電石爐液壓系統使用水-乙二醇的改造

劉 凱

（寧夏英力特化工股份有限公司，寧夏 石嘴山 753202）

電石爐通過液壓系統完成電石爐電極的升降、壓放等操作，是電石爐電極管理中非常重要的一個環節。液壓系統常用的液壓介質為HL、HM型液壓油，由基礎油復配多種助劑合成。在電石生產中長時間處于高溫狀態下，接觸火焰、接頭破裂、管道泄漏等突發事件發生的情況下，這種傳統的礦物基液壓油易燃的危險時刻伴隨在生產過程，對設備及操作人員的生命安全構成嚴重的威脅。

為消除安全隱患，寧夏英力特化工股份有限公司對現有的4臺20 000 kVA電石爐進行液壓系統改造，將原系統使用的HM型液壓油更換為水-乙二醇液壓液。

1 電石爐液壓系統對液壓介質的要求

液壓油的使用性能包括粘溫性、潤滑性（抗磨性）、穩定性（包括熱穩定性，氧化安定性，防腐蝕性，剪切穩定性，抗乳化性，水解安定性，低溫穩定性和儲存穩定性）、對密封材料適應性、抗泡沫性、空氣釋放性、過濾性以及抗燃性。

對于電石爐液壓油除了要滿足標準所規定的理化指標外，要結合當地的使用環境和工況。由于液壓油在工作過程中，溫度變化較大，加之英力特公司地處北方，四季溫差較大。一般在高溫季選用HM46型液壓油，冬季低溫季選用HM68型液壓油。

綜述所述，HM型液壓油除了不具備抗燃性，就是其本身根據季節的變化，也要進行油品的置換，這個過程要必然造成油品的浪費。

2 水-乙二醇液壓液的特性

水-乙二醇液壓液是由具有優良潤滑性的有機高分子、乙二醇及其他助劑復配而成，具有優異的抗燃性、低凝性、防銹性、氧化安定性和水解安定性。在寒冷的工作環境下使用，具有良好的低溫流動性；在高壓、高溫、接近火源以及有火災危險的環境下，具有良好的安全防火性能。水-乙二醇抗燃液壓液具有極佳的化學穩定性，凍結和解凍均不影響其使用性能，在常溫下通風陰涼處貯存不會分層變質。

2.1 水-乙二醇的粘度隨溫度的升高而降低。

以粘度等級46的為例，在20℃時其運動粘度為80 mm2/s，40℃時運動粘度為40 mm2/s，50℃時運動粘度為31 mm2/s。

除此之外，水-乙二醇抗燃液壓液在-40～0℃時不用加熱可直接啟動泵，具有良好的低溫性能，因此適合室外低溫作業。

2.2 抗燃性

水-乙二醇抗燃液壓液可通過熱岐管抗燃試驗，704℃的熱鋼管上，不產生火焰只霧化。一旦泄漏的液體連續不斷的流到熔融金屬或其他熱體表面，也不會立即著火，只是在水分蒸發完之后，在直接與熱體接觸的面積范圍內產生火苗，而且火苗不會向四周蔓延。

2.3 潤滑性

水-乙二醇抗燃液壓液具有良好的潤滑性，其試驗結果如下。

（1）Falex試驗機：磨擦系數 0.08 μ；

（2）四球試驗：磨跡 0.50～0.60 mm（1 200 r/min）；

（3）柱塞泵柱塞磨損量：17 mg（21 MPa）。

但是，水-乙二醇對運動摩擦的潤滑性能稍差，不能在金屬表面生成牢固的極壓潤滑膜。這一點對于流體動力潤滑摩擦副影響較小，但對重載的滾動軸承影響較大。尤其是滾針軸承，水-乙二醇液壓液在該類軸承中形成的油膜極易破壞，導致軸承碎裂。

2.4 防腐性

水-乙二醇呈強堿性，pH值一般在8～11，但里面增加有液相防銹劑，對金屬材料、銅或黃銅（青銅除外）不產生腐蝕作用，一般的液壓泵和閥件可直接使用。

適用材料包括聚丙塑料、硅銅塑料、酚醛塑料、尼龍塑料、環氧塑料、丁腈橡膠、丁酯橡膠、硅橡膠、氟橡膠、苯乙烯塑料、聚氯乙烯塑料、甲基丙烯塑料、經陽極處理的金屬鋁、銅、黃銅、鐵金屬、鋁合金、環氧樹脂和酚醛樹脂、各種金屬濾網、聚四氟乙烯橡膠、酚醛樹脂處理的濾紙等。

不適用材料包括普通工業油漆、鋁、鎘、鋅、鎂、皮革、軟木、石棉、天然橡膠、一般濾紙、聚氨脂橡膠及有機玻璃等。

2.5 揮發性

水-乙二醇在敞開的環境中會慢慢揮發，尤其是其水溶液會蒸發，而粘度對水的變化比較敏感，與水的含量成反比。也可吸收空氣中的水分或其他氣體成分，導致其性質改變。

3 水-乙二醇液壓液和HM型液壓油對比

以粘度等級46為例，通過與液壓油相關參數的比較，全面了解水-乙二醇的特性和獨特的方面，才能發揮其優點，更好的服務于生產。水-乙二醇與LHM型液壓油主要參數對比見表1。

表1 水-乙二醇與L-HM型液壓油主要參數對比

基于水-乙二醇的特點，進行有針對性的改造，可完全進行液壓介質替換。

4 改造內容

（1）液壓油箱的改造。將原Q235材質油箱變更為0Cr18Ni9材質的；因水-乙二醇消泡性能稍差，油箱體積較原來的增加3倍，并采取全封閉的結構。在油箱側面增加檢修檢查窗，便于檢修、清潔油箱里長時間沉淀的顆粒。

（2）液壓缸密封件的選擇。密封件選用丁腈橡膠材質，硬度達到75HB以上。

（3）油泵的選型。水-乙二醇的潤滑性能較差，尤其對滾動軸承影響較大。將原葉片泵替換為柱塞泵作為動力輸出設備，低轉速下脈動小、噪音低，有利延長油泵的壽命。同時，選用6級電機（960 r/min）相匹配。

（4）過濾器、管道等液壓附件表面常為冷鍍鋅處理的，改用表面采用磷化處理的附件；并在油泵的進出油安裝過濾器，系統的回油管道選配雙筒高精度過濾器；在油箱內安裝3 kW電加熱裝置，外側安裝水冷卻器，為達到溫度的精準控制，系統裝備自動控制溫度系統。

（5）選用不含有機玻璃材料的測量儀器、儀表。

5 水-乙二醇液壓液改造及使用注意事項

5.1 系統的清洗

需將系統內的礦物油全部排凈，包括油管箱、管道、油泵、油缸、儲能器、濾油器等。系統的清洗用稀釋（一兩倍的軟水或蒸餾水）后的水-乙二醇液壓液進行，用低壓力、大流量對系統進行2～4 h循環，然后將清洗液排凈。清洗液排凈后，打開過濾器清洗，油箱內用面粉團沾去雜物和油污。

5.2 定期粘度檢測

水-乙二醇液壓液的粘度要定期檢測，以保證系統處于最佳潤滑狀態。在運行初期，每個月甚至每周檢測一次，以后每半年檢測一次。一旦發現粘度高于原指標的20%，原因可能是介質中的水分蒸發，那么就應及時添加軟水或去離子水。而如果發現粘度低于原指標，原因可能是外面的水進入了系統，常見的情況是冷卻器內部漏水，應迅速查明原因，及時處理。

5.3 pH值檢測

水-乙二醇液壓液具有較穩定的化學特性，pH值一般控制在8.5～10.5，正常使用時pH值不會發生明顯變化。如果pH值低于8時，應及時添加新液或專用添加劑甚至更換新液。如果高于10.5，往往是介質受了污染，要查明原因并及時更換。

6 結語

4臺20 000 kVA電石爐于2013年改造完成并投入使用，完全能夠滿足生產使用，系統運行安全、穩定。通過本次液壓介質替換，對今后油品替換和改造積累了寶貴的經驗。

（1）液壓油品種的選擇，必須針對系統、環境選擇一個適宜的粘度，使系統在容積效率和機械效率間求最佳平衡。

（2）液壓油選用中經濟性的分析是不可缺少的，但是所選的油種、質量、維護與再生等問題，尤其是安全性必須作為重點考量。