板坯连铸机液压系统泄漏分析与控制_董新宇.pdf

设备管理与维修2023 2（上）（1）钢质颗粒主要含有 Fe、C、O 等元素，次要元素有 Na、Si、Al 等元素。其中 C、O 主要来源于抗燃油的氧化产物（C、O亦是滤芯纤维材料的主要成分之一）；电镜图谱显示钢质颗粒呈薄片状，且尺寸较大，最长处可达 200 m 左右，主要金属元素为 Fe，占比为 88.32%，说明设备中钢质部件存在异常磨损；Na、Si、Al 可能来源于外界污染。（2）油泥颗粒主要含有 C、O、P 等元素，次要元素有 Na、Si、Zn 等元素。其中 C、O 主要来源于抗燃油的氧化产物（C、O 亦是滤芯纤维材料的主要成分之一），P 元素是磷酸酯抗燃油主要成分；Na、Si 可能来源于外界污染；Zn 元素可能来油品添加剂。电镜图谱显示油泥颗粒呈现凝聚状态，但数量较多、分布较广，是滤芯发生堵塞的重要原因。根据设备使用情况，油泥发生的原因推断为设备异常高温，导致油温升高，加速了油品氧化，生成了大量油泥。2.6油品污染分析根据现场描述，设备可能存在混入其他油品的可能，为进一步确认压缩机所用磷酸酯抗燃油中是否存在污染，需检测矿物油含量，测定方法为 DL/T 19792019 电力用磷酸酯抗燃油中矿物油含量测定法。检测结果表明：对从滤芯中提取出的油样进行矿物油含量测定，矿物油含量为 0.08%，低于 DL/T 5712014 电厂用磷酸酯抗燃油运行维护导则 中矿物油含量异常极限值（4%）。3结论（1）滤芯浸出液滤膜的光学显微图显示滤芯中存在个别大颗钢质颗粒及大量油泥颗粒。（2）对滤芯过滤层的 3 层结构进行光学显微分析，发现大量油泥主要存在于里层结构。（3）对滤芯中的油样进行矿物油含量检测，矿物油含量为0.08%。综合分析，该滤芯堵塞的主要原因是大量的油泥颗粒污染，矿物油含量远低于 DL/T 5712014 电厂用磷酸酯抗燃油运行维护导则 的矿物油含量异常极限值（4%），判断油泥来源于矿物油污染的可能性较小。油泥产生的原因可能为设备异常高温，导致油温升高，加速了油品氧化，生成了大量油泥。参考文献1郭元德，刘博，刘鑫伟.天然气压缩机气阀改造 J.船海工程，2015，44（5）：39-42.2许少凡，李秋秋，覃楚东，杨智宏，何伟楚.基于油液监测的风机主齿轮箱磨损预测 J.润滑与密封，2022，47（4）：183-188.编辑石跋序表 2残留油样元素分析结果（质量分数）%检测项目钢质颗粒碳（C）6.26氧（O）3.86钠（Na）0.40铝（Al）0.41硅（Si）0.76磷（P）-硫（S）-钾（K）-钙（Ca）-铁（Fe）88.32锌（Zn）-钡（Ba）-总量-油泥颗粒58.7326.002.060.301.788.250.350.300.300.381.150.40100.00图 9油泥颗粒点扫元素分布分析0引言板坯连铸机是现代钢铁生产中以板坯为主要产品的重要设备，随着板坯连铸技术的发展，逐步形成机械、电气、液压及计算机控制配套的系统工艺技术。液压设备作为板坯连铸机重要组成部分，其泄漏问题影响铸机功能，污染环境，造成火灾隐患，增加油品消耗和维检工作量。针对板坯连铸设备特点，准确分析泄漏的影响因素，实施针对性控制措施，对保证板坯连铸机安全、稳定、低成本运行具有十分重要的意义。板坯连铸机液压系统泄漏分析与控制董新宇（安钢建设有限责任公司，河南安阳455004）摘要：板坯连铸机在钢铁冶金领域有着广泛应用，为保证设备运行质量，需要有效控制液压设备泄漏。针对板坯连铸机液压设备特点展开分析，根据泄漏产生的部位、特征、成因，在系统设计、维护保养、规范操作等方面采取预防与控制措施，保证板坯连铸机安全、稳定、低成本运行。关键词：板坯连铸；液压；泄漏分析；控制中图分类号：TG233文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.02.48120设备管理与维修2023 2（上）1板坯连铸机常用液压设备板坯连铸机涉及的液压设备按工艺流程，包括机前液压设备、二冷段液压设备、出坯区液压设备。机前液压设备中，一部分接触或靠近高温液体区域且动作相对频繁，如钢包滑动水口、中间包滑动水口等部位；另一部分工作环境相对较好，工作速度不高，动作周期较长，如钢包回转台、中间包车等部位。二冷段液压设备主要包括结晶器部分和扇形段部分，这部分设备的使用工况涉及高温、蒸汽、水、粉尘，封闭于二冷室中，在线维护、检查难度大。出坯区液压设备具有动作频繁、环境温度高、介质管线长等特点，部分设备动作速度快、液压冲击大。根据设备工况及运行特点，一般配套有 1 套以上的液压站所，向各区域设备提供动力。执行元件多为液压缸。控制元件多数采用板式液压阀集成连接，除截止阀外，较少采用管式或其他形式的控制阀。中间管线包括刚性管道（碳钢或不锈钢无缝管）和柔性管道（高压胶管或金属软管）。常见板坯连铸机液压系统如图1 所示。2泄漏产生的部位及特点板坯连铸机液压系统的泄漏主要发生在高温、重载或动作频繁的执行元件处、各叠加式控制阀组、刚性管路及柔性管路老化或破裂处、各类接头密封处等部位。泄漏问题现场表现为持续渗漏、渐进发展或突发崩溃 3 种形态。持续渗漏泄漏量较小，在渗漏部位表面有油迹，擦拭干净后，看不到明显泄漏点。多见于执行元件相对运动部位、叠加阀组的结合面、管路接头或焊缝处。主要危害为污染设备、吸纳灰尘，如果长期得不到处理，可能转化为渐进发展式泄漏，一般不会直接造成突发崩溃式大量泄漏。渐进发展式泄漏多发生于采用柔性密封件的密封部位，一般由持续渗漏发展而成，随着时间延长泄漏量逐渐增大，如果得不到及时控制，最终发展为突发崩溃式大量泄漏。及早发现及时处理有利于控制泄漏发展。突发崩溃式泄漏多见于管路、焊缝，以及高温工况或承受附加径向载荷的液压缸等部位，泄漏发生不可预期且泄漏量大，直接影响设备功能，造成停机问题，且带来较大的环保、消防、安全隐患，增加油品消耗。3泄漏原因分析及控制3.1 执行元件泄漏原因分析及控制板坯连铸机执行元件多为液压缸，泄漏形式一般表现为液压缸活塞杆与缸盖处密封泄漏、液压缸缸盖和缸筒结合面泄漏、液压缸本体泄漏3 种形态。部分执行元件采用液压马达，具有几何尺寸小、功率低的特点，泄漏故障率不高，一般出现在马达输出轴的周向密封处。执行元件泄漏主要受环境温度、备件加工装配质量、密封材质影响，不良的操作习惯和受力也会造成执行元件泄漏。3.1.1环境温度影响高温工作部位的液压缸受到强烈热辐射，局部温度高，橡胶类密封材料老化加快。同时，在具有闭锁功能要求的液压回路中，密闭系统内油液温度升高，体积膨胀，产生局部高压，对靠近热源的液压缸现场检测压力，达到额定工作压力的 2 倍以上，液压缸密封负担增大。此外，液压缸活塞杆伸出工况下，暴露于高温环境中，活塞杆温度较高。以钢包滑动水口为例，浇铸过程中，活塞杆表面高达 100200。活塞缩回动作时，与活塞杆直接接触的缸盖圆周密封温度急剧升高，加速劣化。针对环境温度影响，主要采取以下措施：增加防护隔绝热源。对于受到强烈热辐射的执行元件，采用硬质耐热材料进行隔图 1常见板坯连铸机液压系统121设备管理与维修2023 2（上）离，阻断热辐射；增加冷却措施。与高温部件直接接触的液压缸，采用压缩空气、水、惰性气体等作为冷却介质，带走传导至液压缸的热量，控制液压缸活塞杆的温升。3.1.2备件加工装配质量影响备件加工装配质量不良，活塞杆直线度、表面粗糙度等几何精度较差，活塞与活塞杆、活塞杆与缸盖孔同轴度等位置精度不高等，均会加剧缸盖与活塞杆之间圆周密封的磨损。加工装配缺陷也会带来密封表面间隙不均匀等问题，影响液压缸密封件的受力均匀，造成密封损坏。液压缸自身材料及材料缺陷，内部裂纹、局部组织疏松等问题，会在液压缸表面形成漏点。备件加工装配质量引起的泄漏问题一般在备件上线早期显现。因此，针对新更换的设备，要在运行初期 824 h 内加强状态监测，出现泄漏及时更换。针对液压缸表面出现的漏点，可在做好冷却防护措施的条件下，采用打磨后焊补的方式在线修复。3.1.3密封材料影响板坯连铸机所用密封材料多为橡胶类和合成树脂类，液压系统使用介质涉及矿物油及抗燃液。由于密封材料性能特点不同，与液压系统介质的相容性也存在差异。例如广泛使用的丁腈橡胶，耐油、耐热、耐磨性好，但不适用于磷酸酯系列液压油。同时，液压缸的工作压力、环境及工作温度、动态和静态工作条件等因素，对密封材质的要求也各不相同。误用不恰当的密封件会造成严重泄漏，甚至污染液压系统。针对液压缸密封材质，要在选型时充分考虑液压介质特性，选择与介质相容性、减摩性、耐磨性好的密封材料。为了防止在现场检修时误用，可将密封材料对应现场使用部位分类标识，强化保存、领用、更换的过程控制。3.1.4其他因素除了上述原因，不良的操作习惯，如在较短时间内频繁操作液压缸换向，产生剧烈的液压冲击，会增加泄漏风险。此外，液压缸活塞杆或柱塞承受较大的径向附加荷载，造成端盖动态密封局部受力过大、磨损加剧。同时，在受力时相对运动部位一侧间隙过大，产生泄漏。如钢包回转台液压盘式制动器液压缸的泄漏故障，90%以上均为回转台制动时液压缸承受较大径向荷载所引起。对于开关阀自动控制的液压系统，要优化 PLC 控制程序，对于手动控制的部位，要完善标准化操作，提高职工操作水平和技能，尽量避免或减少短时高频大行程换向。对承受径向力的液压缸，可通过减小径向力绝对值，如完善回转台旋转变频控制，减缓速度斜坡，减小惯性力对制动器液压缸径向冲击。同时，要缩短此类部位的检查周期，及时发现并控制早期渗漏。3.2控制阀泄漏原因分析板坯连铸机液压设备控制阀多采用板式叠加阀组，常见泄漏形式为叠加阀组结合面持续渗漏、渐进发展式泄漏。泄漏的直接原因是叠加阀结合面密封效果不良，主要影响因素为工作温度、叠加阀结合面表面损伤或隔板变形、安装维修不当或密封件老化以及冲击振动等。3.2.1工作温度板坯连铸机液压阀台一般置放于远离热源的部位，钢水及热坯的辐射影响较小，主要与系统工作温度有关。工作温度升高的主要原因是系统存在异常溢流、内泄严重或冷却失效。包括叠加式溢流阀溢流导致该阀组局部工作温度升高，液压泵出口溢流阀溢流或液压泵内泄导致系统温度升高，冷却器堵塞或冷却介质流量不足导致油箱温度升高等。工作温度升高，油液黏度降低，叠加阀贯通螺栓与阀体受热膨胀量不同，引起螺栓预紧力变化，致使叠加阀结合面间隙相应变化。间隙增大直接导致泄漏，间隙变小导致密封受到的挤压力增加，再加上高温对橡胶材料的直接影响，密封件老化加剧，产生硬化、龟裂造成漏油。对于系统异常溢流，要及时整定溢流阀压力，修复或更换故障溢流阀。对内泄严重的液压泵要及时更新，降低能量损耗。对堵塞的冷却器要及时在线清洗，可采用解体物理清洗或在线循环酸洗等措施清理，堵塞严重的要及时更换。冷却量不足要及时查找原因，更换冷却介质滤芯、循环滤芯、冷却控制阀等，确保冷却系统有效热交换。3.2.2叠加阀结合面叠加阀结合面密封一般采用 O 形圈或矩形圈，液压阀换向动作过程中产生的压力波动，会引起密封圈在两结合面间隙内的呼吸波动，如果叠加阀密封槽损伤、密封面平面度或表面粗糙度不高，会造成两阀结合面间隙不均匀，导致密封圈产生过大变形量，把油膜挤出密封表面，造成持续渗漏。当变形量超出密封材质强度允许，会造成密封圈撕裂，泄漏量增加，随着液流冲刷，密封效果进一步减弱，泄漏量持续加大。隔板变形的泄漏机理与此相同，隔板变形主要是更换液压阀时保存不当所引起。针对结合面泄漏，要及时检测叠加阀上下面的平面度，必要时可在平板上研磨处理或配研。叠加阀油道口的密封圈要按标准选定，避免密封圈断面尺寸过大或过小。放置密封圈的沉孔端面要平整光洁，必要时进行修磨。依据现场经验，叠加阀安装后，可用塞尺检验各贴合面间隙应0.01 mm，可有效缓解泄漏发生。3.2.3其他液压阀检修操作不规范或检修环境清洁度不达标，容易在叠加阀结合面或密封圈上沾染灰尘，细小的灰尘微粒混在结合面间，不仅会导致结合面间隙增大或不均匀，而且会擦伤密封圈表面，造成泄漏。液压阀受液压冲击和振动影响，局部瞬时高压和振