聚酯型難燃液壓油老化的影響因素

劉 雨

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司 河北唐山）

聚酯型難燃液壓油耐高溫性良好，廣泛應用在鋼鐵、煤炭、化工和水泥等工業領域，其基礎油主要成分為多元醇及脂肪酸反應生成的多元醇酯。聚酯型難燃液壓油一般在高溫下工作，其老化速度較快，據部分統計，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，不但給設備運行增加了成本，也對生產節奏產生一定影響，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組使用的46#難燃液壓油的老化情況進行說明。

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，進行如下數據跟蹤：1#液壓站運行溫度在42℃左右，2#液壓站運行溫度在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。除運行溫度及受環境影響產生的油品含水量不一致外，兩臺液壓站的運行工況完全相同。每周跟蹤測量1次酸值增加值及運行溫度，數據記錄見表1。

2.數據分析

利用MINITAB軟件對上述數據進行多元回歸分析，結果見表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），回歸系數為88.9%，對其進行殘差正態性分析，P=0.157，模型有效，殘差分析見圖1。回歸擬合方程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。回歸擬合方程顯示，酸值增加速度隨時間、溫度、水含量的增高，均呈現增大趨勢，表明在系統溫度、水含量一定情況下，油品老化是一個加速過程。適當降低油品水含量及運行溫度，油品老化速度明顯降低，但總體仍呈現增高趨勢（C＞0）。因此，液壓系統在運行過程中，延緩油品老化的有效途徑是控制運行溫度及水含量。

二、改善措施

1.控制運行溫度

液壓油是由幾十種乃至上百種烴類物質構成的混合物，其中烴類物質的種類分布、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，從化學反應動力學的角度分析，溫度升高一般會加速反應的進行（反應速率常數一般隨溫度、增加而增加）。油品的老化是由若干個復雜的化學變化組成的，其速度必定受溫度影響。

表1 試驗跟蹤數據

表2 數據分析結果

圖1 數據殘差分析

液壓系統在運行過程中，由于自身部件的摩擦，油品被壓縮（雖然數量級很小）以及外界環境傳熱都會導致油品本身內能的增加，表現為溫度升高。過高的系統運行溫度會直接導致油品加速老化。改善措施主要有，改造管路路由，遠離高溫區域，液壓站加裝空調，加大換熱器面積等。

2.控制水含量

液壓系統進水的途徑：①執行元件帶入；②通過油箱頂部濾清器進入；③換熱器泄漏。水分在液壓系統運行過程中十分有害，會直接導致油品老化，產生凝膠和低分子酸，尤其是當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，產生的酸性物質又會促進油的進一步氧化，形成鏈式反應，導致油品粘度急劇變化，酸值升高，產生凝膠，樹脂等有害物質，威脅系統安全運行。對于水含量的控制，除了控制好上述3種進水途徑外，另外一個有效方法就是油品定期養護，也就是進行定期脫水處理。由于液壓油對于水含量要求較高，一般進行真空脫水，對于油膜軸承油，齒輪油等大黏度油品，可進行離心脫水。

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行定期過濾。油品的鐵譜分析也顯得尤為重要。