冷軋機(jī)組高壓液壓系統(tǒng)水分污染分析

鄭召舉

一、概述

液壓油中的水分也會(huì)像機(jī)械雜質(zhì)污染一樣，可損害液壓系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性、準(zhǔn)確性和靈活性。即使水的濃度在低達(dá)0.01%～0.02%的情況下，也會(huì)對(duì)液壓部件造成腐蝕，并影響液壓油的潤(rùn)滑性能，降低液壓系統(tǒng)的可靠性和效率，并且增大機(jī)械部件的受力和疲勞磨損。濟(jì)鋼冷軋板廠冷軋機(jī)組高壓液壓系統(tǒng)包括AGC壓下、CVC竄輥、彎輥、支撐輥平衡四個(gè)伺服控制系統(tǒng)。投入生產(chǎn)一年左右，軋機(jī)高壓液壓系統(tǒng)油液開(kāi)始出現(xiàn)不同程度被水或乳化液等液體污染的情況，給設(shè)備正常運(yùn)行帶來(lái)很大隱患。

二、冷軋機(jī)組高壓液壓系統(tǒng)水分污染的危害

1.生成極難破壞的乳化液

液壓系統(tǒng)內(nèi)存在的油水乳化液能引起系統(tǒng)工作的各種故障。粘稠的有機(jī)物吸附在微小水滴的表面，乳化液生成油垢等沉淀物質(zhì)，堵塞過(guò)濾器、泵和閥等調(diào)節(jié)設(shè)備。

2.加速油液的氧化過(guò)程

當(dāng)液壓油中存在水分和無(wú)機(jī)污染物（金屬顆粒）時(shí)，金屬顆粒將起氧化催化劑作用，會(huì)使油液的烴類(lèi)氧化性加強(qiáng)，特別是有鐵、銅、錳等微粒存在下，水與大氣中的氧使液壓油迅速氧化，生成粘稠狀聚合物，即油泥。當(dāng)使用溫度超過(guò)65℃，每增加10℃，氧化速度成倍增長(zhǎng)，使液壓油失效。

3.加劇對(duì)閥等液壓元件的腐蝕作用

水的存在能使液壓油對(duì)金屬的腐蝕作用加劇，其中包括有色金屬（銅、鉛）當(dāng)水存在時(shí)，氧化作用加大，增加了油的酸性。同時(shí)，在液壓油有水的情況下，多數(shù)微生物如霉菌和細(xì)菌能生活在烴介質(zhì)內(nèi)，微生物在油水界面上繁殖極快，微生物的生命活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生有機(jī)酸和礦物酸、氨、硫、二氧化碳、硫化氫等具有侵蝕性的物質(zhì)。微生物還可能造成電化學(xué)腐蝕，使其對(duì)閥等液壓元件的腐蝕加劇。

4.降低油液潤(rùn)滑性

水分會(huì)降低油液黏度，惡化液壓系統(tǒng)耦合零件磨合表面的潤(rùn)滑作用。在液壓系統(tǒng)的過(guò)熱部位，工作液中的水分會(huì)蒸發(fā)，導(dǎo)致摩擦表面的油膜破壞，潤(rùn)滑作用也被破壞，加速液壓元件（泵、閥、液壓缸等）的磨損。

三、冷軋機(jī)組高壓液壓系統(tǒng)水分污染原因分析

1.大氣中的水蒸氣

大氣中的水、氣通過(guò)空氣濾清器進(jìn)入油箱。溶解于液壓油內(nèi)的水和大氣中的水之間存在著動(dòng)態(tài)平衡，當(dāng)液壓油同潮濕空氣接觸之后，這種平衡的出現(xiàn)很快。在典型溫度下運(yùn)行，一般吸水達(dá)0.02%～0.03%。當(dāng)設(shè)備停止工作后，水從液壓油中凝下來(lái)，漸漸在油箱底部形成積水。軋機(jī)低壓系統(tǒng)和高壓系統(tǒng)同屬軋機(jī)地下油庫(kù)，工作環(huán)境相同，如果是軋機(jī)地下油庫(kù)空氣中的水蒸氣造成的高壓系統(tǒng)液壓油乳化，則低壓系統(tǒng)也會(huì)出現(xiàn)液壓油乳化的情況，而低壓系統(tǒng)液壓油運(yùn)行至今從未出現(xiàn)過(guò)液壓油乳化的情況，則可排除大氣中的水蒸氣造成液壓油水分侵入的情況。

2.液壓油的存儲(chǔ)、運(yùn)輸、抽注過(guò)程中水的侵入

在存儲(chǔ)、運(yùn)輸、抽注過(guò)程中，由于外部條件的變化，或意外事故發(fā)生，如雨水的侵入、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的欠缺等，都易使水分侵入油內(nèi)。而我廠從事液壓設(shè)備維護(hù)的工作人員均經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，且液壓油的存儲(chǔ)、運(yùn)輸及抽注過(guò)程均嚴(yán)格按照國(guó)家關(guān)于液壓油存儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)囊筮M(jìn)行，因此，不會(huì)出現(xiàn)水分侵入的情況。

3.使用過(guò)程中水分的侵入

（1）液壓系統(tǒng)循環(huán)冷卻系統(tǒng)因換熱器板片銹蝕、破裂或密封老化破損等原因造成循環(huán)冷卻水侵入。將換熱器拆開(kāi)檢查，所有密封墊片完好無(wú)損，同時(shí)檢查板片的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)板片雖有銹蝕的跡象，但沒(méi)有出現(xiàn)板片因銹蝕造成缺損的情況。將換熱器按照換熱器的安裝技術(shù)規(guī)范安裝后，進(jìn)行保壓測(cè)試：首先關(guān)閉換熱器，將一側(cè)流室排空，并將此流室的接管斷開(kāi)，在另一流室進(jìn)行加壓，經(jīng)過(guò)20min的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，沒(méi)有水從缺損處流出，同時(shí)20min內(nèi)的壓降在允許范圍內(nèi)，故因換熱器的原因?qū)е滤智秩氲那闆r也不成立。

（2）軋機(jī)傳動(dòng)軸抱緊液壓缸夾緊單元防塵密封損壞，造成乳化液進(jìn)入夾緊單元后通過(guò)泄漏油管侵入系統(tǒng)。軋機(jī)在軋制過(guò)程中會(huì)有大量的乳化液噴射到軋機(jī)傳動(dòng)軸抱緊液壓缸夾緊單元處，而在SMS的原始設(shè)計(jì)中錯(cuò)誤的將夾緊單元的通氣口接到高壓系統(tǒng)的泄漏油管上，如果夾緊單元的防塵密封損壞，軋制過(guò)程中的乳化液就會(huì)通過(guò)已經(jīng)損壞的防塵密封進(jìn)入到夾緊單元的彈簧腔，之后就可能通過(guò)泄漏油管侵入到系統(tǒng)中，從而造成系統(tǒng)液壓油的乳化。為此，首先將軋機(jī)的八個(gè)夾緊單元的防塵密封全部更換，同時(shí)將接到夾緊單元通氣口的泄漏油管去掉，并在夾緊單元的通氣口處接通氣管路，防止乳化液進(jìn)入夾緊單元。

通過(guò)采取以上措施，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的觀察發(fā)現(xiàn)，油液乳化的現(xiàn)象得到一定緩解，但是，在軋機(jī)經(jīng)過(guò)五天左右（原來(lái)3～4天）的時(shí)間仍出現(xiàn)了乳化現(xiàn)象。這說(shuō)明該問(wèn)題是引起油液乳化一個(gè)原因，但不是主要原因。

（3）軋機(jī)支撐輥平衡缸有桿腔防塵密封損壞，導(dǎo)致乳化液進(jìn)入平衡缸的有桿腔從而造成乳化液的侵入。如果是乳化液從平衡缸進(jìn)入到系統(tǒng)中，必須同時(shí)具備兩個(gè)條件：一是支撐輥平衡缸活塞桿的防塵密封圈損壞，軋制時(shí)噴射到支撐輥平衡缸周?chē)娜榛耗芡高^(guò)損壞的防塵密封。二是在軋機(jī)軋制時(shí)，支撐輥平衡缸的有桿腔內(nèi)沒(méi)有壓力，透過(guò)損壞防塵密封的乳化液能進(jìn)一步透過(guò)平衡缸活塞桿的單向密封，進(jìn)入支撐輥平衡缸的有桿腔內(nèi)。

經(jīng)查閱SMS提供的電氣資料及支撐輥平衡系統(tǒng)液壓控制原理圖，當(dāng)軋機(jī)處于軋制狀態(tài)時(shí)，平衡缸有桿腔壓力為零，乳化液完全有可能進(jìn)入到平衡缸的有桿腔內(nèi)，此時(shí)進(jìn)入到有桿腔的乳化液無(wú)法通過(guò)支撐輥平衡缸活塞桿的單向密封，當(dāng)在軋機(jī)換輥或校核時(shí)，有桿腔內(nèi)6MPa的壓力會(huì)隨著支撐輥平衡缸的上下動(dòng)作將有桿腔內(nèi)的乳化液排入到系統(tǒng)中，久而久之，系統(tǒng)中的乳化液含量越來(lái)越高，從而造成液壓油的乳化。這便是導(dǎo)致液壓系統(tǒng)水分污染的主要原因。更換所有支撐輥平衡缸活塞桿的防塵密封，通過(guò)近半年來(lái)的觀察，再也沒(méi)有液壓油侵入水的故障發(fā)生。

四、控制措施

（1）充分利用PMS設(shè)備點(diǎn)檢系統(tǒng)，專(zhuān)業(yè)點(diǎn)檢人員對(duì)系統(tǒng)液位、油溫、壓力變化進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，及時(shí)掌握液壓系統(tǒng)液位的波動(dòng)變化情況。

（2）控制工作過(guò)程中油溫變化。液壓油油溫的升高會(huì)加速液壓油的氧化變質(zhì)，從而增加金屬磨損，并使油封變形和老化，造成液壓系統(tǒng)的內(nèi)外泄漏和污染。系統(tǒng)在運(yùn)行中應(yīng)保持油液溫度在 30～50℃。

（3）建立油品檢測(cè)體系，定期對(duì)液壓系統(tǒng)油液進(jìn)行取樣檢測(cè)化驗(yàn)工作，每一季度對(duì)油液進(jìn)行污染度、含水量及其他性能指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)化驗(yàn)，及時(shí)掌握油液油品的狀況，確保液壓系統(tǒng)油液處于最佳工作狀態(tài)。

（4）定時(shí)開(kāi)啟高壓液壓系統(tǒng)脫水車(chē)，每15天開(kāi)啟一次，每次運(yùn)行時(shí)間2h，以保證系統(tǒng)內(nèi)油液含水量在控制范圍之內(nèi)。

（5）加強(qiáng)對(duì)執(zhí)行元件防塵密封點(diǎn)檢，并定期更換。重點(diǎn)加強(qiáng)傳動(dòng)軸抱緊液壓缸夾緊單元防塵密封及支撐輥平衡缸活塞桿防塵密封的點(diǎn)檢，并根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，確定傳動(dòng)軸抱緊液壓缸夾緊單元防塵密封每年更換一次，支撐輥平衡缸活塞桿防塵密封8～10個(gè)月更換一次。

（6）為改變平衡缸防塵密封損壞頻繁的局面，決定在支撐輥平衡缸的透蓋加密封蓋板，防止防塵密封損壞后乳化液進(jìn)入到支撐輥平衡缸內(nèi)。

通過(guò)采取控制措施，冷軋機(jī)組高壓系統(tǒng)的液壓油再也沒(méi)有因進(jìn)水或乳化液導(dǎo)致油液乳化的情況，不但可降低液壓油的消耗，還減少了濾芯的更換頻率。