。單臺(tái)設(shè)備的控制閥站通常有十幾個(gè)，液壓執(zhí)行元件近百個(gè)，液壓管路合計(jì)上千米，動(dòng)、靜密封點(diǎn)多（動(dòng)密封上百個(gè)，靜密封幾千甚至上萬(wàn)個(gè)）。

（2）控制精度要求高壓延過(guò)程中伺服系統(tǒng)使用多，基于板型和厚差控制的彎輥伺服系統(tǒng)和壓上伺服系統(tǒng)精度要求高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能要求高，最優(yōu)厚差控制要求在±3 μm 以內(nèi)。

（3）工況條件復(fù)雜:與設(shè)備工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)交涉，液壓系統(tǒng)元件需承受工藝潤(rùn)滑油液的噴淋腐蝕環(huán)境；部分執(zhí)行元件動(dòng)作頻率高，流量大，容易造成液壓系統(tǒng)沖擊；部分帶材軋制溫度高影響密封件使用壽命。

鑒于上述特點(diǎn)，液壓系統(tǒng)的泄漏控制在鋁加工壓延設(shè)備中難度較大，常規(guī)的基于動(dòng)、靜密封點(diǎn)數(shù)的泄漏率控制往往針對(duì)性不強(qiáng)（如萬(wàn)分之五的靜密封泄漏率）。因此，有必要根據(jù)泄漏實(shí)際情況，在泄漏率管控的基礎(chǔ)上，增加諸如泄漏量、重復(fù)泄漏點(diǎn)、重點(diǎn)泄漏點(diǎn)等管控指標(biāo)，并形成閉環(huán)管控。

2 分析

2.1 泄漏原因分析

從形式上液壓系統(tǒng)泄漏可分為內(nèi)泄漏和外泄漏，但其原因通常有兩種:一是由間隙密封失效引起的泄漏，二是由管路元件損壞引起的泄漏。

2.1.1 間隙密封失效的原因

造成間隙密封失效的直接原因通常有密封件的磨損、密封件的老化、密封件選型不合適、零件端面磨損、配合面粗糙度不足等，但進(jìn)一步究其原因則與更多的因素有關(guān)。如:系統(tǒng)振動(dòng)引起密封件和端面異常磨損，液壓油液溫度高加速密封件老化，油品清潔度不足造成元件磨損，甚至可追溯至元件設(shè)計(jì)選型以及液壓系統(tǒng)安裝質(zhì)量等源頭。采用圖1 的魚(yú)骨圖分析如下。

圖1 魚(yú)骨圖

2.1.2 管路元件損壞引起

通常情況下，管路元件損壞引起的泄漏概率較低，但因泄漏的截面積往往較大，因而容易導(dǎo)致較大的泄漏量。因此，對(duì)管路元件損壞的有效控制，也是液壓系統(tǒng)泄漏控制的重點(diǎn)。

管路元件損壞通常有以下3 種原因（表1）。

表1 液壓系統(tǒng)管路損壞原因分析

2.2 常見(jiàn)泄漏點(diǎn)分析

常見(jiàn)漏點(diǎn)多為設(shè)備生產(chǎn)中動(dòng)作頻繁、振動(dòng)沖擊較大的執(zhí)行件部位，理清常見(jiàn)泄漏點(diǎn)并采取針對(duì)性、精準(zhǔn)的管控措施，有利于從大方向上做好泄漏管控。

3 技術(shù)源頭管控

3.1 設(shè)計(jì)源頭

（1）控制原理圖設(shè)計(jì)。控制原理圖的設(shè)計(jì)關(guān)系整個(gè)液壓系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于泄漏穩(wěn)定性也有重要影響。對(duì)于后續(xù)液壓系統(tǒng)使用中的泄漏控制，在原理圖設(shè)計(jì)上應(yīng)著重考慮以下兩個(gè)方面:一是減少系統(tǒng)的液壓沖擊；二是控制系統(tǒng)中不必要的溢流?？傮w來(lái)說(shuō)，要盡可能發(fā)揮液壓系統(tǒng)的效率，減少不必要的能量損失。因?yàn)槟芰繐p失最終往往轉(zhuǎn)化為溫升和振動(dòng)，進(jìn)而間接地影響系統(tǒng)泄漏。

（2）主要參數(shù)設(shè)計(jì)。液壓系統(tǒng)3 個(gè)關(guān)鍵參數(shù)為壓力、流量和溫度，基于工況進(jìn)行合理設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)泄漏的穩(wěn)定性影響同樣重要（表2）。

表2 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)及其影響

（3）元件選型。元件選型對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性同樣重要，合理的換向閥中位機(jī)能、必要的節(jié)流緩沖控制、蓄能器和板式換熱器等合理配置，直接或間接影響液壓系統(tǒng)的沖擊振動(dòng)和油液溫升，進(jìn)而影響系統(tǒng)的泄漏控制。

（4）管路布設(shè)。管路布設(shè)對(duì)泄漏的影響主要有以下3 個(gè)方面:①管路過(guò)長(zhǎng)造成系統(tǒng)過(guò)多的沿程損失，損失的能量通常轉(zhuǎn)化為油液溫升的熱量；②管路彎頭設(shè)計(jì)過(guò)多，不利于液壓系統(tǒng)壓力沖擊的控制，進(jìn)而造成振動(dòng)性泄漏；③管徑影響流量，影響執(zhí)行元件的動(dòng)作速度，進(jìn)而影響系統(tǒng)的液壓沖擊。

3.2 制造安裝

（1）基于標(biāo)準(zhǔn)?；跇?biāo)準(zhǔn)做好液壓系統(tǒng)的制造安裝對(duì)后續(xù)泄漏管控非常重要，如管夾的加裝和油箱的制造標(biāo)準(zhǔn)等。管夾加設(shè)方式及間距應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。如:在管路彎頭的二端直管段處應(yīng)額外增加管夾支撐固定；對(duì)于硬管與軟管連接處，應(yīng)在硬管一端加管夾支撐。

（2）嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求執(zhí)行設(shè)備制造、安裝、調(diào)試及后續(xù)的維護(hù)工作，對(duì)于泄漏的管控很重要。如溢流閥的壓力設(shè)定要求、閥塊密封面的表面粗糙度要求、密封件的選型使用要求、基于減緩液壓系統(tǒng)沖擊的蓄能器沖壓要求、系統(tǒng)油液清潔度要求以及管夾安裝標(biāo)準(zhǔn)等各個(gè)環(huán)節(jié)，其規(guī)范性都對(duì)液壓系統(tǒng)的泄漏控制有一定影響。

3.3 設(shè)備調(diào)試

設(shè)備調(diào)試階段的調(diào)試質(zhì)量對(duì)于液壓系統(tǒng)泄漏控制的影響，在設(shè)備投入使用之初即能顯現(xiàn)，如管路打壓試漏、管路的循環(huán)清洗以及各種控制閥件的壓力、流量調(diào)試等。

4 維護(hù)過(guò)程管控

4.1 點(diǎn)檢

液壓系統(tǒng)點(diǎn)檢主要針對(duì)的項(xiàng)目見(jiàn)表3。

表3 液壓系統(tǒng)點(diǎn)檢項(xiàng)目

4.2 查漏

（1）理清方向:分清管路所述介質(zhì)系統(tǒng)，找對(duì)管路。

（2）找重點(diǎn):針對(duì)機(jī)列常見(jiàn)漏點(diǎn)，優(yōu)先進(jìn)行排查。

（3）動(dòng)作查漏:開(kāi)啟液壓系統(tǒng)進(jìn)行查漏，遇漏點(diǎn)難找時(shí)，動(dòng)作相關(guān)液壓缸配合查漏；對(duì)于軋機(jī)查漏，在外圍找尋不到漏點(diǎn)時(shí)，可采取順藤摸瓜式，從底部查找漏下的油液，順著油液泄漏的方向找尋漏點(diǎn)。

4.3 漏油處理

漏油處理過(guò)程中，密封件的規(guī)范選用很重要。合理的壓縮率，密封件才能實(shí)現(xiàn)應(yīng)有的密封性能:壓縮率過(guò)大，可能導(dǎo)致密封件產(chǎn)生永久性形變，失去其密封特性；如果選用的密封件線徑過(guò)小，達(dá)不到密封效果，可能導(dǎo)致處理后的漏點(diǎn)再次泄漏。

不同密封件裝配時(shí)的壓縮率可參考表4。

表4 壓縮率參考值

溝槽尺寸與O 形圈線徑的配合可參考表5。

表5 溝槽寬度與O 形圈線徑的配合

4.4 漏點(diǎn)周?chē)軍A緊固

管接頭的泄漏經(jīng)常與周邊系統(tǒng)振動(dòng)、周邊管夾松動(dòng)有關(guān)，因此在查出漏點(diǎn)后，應(yīng)同時(shí)檢查漏點(diǎn)周邊的管夾是否存在松動(dòng)，管夾支架是否脫焊；在處理漏點(diǎn)后，應(yīng)動(dòng)作設(shè)備觀察相應(yīng)管路是否存在大振動(dòng)。

4.5 作業(yè)過(guò)程的清潔

液壓油液的清潔度對(duì)于液壓系統(tǒng)至關(guān)重要:過(guò)小則元件磨損，過(guò)大則導(dǎo)致閥件卡阻。油液的污染通常來(lái)源于油液添加和漏油處理過(guò)程，因此，在日常泄漏處理和加油作業(yè)中，應(yīng)注意盡量避免將臟物帶入系統(tǒng)內(nèi)。

（1）漏油處理清潔作業(yè)規(guī)范:①拆卸前用普通干凈破布擦拭漏點(diǎn)周邊污垢；②拆除接頭后，找尋密封件時(shí)，應(yīng)注意對(duì)拆卸部位進(jìn)行清潔保護(hù)，不得將油口敞開(kāi)暴露于空氣中；③密封件安裝前，應(yīng)對(duì)密封件和接頭內(nèi)部采用如醫(yī)用紗布等清潔物件擦拭干凈，整個(gè)作業(yè)過(guò)程中盡可能避免將臟物帶入系統(tǒng)油液中；④密封件安裝過(guò)程中應(yīng)避免對(duì)密封件造成損傷，以免造成二次拆卸作業(yè)的污染。

（2）液壓系統(tǒng)油液清潔度要求:帶伺服閥的液壓系統(tǒng)清潔度等級(jí)要求為NAS 6 級(jí)，不帶伺服閥的液壓系統(tǒng)清潔度等級(jí)要求為NAS 7～8 級(jí)。

4.6 緊固保養(yǎng)

緊固保養(yǎng)作為一項(xiàng)預(yù)防性工作，對(duì)無(wú)泄漏工作的管控很重要。相關(guān)作業(yè)注意規(guī)范如下:

（1）設(shè)備生產(chǎn)中動(dòng)作頻繁、振動(dòng)較大部位的管路管夾，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注，相應(yīng)檢查、緊固周期應(yīng)短。

（2）管夾選用。大管徑、振動(dòng)大、油溫高的管路建議選用鋁制管夾，普通管路則可塑料管夾。

（3）管夾緊固中應(yīng)注意檢查管夾支架是否脫焊。

（4）管夾緊固用力應(yīng)適宜，不得用加力桿進(jìn)行加力緊固；對(duì)于小管夾或塑料管夾，上緊力度應(yīng)減小。

（5）對(duì)于容易松動(dòng)的管夾，可在管夾螺栓處使用油漆畫(huà)線，作防松標(biāo)識(shí)。

5 結(jié)論

通過(guò)持續(xù)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐和總結(jié)，中鋁瑞閩股份有限公司壓延設(shè)備的泄漏量自安裝調(diào)試投產(chǎn)以來(lái)，總體泄漏量得到持續(xù)減少，泄漏頻次和重復(fù)性泄漏率亦能獲得有效管控，整體液壓系統(tǒng)的泄漏維護(hù)工作進(jìn)入良性的閉環(huán)控制。