高爐煉鐵液壓系統(tǒng)污染對(duì)設(shè)備的影響及污染控制

張志強(qiáng)

（本鋼煉鐵廠，遼寧 本溪 117000）

液壓、潤(rùn)滑系統(tǒng)因在功能上能夠?qū)崿F(xiàn)回轉(zhuǎn)、直線運(yùn)動(dòng)，在結(jié)構(gòu)上能夠讓元件本著靈活方便的原則輕松布置等優(yōu)點(diǎn)，因此在高爐煉鐵之中的普及應(yīng)用率非常高。高爐爐前作為出鐵和堵口的作業(yè)場(chǎng)所，使得液壓系統(tǒng)中的高爐、等部件中的元件由于吸附大量的氧化鐵屑、粉塵、水汽，再加上高溫度、高壓力、高濕度的環(huán)境，會(huì)給系統(tǒng)中的液壓油帶來(lái)污染，而調(diào)查發(fā)現(xiàn)，液壓系統(tǒng)85%的故障因?yàn)橐簤河褪艿轿廴径鸬腫1]。由此判斷，控制污染源的數(shù)量，保持高爐煉鐵液壓系統(tǒng)工作環(huán)境的清潔，是確保液壓潤(rùn)滑設(shè)備運(yùn)行正常的重要的客觀條件。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)煉鐵行業(yè)越來(lái)越重視生產(chǎn)環(huán)節(jié)的節(jié)能減排工作，為此加大了科技投入力度，提高了高爐作業(yè)環(huán)境的清潔度標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)了一線工人的規(guī)范操作意識(shí)，有力地確保了高爐煉鐵液壓設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)作效率。

1 液壓系統(tǒng)污染源分析

第一，爐前、爐頂、熱風(fēng)爐的液壓站、液壓缸、液壓件在裝配之前由于沒(méi)有做好清潔工作，這些高密度設(shè)備在制造過(guò)程總存在的切屑、焊渣、磨料、繡片和灰塵沒(méi)有消除，一旦系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)作之后，這些污染物就會(huì)隨著液壓油遍布整個(gè)系統(tǒng)（詳情見(jiàn)圖1）。第二，液壓站油箱在運(yùn)轉(zhuǎn)期間會(huì)將空氣中的粉塵、灰塵帶入液壓油中，而一些過(guò)濾設(shè)備如空氣過(guò)濾器長(zhǎng)期使用失效時(shí)，也會(huì)讓環(huán)境的污染物帶入到系統(tǒng)之中。第三，系統(tǒng)在維修時(shí)，由于設(shè)備元件長(zhǎng)期暴露在外，再加上檢修環(huán)境不夠清潔，比如在向系統(tǒng)更換液壓油，更換設(shè)備元件等過(guò)程中，也會(huì)讓空氣中的粉塵，灰塵進(jìn)入系統(tǒng)之中。第四，液壓系統(tǒng)各個(gè)金屬材料和密封材料在工作中由于相互摩擦受力，會(huì)產(chǎn)生磨損碎屑，顆粒和纖維等雜質(zhì)，也會(huì)混入液壓油之中。

圖1 液壓油污染物的構(gòu)成比例餅狀圖

2 液壓系統(tǒng)污染的帶來(lái)的危害分析

總體而言，液壓系統(tǒng)出現(xiàn)安全故障除了前期產(chǎn)品設(shè)計(jì)、零部件制造，中期現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試會(huì)因科技含量不夠，人工操作不當(dāng)而出現(xiàn)故障之外，絕大多數(shù)情況下是使用和維修中由于對(duì)污染源的防護(hù)做的不走全面細(xì)致，使得液壓油受到污染雜質(zhì)的入群而造成整個(gè)系統(tǒng)故障率的提高。液壓、潤(rùn)滑污染對(duì)設(shè)備的負(fù)面影響主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)。

首先，油液中的污染顆粒會(huì)讓液壓系統(tǒng)中的高密度運(yùn)動(dòng)部件如閥芯、變量活塞帶來(lái)阻礙正常運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致出現(xiàn)卡頓等情況，導(dǎo)致磨損嚴(yán)重，過(guò)早地失去應(yīng)有的使用功效。另外污染顆粒聚集在孔道之中，堵塞在過(guò)濾網(wǎng)內(nèi)，會(huì)改變系統(tǒng)正常的工作狀態(tài)中各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)，使得系統(tǒng)操作會(huì)出現(xiàn)程序步驟失調(diào)，工作失靈等情形，會(huì)讓液壓站、液壓缸、液壓泵等設(shè)備吸油不順暢，回油不及時(shí)而讓設(shè)備處于不正常的運(yùn)作狀態(tài)下，就會(huì)引發(fā)氣蝕、振動(dòng)到來(lái)的噪音、高溫等影響，容易誘發(fā)高爐設(shè)備安全事故。另外粉塵、碎屑、雜質(zhì)等污染顆?；烊氲揭簤河椭?，也會(huì)讓液壓元件造成不可逆的磨損，嚴(yán)重情況下還會(huì)讓設(shè)備停機(jī)停產(chǎn)。如果對(duì)這些污染物得不到有效的控制，任其在系統(tǒng)系統(tǒng)之中積累，會(huì)使系統(tǒng)因局部產(chǎn)生損傷破壞，導(dǎo)致整體壓力不正常，速度不穩(wěn)定，讓執(zhí)行功能出現(xiàn)異常，最終對(duì)降低整個(gè)系統(tǒng)的使用壽命。而對(duì)液壓油的更換，對(duì)設(shè)備的檢修會(huì)極大地增加維護(hù)成本和人工成本，同時(shí)也給企業(yè)的正常生產(chǎn)造成很大的影響。

其次，液壓油中水分的逐漸增加會(huì)讓油品的質(zhì)量下降，給設(shè)備帶來(lái)磨損影響。正常情況下液壓油的含水比例應(yīng)該在50ppm，但隨著機(jī)器運(yùn)行過(guò)程中，由于高爐冶煉高溫高濕的環(huán)境含有大量的水蒸氣，這些水汽經(jīng)過(guò)液壓系統(tǒng)的透氣口與設(shè)備中油箱內(nèi)貨輸油管中的冷空氣結(jié)合，在水分子冷凝作用下形成水滴落入液壓油中，由此油液含水量大大增加，而水份的增加對(duì)液壓系統(tǒng)而言有害無(wú)益，它讓油稀釋裂化，加速破壞油膜組織，引起液壓油劣化編制，削弱了潤(rùn)滑性能和防銹方能，從而引起油品在高速流動(dòng)和壓力條件變化下，會(huì)讓油管壁面腐蝕而發(fā)生洞穴狀空蝕現(xiàn)象。

3 液壓系統(tǒng)污染控制策略

3.1 選擇合理的過(guò)濾器，制定對(duì)等的精度

液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)中進(jìn)行雜質(zhì)清除主要基于兩個(gè)方面，一方面是補(bǔ)油系統(tǒng)與油箱連接，使得整個(gè)設(shè)備中的雜質(zhì)都能夠隨著液壓油的壓力而進(jìn)入到油箱之內(nèi)，這其中顆粒較大的部分會(huì)因自身重力而沉淀下來(lái)，而那些無(wú)法沉淀的細(xì)微顆粒會(huì)隨著液壓油而遍布整個(gè)設(shè)備，這就需要一款合適的過(guò)濾器和基于過(guò)濾器來(lái)設(shè)置合理的過(guò)濾進(jìn)度來(lái)對(duì)其進(jìn)行有效清除。因此，過(guò)濾器是液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)過(guò)濾雜質(zhì)的最關(guān)鍵設(shè)備器材。

過(guò)去在選擇過(guò)濾器的時(shí)候常以名義精度來(lái)作為評(píng)價(jià)衡量標(biāo)準(zhǔn)，但這是不科學(xué)，也是不準(zhǔn)確的，因?yàn)槊x精度實(shí)際上是過(guò)濾器生產(chǎn)廠家給定的值，這個(gè)值并沒(méi)有將過(guò)濾效率包含進(jìn)來(lái)，使得產(chǎn)品的精度不夠高，達(dá)不到確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)。

為此，如今國(guó)內(nèi)外的過(guò)濾器根據(jù)高爐冶鐵生產(chǎn)實(shí)際中液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)對(duì)雜質(zhì)過(guò)濾之要求，引入了過(guò)濾比β值這一全新的概念，該概念可以用一個(gè)公式來(lái)說(shuō)明，即βn= Nu/Nd。這個(gè)公式中Nu的含義是過(guò)濾器進(jìn)口處油液?jiǎn)挝惑w積內(nèi)大于某個(gè)尺寸的顆粒含量，Nd是指過(guò)濾器出口處大于進(jìn)口處統(tǒng)一尺寸的顆粒含量[2]。因此，βn的具體含義就是大于某一尺寸的顆粒含量在過(guò)濾器進(jìn)出前后的比值，實(shí)際上就代表了過(guò)濾效率。βn可以精確客觀地將過(guò)濾器對(duì)雜質(zhì)的過(guò)濾能力測(cè)算出來(lái)，因此國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)將βn作為評(píng)價(jià)過(guò)濾器效果的標(biāo)準(zhǔn)，并越來(lái)越多地得到了國(guó)內(nèi)外過(guò)濾器生產(chǎn)和需求廠家的認(rèn)可。但是實(shí)際上，當(dāng)下的一些國(guó)產(chǎn)或國(guó)外產(chǎn)的過(guò)濾器仍有不少比例廠家在其產(chǎn)品性能中用名義進(jìn)度來(lái)代表過(guò)濾器的性能，而沒(méi)有使用βn值，這也是為什么不少液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)功能說(shuō)明中顯示過(guò)濾精度合格達(dá)標(biāo)，但投入應(yīng)用之后卻因?yàn)槿菀资艿诫s質(zhì)污染影響，導(dǎo)致系統(tǒng)清潔度較低，使得設(shè)備故障頻繁的癥結(jié)所在。因此在選用或更換過(guò)濾器時(shí)，一定要反復(fù)驗(yàn)證，確保其書面說(shuō)明與實(shí)際效用保持一致。

3.2 提高系統(tǒng)污染源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)力度

污染源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是提前做好污染防控的前提條件，也是對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)的重要手段。當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，頗爾、英特諾曼等國(guó)外廠家能夠生產(chǎn)處諸如便攜式檢測(cè)儀、在線檢測(cè)儀等智能化、自動(dòng)化的設(shè)備，不僅可以檢測(cè)常規(guī)的固體顆粒物雜質(zhì)，還可以檢測(cè)水、乙醇等液體物質(zhì)，檢測(cè)速度快，精度高，能夠根據(jù)要求產(chǎn)生基于ISO或者NAS標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果。利用使用這些檢測(cè)設(shè)備，有助于我們隨地隨地對(duì)系統(tǒng)開(kāi)展污染情況的調(diào)查檢測(cè)，洞察掌握系統(tǒng)污染趨勢(shì)，根據(jù)實(shí)際情況采取針對(duì)性的排污消雜措施，及時(shí)消除隱患，避免問(wèn)題擴(kuò)大化。

3.3 在系統(tǒng)使用、維修時(shí)做好污染防控

首先，在系統(tǒng)設(shè)備檢修中要小心謹(jǐn)慎，從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)避免造成設(shè)備元件的污染損害——切忌不要將污染源帶到或遺留在設(shè)備器材之中；對(duì)系統(tǒng)設(shè)備中的元部件和管道進(jìn)行拆卸時(shí)，一定要把油口用密封包裹住，防止污染源進(jìn)入其中；更換上去的新元件要先確保是否干凈整潔；更換新油時(shí)要先進(jìn)行過(guò)濾等等。在對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行檢修中，相關(guān)管理人員一定要做好檢修員工的督導(dǎo)工作，確保其在工作中做好對(duì)污染源的防護(hù)控制，本著嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，全面細(xì)致的精神來(lái)避免造成新的污染。

其次，在系統(tǒng)的日常維護(hù)中，要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備密封部位的檢測(cè)力度，因?yàn)殡S著使用時(shí)間的增加，密封部位的材質(zhì)可能會(huì)出現(xiàn)功能老化衰減等問(wèn)題，使其不能百分百起到雜質(zhì)的過(guò)濾隔離作用，比如雜質(zhì)有可能會(huì)從密封材質(zhì)不良的位置進(jìn)入系統(tǒng)，尤其是泵吸入管和軸密封等地方會(huì)出現(xiàn)進(jìn)氣等情況。因此一旦發(fā)現(xiàn)密封不嚴(yán)實(shí)的部位，就要及時(shí)進(jìn)行更換處理。

第三，在日常維護(hù)工程中，要對(duì)系統(tǒng)涉及防塵過(guò)濾除污的功能設(shè)備做到一處不漏地全面排查，比如要確認(rèn)空氣濾清器始終處于運(yùn)行正常，效果練好的狀態(tài)；對(duì)油箱要做好注油口的密封處理，油箱與吸油管和回油管之間的連接處也要確保處于完全密封狀態(tài)之中。對(duì)于容易沾染污染源的元件，比如濾芯，要定期進(jìn)行清洗，到了使用期限要及時(shí)更換[3]。如果檢測(cè)確認(rèn)整個(gè)液壓、潤(rùn)滑系統(tǒng)整體遭受了比較大的物探，就要對(duì)油箱和管道進(jìn)行徹底的大清洗。

3.4 在系統(tǒng)運(yùn)行中要合理控制油溫

液壓系統(tǒng)中油溫過(guò)高，將會(huì)給油液帶來(lái)巨大的影響，導(dǎo)加速其變質(zhì)和氧化過(guò)程，導(dǎo)致油液中水分和含污量越來(lái)越大。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)算發(fā)現(xiàn)，液壓油溫度每增高15度，其使用壽命便會(huì)下降10倍。為此要由專人對(duì)油溫進(jìn)行控制，隨時(shí)根據(jù)溫度變化調(diào)節(jié)冷卻水量，溢流閥和泵的流量與壓力，確保油溫始終控制在小于60度的范圍內(nèi)[4]。

3.5 要側(cè)重與對(duì)液壓缸的維護(hù)保養(yǎng)工作

開(kāi)鐵口機(jī)和泥炮是高爐冶鐵爐前的兩大必備設(shè)備，在冶鐵工程中要用開(kāi)鐵口機(jī)和泥炮反復(fù)進(jìn)行出鐵、堵鐵口操作。由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，因此會(huì)讓開(kāi)鐵口機(jī)和泥炮中的液壓油箱混入粉塵灰塵，使得液壓油受到污染，導(dǎo)致設(shè)備密封圈拉傷或液壓缸泄露等事故。因此要做好開(kāi)鐵口機(jī)和泥炮的保護(hù)工作，定期對(duì)爐前設(shè)備液壓缸上的軸端和活塞密封進(jìn)行更換，也可以改進(jìn)液壓結(jié)構(gòu)布局，比如在泥炮液壓缸活塞桿增設(shè)防塵網(wǎng)來(lái)減少水汽粉塵混入液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)的概率。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，高爐冶鐵爐前液壓系統(tǒng)的污染防控要從設(shè)備在工作現(xiàn)場(chǎng)的安裝開(kāi)始考慮要避免惡劣的環(huán)境帶來(lái)的污染物的侵蝕，在使用中要加強(qiáng)對(duì)液壓系統(tǒng)的防護(hù)和保養(yǎng)工作，本著科學(xué)細(xì)致的工作宗旨，做好定期檢測(cè)，設(shè)備元件更換和關(guān)鍵部位清洗工作，確保系統(tǒng)整體運(yùn)行流暢，實(shí)現(xiàn)爐前生產(chǎn)安全運(yùn)行。