預(yù)壓系統(tǒng)液壓油含水率超標(biāo)的故障分析與改進(jìn)

金昌鍵，鄧永剛，劉 文，馮 祥，王 爽

（紅塔集團(tuán)玉溪卷煙廠，云南 玉溪 653100）

0 引 言

Fishburen 液壓式預(yù)壓機(jī)主要用于打葉復(fù)烤生產(chǎn)線，將復(fù)烤后水分和溫度合格的煙片預(yù)壓成坯，按規(guī)定的尺寸和質(zhì)量進(jìn)行包裝。該液壓系統(tǒng)目前使用的是長城卓力46 號(hào)抗磨液壓油，技術(shù)要求中規(guī)定油中含水率<0.1%。液壓系統(tǒng)是預(yù)壓機(jī)和復(fù)壓機(jī)工作的核心部分，供油電機(jī)損壞、元件損壞、回路有阻尼、水泵密封損壞和清潔操作不當(dāng)?shù)仍蚨伎赡軐?dǎo)致液壓系統(tǒng)油液含水率超標(biāo)。通過分析查找液壓系統(tǒng)油液含水率超標(biāo)的原因，實(shí)施改造，保證液壓設(shè)備的運(yùn)行正常[1]。

1 預(yù)壓打包液壓系統(tǒng)含水率檢測

對(duì)預(yù)壓打包系統(tǒng)水冷裝置的冷卻水塔儲(chǔ)水池進(jìn)行例行檢查、清洗時(shí)，發(fā)現(xiàn)水面上有明顯的油層飄浮，水質(zhì)有輕微乳化現(xiàn)象，對(duì)水中是否進(jìn)油和油中是否進(jìn)水開展調(diào)查分析，同時(shí)技術(shù)要求預(yù)壓打包系統(tǒng)液壓油含水率<0.1%。

水塔有油進(jìn)入后，對(duì)打包液壓系統(tǒng)的介質(zhì)部分—液壓站的4 套儲(chǔ)油箱進(jìn)行檢查，查看是否有水分進(jìn)入液壓油中。具體方法是在液壓系統(tǒng)停止工作后對(duì)油箱放油，檢查液壓油中是否有水分進(jìn)入。發(fā)現(xiàn)油箱內(nèi)的油品無乳化跡象，但有水珠凝聚，表明液壓油中有水分進(jìn)入。

為檢測水分進(jìn)入的數(shù)量（即油中含水率），選取了油箱內(nèi)的液壓油樣品，用光譜水分探測儀進(jìn)行水分測量。為保證檢測的準(zhǔn)確性，取了10 個(gè)液壓油樣品進(jìn)行檢測。檢測結(jié)果為含水率平均值為3.52%，表明油箱內(nèi)的液壓油已經(jīng)嚴(yán)重進(jìn)水，目前該液壓系統(tǒng)使用的是長城卓力46 號(hào)抗磨液壓油，技術(shù)要求中規(guī)定油中含水率<0.1%。由于按保養(yǎng)計(jì)劃按時(shí)對(duì)預(yù)壓打包液壓設(shè)備的冷卻水塔儲(chǔ)水池進(jìn)行檢查、清洗，發(fā)現(xiàn)冷卻水塔內(nèi)的水質(zhì)無浮油及乳化現(xiàn)象。現(xiàn)發(fā)現(xiàn)水面浮油及水質(zhì)乳化，時(shí)間應(yīng)不超過一周，屬于突發(fā)性事件。由于進(jìn)水時(shí)間不長，且液壓油有一定的抗乳化性和水解安定性，所以液壓油還未分解乳化，目前對(duì)液壓系統(tǒng)影響較小[2]。

2 預(yù)壓打包液壓系統(tǒng)供油電機(jī)檢查

預(yù)壓打包系統(tǒng)正常工作時(shí)，對(duì)液壓站的4 套儲(chǔ)油箱所配置的8 臺(tái)供油電機(jī)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)油箱的M66 號(hào)電機(jī)溫度異常，工作時(shí)溫度達(dá)到78 ℃，而正常溫度應(yīng)為55 ℃左右，可見油箱進(jìn)水與電機(jī)溫度異常有關(guān)聯(lián)性。

根據(jù)以上調(diào)查，可初步分析為：水中進(jìn)油、油中進(jìn)水的現(xiàn)象為水油相互混合滲透所致，時(shí)間上不超過一周，水已發(fā)生乳化現(xiàn)象而油還未發(fā)生乳化現(xiàn)象，由于水中進(jìn)油不會(huì)造成系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)，可做次要目標(biāo)處理；油中進(jìn)水是液壓油含水率高的主要原因，應(yīng)做主要目標(biāo)處理；而電機(jī)溫升現(xiàn)象與油中進(jìn)水有關(guān)聯(lián)性，解決了油中進(jìn)水現(xiàn)象便可解除電機(jī)溫升現(xiàn)象。

油中進(jìn)水（即液壓油含水率高）對(duì)液壓系統(tǒng)的影響最為嚴(yán)重。因?yàn)橐簤河秃蔬^高時(shí)，將不能正常形成潤滑油膜,降低了油液潤滑性，會(huì)導(dǎo)致機(jī)器零部件的摩損,引起機(jī)器內(nèi)部的銹蝕，長期進(jìn)水會(huì)在液壓油內(nèi)形成膠質(zhì)和油泥，對(duì)液壓系統(tǒng)造成嚴(yán)重危害。

所以，找到油中進(jìn)水的源頭，徹底解決進(jìn)水故障，降低液壓打包系統(tǒng)液壓油含水率，同時(shí)也能解決其他兩項(xiàng)故障現(xiàn)象，保證液壓設(shè)備的運(yùn)行正常。

3 問題分析

根據(jù)液壓原理，回油管路油壓與大氣壓相同，也就是壓力基本為零，回油管路上無阻尼。通過查看油箱所供應(yīng)的5 套復(fù)壓機(jī)液壓控制圖（圖1），可知從設(shè)計(jì)角度來看，復(fù)壓機(jī)在回油管路上設(shè)計(jì)合理，回路壓力應(yīng)為零。

圖1 復(fù)壓機(jī)回路控制圖

在停機(jī)后拆卸冷卻裝置的換熱器進(jìn)油管道時(shí)發(fā)現(xiàn)，有大量的油液飛濺，飛濺高度達(dá)到3 m，表明回油管路中有高壓存在。

在液壓控制回路中，回油管路中有高壓存在，首先加大供油負(fù)載，供油電機(jī)輸出功率也加大，長期大功率運(yùn)行導(dǎo)致電機(jī)溫度升高；其次，冷卻裝置換熱器的密封在長期高壓壓迫下?lián)p壞、失效，導(dǎo)致油水混合。

查看具體設(shè)備布局并與復(fù)壓機(jī)液壓控制圖做比較，在逐一排除了控制及執(zhí)行元件因素后，發(fā)現(xiàn)僅有回油管路有可能造成壓差，也就是有管路內(nèi)部阻尼部位方可產(chǎn)生壓力。

排查5 套復(fù)壓機(jī)的回油管路布局時(shí)，發(fā)現(xiàn)在5套復(fù)壓機(jī)回油進(jìn)油箱處的管路布局有不合理現(xiàn)象（圖2）：回油管的匯集管直徑與回油管相同，都是（25×3）mm 無縫鋼管。而回油管的通徑之和是匯集管的5 倍，在匯集管口處產(chǎn)生了阻尼現(xiàn)象，液壓油在此產(chǎn)生了強(qiáng)烈的液阻。壓力決定于負(fù)載，在此處的液阻可視為負(fù)載，于是在回油管內(nèi)產(chǎn)生了逐漸累加的壓力，導(dǎo)致了回油管內(nèi)產(chǎn)生高壓。因此，回油管路有阻尼是導(dǎo)致液壓油含水率超標(biāo)的主要原因之一。

圖2 油箱進(jìn)出油路示意圖

圖3 散熱風(fēng)機(jī)、水泵及電機(jī)示意圖

針對(duì)冷卻水塔所配套的4 套水冷裝置共計(jì)8 套換熱器進(jìn)行逐一的檢查，檢查標(biāo)準(zhǔn)為冷卻裝置的換熱器油水管路密封件有無破損、老化。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，油箱水冷裝置的冷卻水乳化及浮油現(xiàn)象多于其他冷卻器，且密封裝置有明顯的損壞痕跡，說明油箱的水冷器的密封不嚴(yán)，會(huì)造成油水相互泄漏[3]。

4 制定措施及方案實(shí)施

4.1 制定措施

確定導(dǎo)致液壓油含水超標(biāo)的原因后，針對(duì)回油管路有阻尼，通過改變回油管路布局與走向，使之與油箱直連，取其中一根回油管與冷卻裝置相連，能有效解決管路產(chǎn)生阻尼的問題，改造方便；針對(duì)換熱器密封裝置損壞，通過改造密封裝置，油水分別密封。

4.2 方案實(shí)施

4.2.1 改造回油管路布局

為實(shí)現(xiàn)回油管路無阻尼，采取取締回油管路集油管；加長回油管，使之與油箱集油管直接接通；取其中一根回油管與冷卻裝置相連等三項(xiàng)改進(jìn)措施。具體實(shí)施如下：

（1）取締回油管路集油管。

由于回油管路集油管是油箱回油管路壓力高的關(guān)鍵因素，所以必須將它取締。

用割刀將集油管切斷，并打磨各管道切口，保證切口整齊、平滑、無殘?jiān)?、無倒口，并將切口外沿打出45°坡口。

（2）加長回油管，使之與油箱集油管直接接通。

測量切口與油箱集油管接口的距離為470 mm，用直徑與回油管相同的（25×3）mm（英制）無縫鋼管，長度為470 mm，一端扳出管螺紋與集油管接口相連并旋緊，另一端打45°坡口與回油管路切口焊接，并打磨。

（3）取其中一根回油管與冷卻裝置相連。

因整個(gè)油箱內(nèi)液壓油是循環(huán)使用的，所以，只需冷卻其中一路回油管，便能冷卻整個(gè)油箱內(nèi)的液壓油。取從上數(shù)起第二根回油管與冷卻裝置的進(jìn)口用軟管相連。

安裝完畢之后，檢查各連接部位是否完好、緊固，并啟動(dòng)電機(jī)及油泵對(duì)新裝管路進(jìn)行檢查,改造后的管道緊固，無泄漏[4]。

4.2.2 改造換熱器密封裝置

加長換熱器管束部分，并制作管束端蓋及密封、殼部端蓋及密封，根據(jù)端蓋尺寸，配制密封圈及連接螺栓，將制作好的加長筒一端與換熱器管束部分焊接，并打磨至與管束定位端同一圓柱度，將制作好的加長筒端蓋加密封墊密封后，用連接螺栓壓緊（圖4）。

圖4 安裝好的端蓋示意圖

安裝完畢之后，檢查各連接部位是否完好、緊固，并依據(jù)《管殼式換熱器》GB 151-1999 及《壓力容器》GB 150-2010 所規(guī)定的內(nèi)容，用試壓機(jī)對(duì)換熱器進(jìn)行密封測試。具體程序是：

將壓力緩慢升到試驗(yàn)壓力1.25×0.63=0.79 MPa（試驗(yàn)壓力為工作壓力的1.25 倍），在試驗(yàn)壓力下觀測10 min，壓力降低0.02 MPa，試驗(yàn)合格，然后再降壓至工作壓力，換熱器不滲不漏,表明改造實(shí)施后的換熱器無泄漏[5]。

5 結(jié) 語

該改造方案通過科學(xué)分析查找問題根源，改造后液壓油中含水率為0.02%，小于技術(shù)要求0.1%，并按維修方案設(shè)計(jì)改造的回油管路布局和改造換熱器密封裝置，徹底解決了液壓油油水混合的問題，保證了液壓油品的清潔，確保打葉復(fù)烤成品包裝液壓系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。