高爐煉鐵液壓系統(tǒng)污染對設(shè)備的影響及污染控制

張志強

（本鋼煉鐵廠，遼寧 本溪 117000）

液壓、潤滑系統(tǒng)因在功能上能夠?qū)崿F(xiàn)回轉(zhuǎn)、直線運動，在結(jié)構(gòu)上能夠讓元件本著靈活方便的原則輕松布置等優(yōu)點，因此在高爐煉鐵之中的普及應(yīng)用率非常高。高爐爐前作為出鐵和堵口的作業(yè)場所，使得液壓系統(tǒng)中的高爐、等部件中的元件由于吸附大量的氧化鐵屑、粉塵、水汽，再加上高溫度、高壓力、高濕度的環(huán)境，會給系統(tǒng)中的液壓油帶來污染，而調(diào)查發(fā)現(xiàn)，液壓系統(tǒng)85%的故障因為液壓油受到污染而引起的[1]。由此判斷，控制污染源的數(shù)量，保持高爐煉鐵液壓系統(tǒng)工作環(huán)境的清潔，是確保液壓潤滑設(shè)備運行正常的重要的客觀條件。近年來，國內(nèi)煉鐵行業(yè)越來越重視生產(chǎn)環(huán)節(jié)的節(jié)能減排工作，為此加大了科技投入力度，提高了高爐作業(yè)環(huán)境的清潔度標(biāo)準，增強了一線工人的規(guī)范操作意識，有力地確保了高爐煉鐵液壓設(shè)備的運行質(zhì)量和運作效率。

1 液壓系統(tǒng)污染源分析

第一，爐前、爐頂、熱風(fēng)爐的液壓站、液壓缸、液壓件在裝配之前由于沒有做好清潔工作，這些高密度設(shè)備在制造過程總存在的切屑、焊渣、磨料、繡片和灰塵沒有消除，一旦系統(tǒng)開始運作之后，這些污染物就會隨著液壓油遍布整個系統(tǒng)（詳情見圖1）。第二，液壓站油箱在運轉(zhuǎn)期間會將空氣中的粉塵、灰塵帶入液壓油中，而一些過濾設(shè)備如空氣過濾器長期使用失效時，也會讓環(huán)境的污染物帶入到系統(tǒng)之中。第三，系統(tǒng)在維修時，由于設(shè)備元件長期暴露在外，再加上檢修環(huán)境不夠清潔，比如在向系統(tǒng)更換液壓油，更換設(shè)備元件等過程中，也會讓空氣中的粉塵，灰塵進入系統(tǒng)之中。第四，液壓系統(tǒng)各個金屬材料和密封材料在工作中由于相互摩擦受力，會產(chǎn)生磨損碎屑，顆粒和纖維等雜質(zhì)，也會混入液壓油之中。

圖1 液壓油污染物的構(gòu)成比例餅狀圖

2 液壓系統(tǒng)污染的帶來的危害分析

總體而言，液壓系統(tǒng)出現(xiàn)安全故障除了前期產(chǎn)品設(shè)計、零部件制造，中期現(xiàn)場安裝調(diào)試會因科技含量不夠，人工操作不當(dāng)而出現(xiàn)故障之外，絕大多數(shù)情況下是使用和維修中由于對污染源的防護做的不走全面細致，使得液壓油受到污染雜質(zhì)的入群而造成整個系統(tǒng)故障率的提高。液壓、潤滑污染對設(shè)備的負面影響主要體現(xiàn)在以下兩點。

首先，油液中的污染顆粒會讓液壓系統(tǒng)中的高密度運動部件如閥芯、變量活塞帶來阻礙正常運轉(zhuǎn)，導(dǎo)致出現(xiàn)卡頓等情況，導(dǎo)致磨損嚴重，過早地失去應(yīng)有的使用功效。另外污染顆粒聚集在孔道之中，堵塞在過濾網(wǎng)內(nèi)，會改變系統(tǒng)正常的工作狀態(tài)中各項運行指標(biāo)，使得系統(tǒng)操作會出現(xiàn)程序步驟失調(diào)，工作失靈等情形，會讓液壓站、液壓缸、液壓泵等設(shè)備吸油不順暢，回油不及時而讓設(shè)備處于不正常的運作狀態(tài)下，就會引發(fā)氣蝕、振動到來的噪音、高溫等影響，容易誘發(fā)高爐設(shè)備安全事故。另外粉塵、碎屑、雜質(zhì)等污染顆粒混入到液壓油之中，也會讓液壓元件造成不可逆的磨損，嚴重情況下還會讓設(shè)備停機停產(chǎn)。如果對這些污染物得不到有效的控制，任其在系統(tǒng)系統(tǒng)之中積累，會使系統(tǒng)因局部產(chǎn)生損傷破壞，導(dǎo)致整體壓力不正常，速度不穩(wěn)定，讓執(zhí)行功能出現(xiàn)異常，最終對降低整個系統(tǒng)的使用壽命。而對液壓油的更換，對設(shè)備的檢修會極大地增加維護成本和人工成本，同時也給企業(yè)的正常生產(chǎn)造成很大的影響。

其次，液壓油中水分的逐漸增加會讓油品的質(zhì)量下降，給設(shè)備帶來磨損影響。正常情況下液壓油的含水比例應(yīng)該在50ppm，但隨著機器運行過程中，由于高爐冶煉高溫高濕的環(huán)境含有大量的水蒸氣，這些水汽經(jīng)過液壓系統(tǒng)的透氣口與設(shè)備中油箱內(nèi)貨輸油管中的冷空氣結(jié)合，在水分子冷凝作用下形成水滴落入液壓油中，由此油液含水量大大增加，而水份的增加對液壓系統(tǒng)而言有害無益，它讓油稀釋裂化，加速破壞油膜組織，引起液壓油劣化編制，削弱了潤滑性能和防銹方能，從而引起油品在高速流動和壓力條件變化下，會讓油管壁面腐蝕而發(fā)生洞穴狀空蝕現(xiàn)象。

3 液壓系統(tǒng)污染控制策略

3.1 選擇合理的過濾器，制定對等的精度

液壓潤滑系統(tǒng)中進行雜質(zhì)清除主要基于兩個方面，一方面是補油系統(tǒng)與油箱連接，使得整個設(shè)備中的雜質(zhì)都能夠隨著液壓油的壓力而進入到油箱之內(nèi)，這其中顆粒較大的部分會因自身重力而沉淀下來，而那些無法沉淀的細微顆粒會隨著液壓油而遍布整個設(shè)備，這就需要一款合適的過濾器和基于過濾器來設(shè)置合理的過濾進度來對其進行有效清除。因此，過濾器是液壓潤滑系統(tǒng)過濾雜質(zhì)的最關(guān)鍵設(shè)備器材。

過去在選擇過濾器的時候常以名義精度來作為評價衡量標(biāo)準，但這是不科學(xué)，也是不準確的，因為名義精度實際上是過濾器生產(chǎn)廠家給定的值，這個值并沒有將過濾效率包含進來，使得產(chǎn)品的精度不夠高，達不到確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行的標(biāo)準。

為此，如今國內(nèi)外的過濾器根據(jù)高爐冶鐵生產(chǎn)實際中液壓潤滑系統(tǒng)對雜質(zhì)過濾之要求，引入了過濾比β值這一全新的概念，該概念可以用一個公式來說明，即βn= Nu/Nd。這個公式中Nu的含義是過濾器進口處油液單位體積內(nèi)大于某個尺寸的顆粒含量，Nd是指過濾器出口處大于進口處統(tǒng)一尺寸的顆粒含量[2]。因此，βn的具體含義就是大于某一尺寸的顆粒含量在過濾器進出前后的比值，實際上就代表了過濾效率。βn可以精確客觀地將過濾器對雜質(zhì)的過濾能力測算出來，因此國際標(biāo)準已經(jīng)將βn作為評價過濾器效果的標(biāo)準，并越來越多地得到了國內(nèi)外過濾器生產(chǎn)和需求廠家的認可。但是實際上，當(dāng)下的一些國產(chǎn)或國外產(chǎn)的過濾器仍有不少比例廠家在其產(chǎn)品性能中用名義進度來代表過濾器的性能，而沒有使用βn值，這也是為什么不少液壓潤滑系統(tǒng)功能說明中顯示過濾精度合格達標(biāo)，但投入應(yīng)用之后卻因為容易受到雜質(zhì)污染影響，導(dǎo)致系統(tǒng)清潔度較低，使得設(shè)備故障頻繁的癥結(jié)所在。因此在選用或更換過濾器時，一定要反復(fù)驗證，確保其書面說明與實際效用保持一致。

3.2 提高系統(tǒng)污染源的動態(tài)監(jiān)測力度

污染源的動態(tài)監(jiān)測是提前做好污染防控的前提條件，也是對系統(tǒng)設(shè)備進行維護的重要手段。當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的突飛猛進，頗爾、英特諾曼等國外廠家能夠生產(chǎn)處諸如便攜式檢測儀、在線檢測儀等智能化、自動化的設(shè)備，不僅可以檢測常規(guī)的固體顆粒物雜質(zhì)，還可以檢測水、乙醇等液體物質(zhì)，檢測速度快，精度高，能夠根據(jù)要求產(chǎn)生基于ISO或者NAS標(biāo)準的結(jié)果。利用使用這些檢測設(shè)備，有助于我們隨地隨地對系統(tǒng)開展污染情況的調(diào)查檢測，洞察掌握系統(tǒng)污染趨勢，根據(jù)實際情況采取針對性的排污消雜措施，及時消除隱患，避免問題擴大化。

3.3 在系統(tǒng)使用、維修時做好污染防控

首先，在系統(tǒng)設(shè)備檢修中要小心謹慎，從以下幾個方面加強避免造成設(shè)備元件的污染損害——切忌不要將污染源帶到或遺留在設(shè)備器材之中；對系統(tǒng)設(shè)備中的元部件和管道進行拆卸時，一定要把油口用密封包裹住，防止污染源進入其中；更換上去的新元件要先確保是否干凈整潔；更換新油時要先進行過濾等等。在對系統(tǒng)設(shè)備進行檢修中，相關(guān)管理人員一定要做好檢修員工的督導(dǎo)工作，確保其在工作中做好對污染源的防護控制，本著嚴謹認真，全面細致的精神來避免造成新的污染。

其次，在系統(tǒng)的日常維護中，要加強對設(shè)備密封部位的檢測力度，因為隨著使用時間的增加，密封部位的材質(zhì)可能會出現(xiàn)功能老化衰減等問題，使其不能百分百起到雜質(zhì)的過濾隔離作用，比如雜質(zhì)有可能會從密封材質(zhì)不良的位置進入系統(tǒng)，尤其是泵吸入管和軸密封等地方會出現(xiàn)進氣等情況。因此一旦發(fā)現(xiàn)密封不嚴實的部位，就要及時進行更換處理。

第三，在日常維護工程中，要對系統(tǒng)涉及防塵過濾除污的功能設(shè)備做到一處不漏地全面排查，比如要確認空氣濾清器始終處于運行正常，效果練好的狀態(tài)；對油箱要做好注油口的密封處理，油箱與吸油管和回油管之間的連接處也要確保處于完全密封狀態(tài)之中。對于容易沾染污染源的元件，比如濾芯，要定期進行清洗，到了使用期限要及時更換[3]。如果檢測確認整個液壓、潤滑系統(tǒng)整體遭受了比較大的物探，就要對油箱和管道進行徹底的大清洗。

3.4 在系統(tǒng)運行中要合理控制油溫

液壓系統(tǒng)中油溫過高，將會給油液帶來巨大的影響，導(dǎo)加速其變質(zhì)和氧化過程，導(dǎo)致油液中水分和含污量越來越大。經(jīng)過實驗測算發(fā)現(xiàn)，液壓油溫度每增高15度，其使用壽命便會下降10倍。為此要由專人對油溫進行控制，隨時根據(jù)溫度變化調(diào)節(jié)冷卻水量，溢流閥和泵的流量與壓力，確保油溫始終控制在小于60度的范圍內(nèi)[4]。

3.5 要側(cè)重與對液壓缸的維護保養(yǎng)工作

開鐵口機和泥炮是高爐冶鐵爐前的兩大必備設(shè)備，在冶鐵工程中要用開鐵口機和泥炮反復(fù)進行出鐵、堵鐵口操作。由于現(xiàn)場環(huán)境惡劣，因此會讓開鐵口機和泥炮中的液壓油箱混入粉塵灰塵，使得液壓油受到污染，導(dǎo)致設(shè)備密封圈拉傷或液壓缸泄露等事故。因此要做好開鐵口機和泥炮的保護工作，定期對爐前設(shè)備液壓缸上的軸端和活塞密封進行更換，也可以改進液壓結(jié)構(gòu)布局，比如在泥炮液壓缸活塞桿增設(shè)防塵網(wǎng)來減少水汽粉塵混入液壓潤滑系統(tǒng)的概率。

4 結(jié)語

總而言之，高爐冶鐵爐前液壓系統(tǒng)的污染防控要從設(shè)備在工作現(xiàn)場的安裝開始考慮要避免惡劣的環(huán)境帶來的污染物的侵蝕，在使用中要加強對液壓系統(tǒng)的防護和保養(yǎng)工作，本著科學(xué)細致的工作宗旨，做好定期檢測，設(shè)備元件更換和關(guān)鍵部位清洗工作，確保系統(tǒng)整體運行流暢，實現(xiàn)爐前生產(chǎn)安全運行。