張守喜，梁科，郭玉偉

（本鋼板材煉鐵廠，遼寧 本溪117000）

本鋼新一號(hào)高爐爐容為4747 m3，高爐設(shè)計(jì)平均利用系數(shù)為2.2，年產(chǎn)生鐵335萬(wàn)t，2008年10月投產(chǎn)，引進(jìn)了德國(guó)Rexroth公司生產(chǎn)的成套液壓比例控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)性能先進(jìn)，液壓元件制造精度高，要求工作介質(zhì)始終保持清潔。但是，在實(shí)際工作過(guò)程中，油質(zhì)受環(huán)境及系統(tǒng)產(chǎn)生的各種污染物影響，產(chǎn)生劣化、變質(zhì)，使液壓元件表面磨損、腐蝕，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)發(fā)生故障［1］，給高爐生產(chǎn)帶來(lái)極大影響。針對(duì)上述情況，本鋼采用了FED型離心式凈油機(jī)對(duì)高爐液壓系統(tǒng)油質(zhì)進(jìn)行凈化，減少液壓元件磨損，確保液壓系統(tǒng)的正常運(yùn)行，保證了高爐生產(chǎn)的順行。

1 高爐液壓系統(tǒng)的現(xiàn)狀

本鋼新一號(hào)高爐液壓系統(tǒng)包括爐前、爐頂、熱風(fēng)爐等3個(gè)主要系統(tǒng)，油品選用46#抗磨液壓油，各系統(tǒng)油液的更換周期一般為10～12個(gè)月，日常濾芯按過(guò)濾器前后壓差是否超標(biāo)組織更換。

爐前液壓系統(tǒng)為液壓炮、開鐵口機(jī)、移蓋機(jī)三大設(shè)備提供工作動(dòng)力，系統(tǒng)最高工作壓力為28 MPa。由于長(zhǎng)期在高溫、煙塵、腐蝕環(huán)境下工作，油污染現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，爐前液壓系統(tǒng)平均每月發(fā)生3～4起液壓元件磨損、卡死、堵塞的故障，嚴(yán)重時(shí)一周發(fā)生2～3起。比例閥芯表面磨損及閥芯和閥套卡死現(xiàn)象見圖1。導(dǎo)致爐前設(shè)備不能正常工作，迫使高爐進(jìn)行減風(fēng)、減氧操作，故障嚴(yán)重時(shí)將造成高爐休風(fēng)，而每減風(fēng)、減氧1 h，高爐將損失生鐵產(chǎn)量300 t，由此造成的產(chǎn)量損失每月至少2 000 t以上。爐頂、熱風(fēng)爐液壓系統(tǒng)也存在類似問(wèn)題，平均每月發(fā)生1～2起液壓故障，制約著高爐的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。

圖1 比例閥芯表面磨損及閥芯和閥套卡死現(xiàn)象Fig.1 Wear Surface of Proportional Valve Core and Seizure Phenomena of Valve Core and Valve Sleeve

2 高爐液壓系統(tǒng)油品污染原因

通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，每次更換液壓油時(shí)，在油箱底部都粘附著一層黑色的沉淀物，分析認(rèn)為有三個(gè)來(lái)源：（1）通過(guò)油箱呼吸孔和液壓缸活塞桿侵入的煙塵、渣鐵噴濺物；（2）日常補(bǔ)油和維修過(guò)程中帶入系統(tǒng)的臟污；（3）液壓元件磨損產(chǎn)生的磨粒和油液氧化、碳化和分解產(chǎn)生的有害化學(xué)雜質(zhì)［2］。這些污染物除了沉積在油箱底部之外，還大量混入油液并隨之在系統(tǒng)中循環(huán)，正是造成液壓元件卡死、堵塞等故障的主要原因。

3 FED型離心式凈油機(jī)的應(yīng)用

3.1 工作原理

為保證高爐液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，從提高油液清潔度等級(jí)入手，采用了菲爾德公司FED型離心式凈油機(jī)。該機(jī)是利用液壓油與污染物密度不同，在重力場(chǎng)中所受離心力也不同，污染物的離心力較大這一原理。FED型離心機(jī)工作原理見圖2。通過(guò)供油泵（循環(huán)泵）產(chǎn)生7 kg的油壓力提供工作動(dòng)力，推動(dòng)主軸轉(zhuǎn)子以6 000 r/min以上轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生2 000倍于重力的離心力。在清洗室內(nèi)，液壓油受到巨大離心力作用，以密度差使各種污染物與液壓油分離，最終污染物聚集被甩到清洗室內(nèi)壁的濾紙上。純凈液壓油進(jìn)入推動(dòng)室，經(jīng)過(guò)噴嘴流回油箱［3］。除去的污染物顆粒與其直徑大小無(wú)關(guān)，這些污染物包括：金屬磨、固體顆粒物、油泥、膠質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽、塑料、硅石等［4］，凈化精度為1 μm。采用該機(jī)后，能夠凈化油品，延長(zhǎng)換油周期，降低零部件磨損，降低設(shè)備維護(hù)強(qiáng)度與成本，減少非計(jì)劃停機(jī)，提高了企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效益。

圖2 FED型離心式凈油機(jī)工作原理Fig.2 Operating Principle for FED Type Purifier

3.2 對(duì)油箱凈化流程

FED型離心式凈油機(jī)對(duì)高爐液壓站油箱的旁路循環(huán)凈化示意圖見圖3。該系統(tǒng)通過(guò)油箱排污口從油箱底部吸取油液，經(jīng)過(guò)球閥進(jìn)入循環(huán)泵，循環(huán)泵把液壓油打入FED型離心式凈油機(jī)中過(guò)濾，純凈油液通過(guò)油箱頂部流回油箱，完成凈化。油液經(jīng)過(guò)一段時(shí)間循環(huán)過(guò)濾，精度達(dá)到要求后停止循環(huán)泵，關(guān)閉截止閥，更換凈油機(jī)濾紙，當(dāng)油箱需要凈化時(shí)，以便再次利用［5］。

圖3 油箱旁路循環(huán)凈化示意圖Fig.3 Bypass Circulation Purification Diagram for Oil Tank

3.3 應(yīng)用效果

3.3.1 液壓系統(tǒng)故障率降低

FED型離心式凈油機(jī)在本鋼新一號(hào)高爐液壓系統(tǒng)投入使用5年。生產(chǎn)實(shí)踐表明，該凈油機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，使用方便，從根本上解決了閥芯磨損及卡閥現(xiàn)象，液壓系統(tǒng)故障率明顯降低，由于液壓系統(tǒng)故障而造成高爐停機(jī)的事故明顯下降。2014年至今的液壓系統(tǒng)故障情況見圖4所示。

圖4 液壓系統(tǒng)故障情況Fig.4 Failures of Hydraulic System

由圖4看出，液壓系統(tǒng)故障每年造成停機(jī)時(shí)間由原來(lái)的最高70 h降低到現(xiàn)在的20 h。經(jīng)計(jì)算，每年可節(jié)省進(jìn)口比例閥等備件費(fèi)用82萬(wàn)元。

3.3.2 液壓油耗降低

傳統(tǒng)的濾油設(shè)備最高只能濾出5 μm以上的雜質(zhì)，無(wú)法清除油液中因乳化、氧化等引起的膠質(zhì)雜質(zhì)、皂化物等雜質(zhì)。FED型離心式凈油機(jī)可同時(shí)有效去除混雜在油中的氧化物、5 μm以下的雜質(zhì)、腐蝕性鹽類及因氧化變質(zhì)而形成的膠質(zhì)雜質(zhì)、皂化物等，避免了油液因雜質(zhì)顆粒的催化作用而引起氧化變質(zhì)等問(wèn)題，尤其是膠質(zhì)，是目前其它技術(shù)不能解決的，極大地延長(zhǎng)了油液的使用壽命，提高資源利用率。2014年以來(lái)的液壓油耗情況見圖5。由圖5可以看出，液壓油耗指數(shù)由原來(lái)的1.00大約降至現(xiàn)在的0.23。

使用FED型離心式凈油機(jī)后，減少了油箱換油次數(shù)，兩個(gè)4 m3油箱由原來(lái)每年換油一次延長(zhǎng)至每3年換一次。每年節(jié)省46#液壓油100桶，價(jià)值32萬(wàn)元。

圖5 液壓油耗情況Fig.5 Oil Consumption of Hydraulic System

4 結(jié)語(yǔ)

本鋼針對(duì)新一號(hào)高爐液壓系統(tǒng)油質(zhì)受環(huán)境及系統(tǒng)產(chǎn)生的各種污染物影響，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)故障率高，液壓油消耗大等問(wèn)題，采用了FED型離心式凈油機(jī)。使用后，減輕了液壓系統(tǒng)中的油質(zhì)污染，液壓油耗指數(shù)由原來(lái)1.0降至0.2，液壓系統(tǒng)故障每年造成停機(jī)時(shí)間由原來(lái)最高70 h降低到現(xiàn)在20 h，不僅保證了高爐的穩(wěn)定生產(chǎn)，而且每年節(jié)省液壓油和進(jìn)口比例閥備件費(fèi)用共114萬(wàn)元。