1780 mm熱軋液壓系統油溫變化分析與控制

常玉林，蘭野，王希昆，劉德發

（本鋼集團北營公司軋鋼廠，遼寧 本溪117017）

本鋼北營軋鋼廠1780熱軋生產線主軋線共有八套液壓系統，所用油品為46號抗磨液壓油，分別為粗軋、精軋、卷取、運輸區域的設備提供服務。在液壓系統正常運行的情況下，油箱中油液適宜溫度一般在30～50℃，最高不應超過65℃［1］。然而，在2015年至2016年期間，各區域液壓系統出現不同程度的溫度變化（溫升），影響了液壓油的粘度指標，使各系統漏油量增加，作業效率下降。本文分析了液壓系統溫升的成因，并提出相應的控制措施，從而使系統能在良性穩定的工作條件下運行，發揮出更好的作用。

1 油溫異常狀況及危害

在液壓油的各種物理性質中，粘度是重要的性質之一。粘度對溫度很敏感，溫度略有升高，其粘度即明顯下降［2］。1780主軋線的八套液壓系統，各自有獨立的冷卻循環裝置，但自2015年起，各系統油液開始出現不同程度的溫升，油液長時間在55～60℃的狀況下工作。

若油溫長時間過高，則油液粘度下降，油液泄漏增加，密封材料老化，油液氧化，嚴重影響液壓系統正常工作［3］。與生產初期運行可控油溫在45℃左右的工況相比，系統元件的漏油現象增加了；工作泵因油液粘度下降內泄增加、效率下降，造成油液溫升，進而惡性循環；液壓系統中高溫區域的管件橡膠制品老化、脫落后元件卡阻現象時有發生。

2 影響油液溫升的因素

2.1 溢流閥壓力設定的影響

現場調研發現，軋線液壓系統中的溢流閥主要配置在工作泵（恒壓變量軸向柱塞泵）、執行元件、蓄能器等處的管路中，用于各元件過載保護。溢流閥的調整壓力是有一定要求的，一般比最大負載時的工作壓力大 10%～20%［4］。

圖1為溢流閥原理簡圖，在正常工作過程中，這些溢流閥是處于關閉狀態不會有油液流過的，如圖1（a）所示；只有當溢流閥的調節壓力低于系統實際工作壓力，或者系統意外超壓時才會形成溢流保護，如圖1（b）所示。而長時間的溢流會造成元件與油液摩擦，從而產生熱量。

現場八套液壓系統工作泵出口的溢流閥泄油口管路均有不同程度的溢流，而溢流閥本體也存在不同程度的溫升，即溢流閥設定壓力與泵工作壓力不匹配。

圖1 溢流閥原理簡圖

2.2 蓄能器泄油閥開關的影響

各液壓系統所服務的設備因工作需求，在執行元件的相關部位配有蓄能器組，便于輔助完成預期的運行目標。蓄能器組原理圖如圖2所示。圖2中所示的球閥及溢流閥在系統正常工作時處于常關狀態，無油流通過。此結構中的溢流閥安全壓力設定在元件出廠時已經通過鉛封鎖定無法調節，其中的球閥（泄油閥）只有在蓄能器組所對應的設備檢修時才進行開啟泄壓。

現場排查時，發現各液壓系統所對應的蓄能器組中，均有或多或少泄油閥關閉不嚴的現象。這主要是對應的設備檢修次數過多，頻繁的開關造成球閥內部封油效果下降，或由于作業人員習慣性關閉不嚴造成的。而油液在閥門進出口的泄漏引起了溫升，其中在運輸區域1號鏈液壓站站內蓄能器組表現最為明顯，此處的泄漏直接造成管路溫度達50℃以上。

圖2 蓄能器組原理圖

2.3 工作泵內部泄漏的影響

現場液壓系統均采用恒壓變量軸向柱塞泵。軸向柱塞泵局部簡圖如圖3所示，柱塞在泵內缸體中做往復運動，使油液達到工作壓力。當柱塞與缸體間的配合間隙增大時，其內部泄漏也隨之增加，這部分的損失也就轉變成熱量，液壓油經泵體泄漏油管帶回油箱。

對損壞下線的工作泵進行分解，發現泵內元件磨損，柱塞與缸體間劃傷現象較普遍，也就是說，工作泵在運行時完全可能存在嚴重的內部泄漏，造成油液溫升。

圖3 軸向柱塞泵局部簡圖

2.4 油箱低液位的影響

油箱在液壓系統中的主要功能之一是散發系統工作過程中產生的一部分熱量［1］。油箱液位示意圖如圖4所示，工作現場油箱液位實際運行高度，多數僅占油箱總高度1/4左右，有的還要更低。容積量少，油液帶回來的熱量還沒經過充分的散發或交換，就重新進入系統中工作，再次帶回了新的熱量，如此往復，熱量不斷攀升。

近年，寧夏農村飲水工作取得了很大進步，農村水利基礎條件有了很大改善，自來水受益率達到了62%，農村的飲水基本得到了保障。隨著農村飲水和鄉鎮供水的持續發展，農村、鄉鎮居民生活用水量不斷增加，但小城鎮和廣大農村的居住區缺乏排水設施，更談不上污水的處理和利用，影響了可持續發展，部分地區群眾期望農村供排水設施同步發展。此外，一些工程管理仍在沿用計劃經濟體制下的管理模式，管理意識淡薄，管理方式和管理手段落后，服務跟不上，與廣大群眾的期望仍有差距。

圖4 油箱液位示意圖

2.5 系統中卸荷閥的影響

圖5為供油裝置簡圖，軋線液壓系統中供油管路的總管均并聯一個二位四通電磁換向閥，如圖5中所示的卸荷閥。該閥與工作泵啟停相聯鎖，即液壓系統正常工作時電磁閥得電關閉，使系統達到工作壓力；當系統需要檢修時，隨著工作泵的全部停止，電磁閥失電管路壓力卸荷，處于檢修狀態。

問題排查的過程中，AGC液壓站的卸荷閥溢流聲音明顯，閥體溫度過高，達到手不可長時間停留的情況。經過停機手動檢查，發現閥芯卡阻無法關嚴，從而導致油液大量溢流而產生溫升。

圖5 供油裝置簡圖

2.6 過濾器堵塞的影響

主軋線的液壓系統均在供油、回油、循環管路中配有相應的過濾裝置。濾筒中的濾芯受污染堵塞嚴重時，過流必然要受影響，濾芯前后的壓降增大，這部分的壓力損失同樣會以熱量的形式轉換，并經液壓油帶回油箱。

2.7 環境溫度的影響

1780 mm運輸區域的2號鏈液壓站，除了存在上述一部分問題外，其所處環境溫度高，也直接影響了系統的熱交換。由于該站位置在鋼卷庫邊緣，鋼卷冷卻散發出來的熱量，使液壓站室溫環境達到45℃左右，油箱及設備無法得到良性的熱釋放。

2.8 冷卻器的影響

冷卻器配置在生產線的每一套液壓系統中，是液壓系統對油液強制冷卻的重要設備之一。當進水管路過濾器污染堵塞時，會造成冷卻器中的進水壓力下降，水流速度減緩，不利于油液熱量交換，影響冷卻效果。

3 控制措施

通過對上述問題進行分析，結合各系統的實際情況，在日常設備運行過程中，從點巡檢、作業標準、備件更換周期等方面入手，制定具體措施如下。

（1）對各液壓系統溢流閥進行檢查，重新調整壓力設定有問題的溢流閥，將溢流閥安全開啟壓力設定為所在系統工作壓力的1.2倍，在日常點檢過程中，通過手持式測溫槍檢查溢流管是否有明顯溫升，以此判斷是否溢流，保證正常工作時溢流閥處于關閉狀態。

（2）重新對蓄能器泄油閥關閉不嚴的部位進行分析。完善作業標準，要求員工作業后確保將泄油閥恢復到完全關閉狀態。在設備使用過程中，采取觸摸或手持儀器，通過管路溫度變化，判斷是否有泄漏現象。如果確實是備件本身密封原因，則進行更換。

（3）在更換密封、管件、液壓閥等作業過程中，要求作業人員及時用清潔材料封堵管口或元件結合面，提高作業過程中的污染控制，降低由于污染物進入液壓系統造成內部元件損傷的機率，減少系統內泄漏。

（4）每三個月進行一次油樣化驗，根據化驗結果以及油箱液位的實際運行高度，有針對性的對油箱補油，提高系統油箱儲油量，改善油品質量，保證具有充足的熱交換介質。

（5）定期檢查系統中卸荷閥的使用情況。通過聽覺、觸摸、儀器等方法，每周對各系統中的卸荷閥進行檢查，如出現聲音或溫度異常，則及時更換處理。

（6）每個月對系統中的供油、回油、循環管路過濾裝置，進行一次過濾前后的壓差檢查，當壓差≥0.35 MPa，或者出現壓差發訊報警時，立即檢查更換濾芯，清理濾筒；即使濾芯沒有出現壓差報警，也要在使用6個月時進行更換，便于液壓油能有一個好的過流條件。

（7）對于環境溫度的影響，逐步改善問題環境的通風條件。更換大功率冷卻器，提高強制冷卻效果。在液壓站地面配置軸流風機，當墻壁上排風換氣裝置損壞或缺失時立即進行更換，以保證設備運行環境空氣流通，降低環境溫度。

（8）恢復冷卻器循環管路中缺失或損壞的壓力表，在每天的點巡檢過程中，檢查冷卻水進出的壓差變化，當壓差≥0.5 MPa時，在周檢修時對濾芯進行清洗或更換。特別是在夏季，每個月進行一次水濾芯清理及管路反沖洗作業，以保證達到良好的冷卻效果。

4 實施效果

通過對各區域采取不同的措施，各系統油溫均能控制在50℃左右。油質得到了改善，外觀由暗紅色透明依次向深紅色透明、紅色透明及黃色透明狀態逐漸轉變。同時，油品的粘度也逐步改善，AWC液壓站油品粘度變化見圖6。各系統油液及液壓元件均在理想的溫度范圍內工作,橡膠密封件漏油現象逐漸減少，液壓設備工作質量整體得到了顯著提高。

圖6 AWC液壓站油品粘度變化

5 結語

本鋼北營軋鋼廠1780 mm熱軋帶鋼生產線液壓系統存在油溫異常的問題，通過采取完善設備點巡檢內容，規范檢修作業標準，制定并嚴格執行合理的備件更換周期等措施后，系統油溫的問題逐步得到改善。改進后，設備在良性工況下運行，各系統油液及液壓元件均在理想的溫度范圍內工作,減少了故障的發生，作業率也得到了提高。