鋁加工壓延設備液壓系統泄漏管控

黃昆峰

（中鋁瑞閩股份有限公司，福建福州 350015）

0 引言

液壓系統因其獨特的優勢，目前在鋁加工壓延設備中被廣泛使用，大量的液壓控制元件、液壓執行元件分布于鋁加工壓延設備中，并對設備的精度控制、傳動控制起著重要作用。然而，泄漏問題一直是鋁加工壓延設備液壓系統面臨的一個難題，泄漏一方面會導致生產故障停機，另一方面也直接影響著液壓系統的穩定性，并造成成本、質量損失。因此，做好液壓系統的泄漏管控，對于提高鋁加工壓延設備的整體穩定性非常重要。

1 概況

鋁加工軋機設備的液壓系統通常配置高壓伺服液壓系統和低壓輔助液壓系統兩套獨立的液壓系統:高壓伺服系統通常系統工作壓力≥25 MPa，主要負責軋制力控制和板型彎輥控制；輔助低壓液壓系統主要配套于輔助機械構件的動作執行。鋁加工壓延設備液壓系統特點如下:

（1）液壓系統龐大。單臺設備的控制閥站通常有十幾個，液壓執行元件近百個，液壓管路合計上千米，動、靜密封點多（動密封上百個，靜密封幾千甚至上萬個）。

（2）控制精度要求高壓延過程中伺服系統使用多，基于板型和厚差控制的彎輥伺服系統和壓上伺服系統精度要求高，動態響應性能要求高，最優厚差控制要求在±3 μm 以內。

（3）工況條件復雜:與設備工藝潤滑系統交涉，液壓系統元件需承受工藝潤滑油液的噴淋腐蝕環境；部分執行元件動作頻率高，流量大，容易造成液壓系統沖擊；部分帶材軋制溫度高影響密封件使用壽命。

鑒于上述特點，液壓系統的泄漏控制在鋁加工壓延設備中難度較大，常規的基于動、靜密封點數的泄漏率控制往往針對性不強（如萬分之五的靜密封泄漏率）。因此，有必要根據泄漏實際情況，在泄漏率管控的基礎上，增加諸如泄漏量、重復泄漏點、重點泄漏點等管控指標，并形成閉環管控。

2 分析

2.1 泄漏原因分析

從形式上液壓系統泄漏可分為內泄漏和外泄漏，但其原因通常有兩種:一是由間隙密封失效引起的泄漏，二是由管路元件損壞引起的泄漏。

2.1.1 間隙密封失效的原因

造成間隙密封失效的直接原因通常有密封件的磨損、密封件的老化、密封件選型不合適、零件端面磨損、配合面粗糙度不足等，但進一步究其原因則與更多的因素有關。如:系統振動引起密封件和端面異常磨損，液壓油液溫度高加速密封件老化，油品清潔度不足造成元件磨損，甚至可追溯至元件設計選型以及液壓系統安裝質量等源頭。采用圖1 的魚骨圖分析如下。

圖1 魚骨圖

2.1.2 管路元件損壞引起

通常情況下，管路元件損壞引起的泄漏概率較低，但因泄漏的截面積往往較大，因而容易導致較大的泄漏量。因此，對管路元件損壞的有效控制，也是液壓系統泄漏控制的重點。

管路元件損壞通常有以下3 種原因（表1）。

表1 液壓系統管路損壞原因分析

2.2 常見泄漏點分析

常見漏點多為設備生產中動作頻繁、振動沖擊較大的執行件部位，理清常見泄漏點并采取針對性、精準的管控措施，有利于從大方向上做好泄漏管控。

3 技術源頭管控

3.1 設計源頭

（1）控制原理圖設計?？刂圃韴D的設計關系整個液壓系統功能的實現，對于泄漏穩定性也有重要影響。對于后續液壓系統使用中的泄漏控制，在原理圖設計上應著重考慮以下兩個方面:一是減少系統的液壓沖擊；二是控制系統中不必要的溢流?？傮w來說，要盡可能發揮液壓系統的效率，減少不必要的能量損失。因為能量損失最終往往轉化為溫升和振動，進而間接地影響系統泄漏。

（2）主要參數設計。液壓系統3 個關鍵參數為壓力、流量和溫度，基于工況進行合理設計對系統泄漏的穩定性影響同樣重要（表2）。

表2 液壓系統主要參數及其影響

（3）元件選型。元件選型對系統的穩定性同樣重要，合理的換向閥中位機能、必要的節流緩沖控制、蓄能器和板式換熱器等合理配置，直接或間接影響液壓系統的沖擊振動和油液溫升，進而影響系統的泄漏控制。

（4）管路布設。管路布設對泄漏的影響主要有以下3 個方面:①管路過長造成系統過多的沿程損失，損失的能量通常轉化為油液溫升的熱量；②管路彎頭設計過多，不利于液壓系統壓力沖擊的控制，進而造成振動性泄漏；③管徑影響流量，影響執行元件的動作速度，進而影響系統的液壓沖擊。

3.2 制造安裝

（1）基于標準?；跇藴首龊靡簤合到y的制造安裝對后續泄漏管控非常重要，如管夾的加裝和油箱的制造標準等。管夾加設方式及間距應嚴格按照相關行業標準執行。如:在管路彎頭的二端直管段處應額外增加管夾支撐固定；對于硬管與軟管連接處，應在硬管一端加管夾支撐。

（2）嚴格按照設計要求。嚴格按照設計要求執行設備制造、安裝、調試及后續的維護工作，對于泄漏的管控很重要。如溢流閥的壓力設定要求、閥塊密封面的表面粗糙度要求、密封件的選型使用要求、基于減緩液壓系統沖擊的蓄能器沖壓要求、系統油液清潔度要求以及管夾安裝標準等各個環節，其規范性都對液壓系統的泄漏控制有一定影響。

3.3 設備調試

設備調試階段的調試質量對于液壓系統泄漏控制的影響，在設備投入使用之初即能顯現，如管路打壓試漏、管路的循環清洗以及各種控制閥件的壓力、流量調試等。

4 維護過程管控

4.1 點檢

液壓系統點檢主要針對的項目見表3。

表3 液壓系統點檢項目

4.2 查漏

（1）理清方向:分清管路所述介質系統，找對管路。

（2）找重點:針對機列常見漏點，優先進行排查。

（3）動作查漏:開啟液壓系統進行查漏，遇漏點難找時，動作相關液壓缸配合查漏；對于軋機查漏，在外圍找尋不到漏點時，可采取順藤摸瓜式，從底部查找漏下的油液，順著油液泄漏的方向找尋漏點。

4.3 漏油處理

漏油處理過程中，密封件的規范選用很重要。合理的壓縮率，密封件才能實現應有的密封性能:壓縮率過大，可能導致密封件產生永久性形變，失去其密封特性；如果選用的密封件線徑過小，達不到密封效果，可能導致處理后的漏點再次泄漏。

不同密封件裝配時的壓縮率可參考表4。

表4 壓縮率參考值

溝槽尺寸與O 形圈線徑的配合可參考表5。

表5 溝槽寬度與O 形圈線徑的配合

4.4 漏點周圍管夾緊固

管接頭的泄漏經常與周邊系統振動、周邊管夾松動有關，因此在查出漏點后，應同時檢查漏點周邊的管夾是否存在松動，管夾支架是否脫焊；在處理漏點后，應動作設備觀察相應管路是否存在大振動。

4.5 作業過程的清潔

液壓油液的清潔度對于液壓系統至關重要:過小則元件磨損，過大則導致閥件卡阻。油液的污染通常來源于油液添加和漏油處理過程，因此，在日常泄漏處理和加油作業中，應注意盡量避免將臟物帶入系統內。

（1）漏油處理清潔作業規范:①拆卸前用普通干凈破布擦拭漏點周邊污垢；②拆除接頭后，找尋密封件時，應注意對拆卸部位進行清潔保護，不得將油口敞開暴露于空氣中；③密封件安裝前，應對密封件和接頭內部采用如醫用紗布等清潔物件擦拭干凈，整個作業過程中盡可能避免將臟物帶入系統油液中；④密封件安裝過程中應避免對密封件造成損傷，以免造成二次拆卸作業的污染。

（2）液壓系統油液清潔度要求:帶伺服閥的液壓系統清潔度等級要求為NAS 6 級，不帶伺服閥的液壓系統清潔度等級要求為NAS 7～8 級。

4.6 緊固保養

緊固保養作為一項預防性工作，對無泄漏工作的管控很重要。相關作業注意規范如下:

（1）設備生產中動作頻繁、振動較大部位的管路管夾，應重點關注，相應檢查、緊固周期應短。

（2）管夾選用。大管徑、振動大、油溫高的管路建議選用鋁制管夾，普通管路則可塑料管夾。

（3）管夾緊固中應注意檢查管夾支架是否脫焊。

（4）管夾緊固用力應適宜，不得用加力桿進行加力緊固；對于小管夾或塑料管夾，上緊力度應減小。

（5）對于容易松動的管夾，可在管夾螺栓處使用油漆畫線，作防松標識。

5 結論

通過持續的現場實踐和總結，中鋁瑞閩股份有限公司壓延設備的泄漏量自安裝調試投產以來，總體泄漏量得到持續減少，泄漏頻次和重復性泄漏率亦能獲得有效管控，整體液壓系統的泄漏維護工作進入良性的閉環控制。