熒光示蹤檢漏技術在軋鋼液壓系統(tǒng)的應用

周志強，李曉栓，胡華杰，黃 波

（1.寧波寶新不銹鋼有限公司，浙江寧波 315800；2.南京科潤工業(yè)介質股份有限公司，江蘇南京 211106）

0 引言

軋鋼是指將金屬坯料經(jīng)單道次或多道次壓延軋制成所需成品的生產(chǎn)過程。隨著生產(chǎn)設備自動化程度、控制精度和生產(chǎn)效率的提高，液壓技術的應用越來越廣泛，并且液壓系統(tǒng)越來越大型化。

目前軋鋼設備液壓系統(tǒng)具備如下特點[1-4]：①泵站集中，控制閥和執(zhí)行機構點多且分散；②高精度控制閥（伺服閥等）多，執(zhí)行機構速度快、動作頻繁；③壓力高、流量大、連續(xù)作業(yè)。這導致軋鋼設備液壓系統(tǒng)結構復雜，增大了故障和泄漏的概率。液壓油泄漏不僅浪費能源和污染環(huán)境，增加生產(chǎn)成本，而且還會導致設備非計劃性停機甚至影響加工產(chǎn)品的質量，造成更大損失。因此，液壓系統(tǒng)的泄漏和維護一直是行業(yè)難題。

以不銹鋼冷軋機組為例，由于大量使用礦物潤滑油作為工藝潤滑油，液壓系統(tǒng)持續(xù)或長時間泄漏，導致大量液壓油與工藝潤滑油混在一起，影響工藝潤滑油的性能。液壓設備處于工作狀態(tài)時難以快速識別外泄漏點，通常需要停用工藝介質情況下或利用停機檢修時間窗口來逐項檢查液壓系統(tǒng)，大大增加停機檢修時間、作業(yè)難度，影響生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。

控制液壓系統(tǒng)泄漏是一個復雜的工程，需要由多個環(huán)節(jié)配合完成，如選擇優(yōu)質的液壓油、選擇合適密封材料及改進不合理的密封結構、控制合適的油溫、加強日常維護等工作[5]。即使通過多種手段降低了液壓系統(tǒng)的泄漏，但是仍然需要快速快發(fā)識別液壓系統(tǒng)外泄漏點。目前液壓系統(tǒng)泄漏檢測方法有目視法、肥皂水泡沫法、滑石粉檢測法、離子探測器檢測、壓縮空氣檢測法、熒光滲漏檢測法等。樊勛、鄧琥等人采用LS-55 型熒光分光光度計對磷酸酯類型的液壓油進行熒光檢測，實現(xiàn)對飛機液壓油泄漏的實時、在線、現(xiàn)場測量[6-7]。張玉峰等人利用紫外光和CCD等硬件集成了系統(tǒng)，采購圖像進行分析，判斷是否存在漏液現(xiàn)象。但是該方法嚴重依賴設備系統(tǒng)，在軋鋼現(xiàn)場使用存在不便，而且工藝潤滑油的噴濺也會影響系統(tǒng)的工作。

為了解決以上問題，有必要增加液壓油與工藝礦物潤滑油的辨識度，簡單、快速地識別出泄漏的液壓油，從極為復雜設備當中鎖定漏油部位，并及時處理漏點。王玉春等人利用熒光示蹤檢漏技術對柴油機進行泄漏點檢查[8]，在紫外光的作用下，快速識別泄漏點，提供工作效率。本文主要在液壓油中引入熒光示蹤檢漏物質，以快速識別液壓系統(tǒng)的泄漏點。

1 熒光示蹤技術[8]

1.1 熒光示蹤檢漏技術特點

熒光是指分子或材料經(jīng)過特定波長（激發(fā)光一般為紫外線或X 射線等）照射，電子由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)，當電子由激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時，向外界釋放能量，該能量一般以光的形式釋放。熒光的波長比入射光的波長稍微長一些。熒光示蹤檢漏技術的特點為，將液壓油的物理化學特征，轉化成光學特征，最大限度利用人眼對光線的敏感特征，應用于液壓系統(tǒng)的快速檢漏。技術與樊勛、鄧琥、張玉峰的熒光檢測[6-7]不同點在于熒光示蹤檢測技術增強了液壓油的熒光效應，減少了對光源以及檢測設備的依賴。

熒光示蹤檢漏技術需要具備如下條件：含熒光材料的液壓油、激發(fā)光源、熒光增強眼鏡等。激發(fā)光源需要在熒光材料的激發(fā)光要求范圍內，這樣才能產(chǎn)生較強的熒光。受到車間光線等因素影響，佩戴專用的熒光增強眼鏡可以更好觀察到泄漏點。液壓系統(tǒng)維護人員使用特定的紫外燈在巡邏過程中就可以快速發(fā)現(xiàn)泄漏點，避免液壓油持續(xù)逸出。

由于熒光示蹤檢漏技術是利用熒光材料的熒光特性，快速觀察液壓油泄漏點。如果液壓油的泄漏點不在人眼無法觀察到的部位，則是無法被發(fā)現(xiàn)。此外，泄漏后含熒光材料的液壓油仍然會殘留在泄漏點附近，影響下次觀察。因此，每次泄漏后需要徹底擦掉所泄漏的液壓油。

1.2 液壓系統(tǒng)中熒光示蹤檢漏材料選擇

熒光示蹤檢漏材料已經(jīng)廣泛應用于內燃機檢漏過程[8]，但是在液壓系統(tǒng)中尚無應用案例。在液壓系統(tǒng)，熒光示蹤檢漏材料應該可以被常規(guī)的激發(fā)光源激發(fā)，并且產(chǎn)生的熒光應該容易被眼睛識別。另外，熒光示蹤材料不會對液壓油產(chǎn)生負面影響。

激發(fā)光源最好選擇紫外線，因為紫外線發(fā)生器可以在設備現(xiàn)場便捷移動，并且對人危害最小。在光線明亮的條件下，人眼對于波長555 nm 附近的黃色光最靈敏，在暗視覺條件下對波長510 nm 附近的綠光比較敏感。一般液壓系統(tǒng)所在的車間光線比較暗，因此熒光示蹤材料最好為紫外線激發(fā)，產(chǎn)生黃色或黃綠色的熒光。

2 熒光示蹤材料對液壓油性能影響

根據(jù)液壓系統(tǒng)中熒光示蹤檢漏材料選擇原則，篩選多種熒光示蹤材料，最終選擇一種可以產(chǎn)生黃綠色熒光的材料，加入液壓油后評價熒光示蹤材料對液壓油的影響。

通過比較兩種液壓油的外觀、高溫存儲外觀、40 ℃運動黏度、酸值、旋轉氧彈、泡沫特性、銅片腐蝕、磨斑直徑、過濾性以及密封適應性指數(shù)等方面，評價液壓油是否發(fā)生變化。加入熒光示蹤材料后，液壓油的外觀由原來的微黃色變成熒光綠，這是由于熒光示蹤材料外觀導致的。熒光示蹤材料對液壓油的高溫存儲外觀、黏度、酸值、旋轉氧彈、泡沫特性、銅片腐蝕、磨斑直徑、過濾性以及密封適應性指數(shù)等無明顯影響，也就是熒光示蹤材料加入至液壓油中，對液壓油的使用性能、使用壽命方面幾乎無影響（表1）。含熒光示蹤材料液壓油滴漏在金屬表面與無灰高壓抗磨液壓油外觀一致，肉眼無法觀察區(qū)別；但是在波長365 nm 紫外激發(fā)光照射下，發(fā)出明顯的黃綠色熒光。經(jīng)過實驗室評估，該熒光示蹤檢漏材料對液壓油性能無影響，并且在紫外光的照射下產(chǎn)生黃綠色熒光，易于被識別。

表1 無灰高壓抗磨液壓油中加入熒光示蹤材料前后對比

3 熒光示蹤檢漏技術在不銹鋼軋機應用

含熒光示蹤檢漏材料的液壓油應用到某不銹鋼廠可逆式冷軋機組，該軋機為上下十二輥結構，用來生產(chǎn)高端不銹鋼冷軋板材料，機體內液壓設備極為復雜，使用純軋制油為工藝潤滑油。

經(jīng)過18 個月的長期跟蹤和調研，配合專用的熒光檢測手電照射，可快速發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)泄漏點，節(jié)約80%以上設備漏點查找時間；沒有因為液壓系統(tǒng)泄漏導致的非計劃設備停機；設備用油量減少50%以上。同時對設備中油品的變化情況進行跟蹤，具體結果見表2。

表2 含熒光示蹤檢漏材料的液壓油槽油情況

含熒光示蹤檢漏材料的液壓油使用18 個月后，外觀無明顯變化，黏度升高2.1%，酸值升高至0.55 mgKOH/g，泡沫出現(xiàn)輕微升高，過濾性逐漸變差。含熒光示蹤檢漏材料的液壓油在不銹鋼軋機上使用18 個月，各項指標仍然滿足YB/T 4629—2017《冶金設備用液壓油換油指南L-HM 液壓油》可接受范圍。因此，含熒光示蹤檢漏材料可以在液壓油中使用，并且使用過程中對液壓油影響非常小。

4 結論

將熒光示蹤材料加入至液壓油中，通過評估發(fā)現(xiàn)熒光示蹤材料對液壓的性能影響非常??；在軋機上使用含熒光示蹤檢漏材料的液壓油，可快速識別軋機的液壓系統(tǒng)的泄漏點，不僅提高了設備維護效率，而且減少液壓油使用量和非計劃設備停機時間。經(jīng)過長時間跟蹤，含熒光示蹤材料的液壓油槽油變化符合YB/T 4629—2017 冶金設備用液壓油換油指南L-HM 液壓油的要求。在常規(guī)液壓油中增加熒光示蹤材料，可以實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的快速檢漏；隨著對熒光示蹤材料的認識加深和應用推廣，將熒光技術與光電技術結合，將會實現(xiàn)自動判斷液壓系統(tǒng)泄漏點。