郭詠梅

摘要：環(huán)境溫度低或要求在一定熱平衡下工作的液壓系統(tǒng)，一般采用電加熱器加熱。而在工作過程中有時會因為電加熱器表面溫度過高而使液壓油氧化變質(zhì)；通過改變液壓油箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)油箱內(nèi)部油液的攪動，從而避免因局部過熱引起的油液變質(zhì)問題發(fā)生。

關(guān)鍵詞：粘溫特性；電加熱器；管路清洗；過熱；變質(zhì)

液壓油的粘性對溫度非常敏感。隨著溫度的降低，液壓油的粘度會快速增大（詳見附圖1--粘溫曲線）。而液壓油的粘度對液壓泵的工作有很大的影響，油液粘度的增大會造成液壓泵啟動困難，有些種類的液壓泵很容易因為吸油不足而損壞；有些系統(tǒng)即使能啟動，因為油液供應(yīng)不足，也會造成系統(tǒng)的工作效率大大降低，所以液壓泵應(yīng)盡量避免在低溫條件下運行。低溫運行還可能導(dǎo)致液壓系統(tǒng)另外一個故障就是回油問題。油溫低，油的粘度大，液壓油通過回油管路的阻尼增大，在正常回油量不變的情況下，回油壓力會提高，加上非正常的內(nèi)泄，就可能導(dǎo)致回油壓力過高對系統(tǒng)造成損害。

因此，在寒冷地區(qū)使用液壓設(shè)備，如果開機工作時油溫很低，就需要在系統(tǒng)中設(shè)置加熱裝置。還有些液壓系統(tǒng)散熱面積很大，但因工作條件的特殊性，系統(tǒng)要求在一個較高的熱平衡溫度下才能正常工作，例如各種船用串油液壓系統(tǒng)，只有在60°C左右紊流狀態(tài)下才能有效地將管路清洗干凈。這種工況也需要借助加熱裝置補充熱量，才能使系統(tǒng)達到要求的熱平衡溫度。

目前我國工業(yè)行業(yè)常用的加熱方式有蒸汽加熱和電加熱。電加熱器加熱安裝簡單，溫度控制較為容易和精確，而且不受配套設(shè)施所局限，占用空間也較蒸汽加熱的少，應(yīng)用最為廣泛。

實際使用中，有些采用電加熱器的液壓系統(tǒng)，使用初期運轉(zhuǎn)正常；使用一段時間以后，液壓系統(tǒng)會出現(xiàn)運轉(zhuǎn)不暢、噪聲嚴(yán)重等現(xiàn)象。下面就以造船行業(yè)用于油路管系清洗的3m?串油單元為例對這一現(xiàn)象進行分析和解決。

造船行業(yè)用于油路管系清洗的3m?串油單元屬于中小型船用管路清洗設(shè)備，油箱尺寸為2400mm（長）X2000mm（寬）X900mm（高），需清洗的清洗管系直徑?140mm，壁厚6.5mm，整個管系長度為120米長。

按以上配置生產(chǎn)的液壓系統(tǒng)可以滿足3m?串油單元正常工作。但工作一段時間后，系統(tǒng)出現(xiàn)了運轉(zhuǎn)不暢、噪聲嚴(yán)重的現(xiàn)象。在分析具體原因時，我們發(fā)現(xiàn)，在3m?串油單元中，由于工作管路長，管系散熱面積很大，因此冬季工作時要求電加熱器全部開啟；電加熱器工作時表面溫度達300°C -400°C；而該液壓系統(tǒng)回油管路直徑大，回油最終進入油箱時流速緩慢，導(dǎo)致油液在油箱內(nèi)流動也很緩慢。因為液壓油的導(dǎo)熱系數(shù)較低（水導(dǎo)熱系數(shù)為0.54W/（m·K），液壓油只有0.12W/（m·K）），因此油液局部過熱，致使油液氧化變質(zhì)。

針對以上問題，我們制定了兩種解決方案：

1.為系統(tǒng)液壓油箱加循環(huán)油泵

該方案具體實施時需要在原液壓系統(tǒng)油箱上加一套電機泵組，泵組大小根據(jù)計算使其在15分鐘左右將油箱內(nèi)油液循環(huán)一遍。后增的泵組在串油過程中始終開啟，在油箱內(nèi)形成一個循環(huán)回路，使油箱內(nèi)油液不斷循環(huán)流動，從而防止局部油液因流動過緩、熱交換不夠而過熱造成氧化變質(zhì)。

2.改造油箱內(nèi)部總回油管路

該方案實施時，是將總回油管路加長，貼油箱內(nèi)壁繞置一周，并封死出口，然后在平行于加熱器的兩段回油管的管壁上靠近加熱器的一面開直徑為?25mm的小孔28個（總面積稍大于總回油管路通流面積即可），并在每個開口處焊接長200mm、規(guī)格為?34X3.5mm的無縫鋼管，要求28個無縫鋼管走向與加熱器安裝方向相垂直，向下與水平夾角呈30°這樣安裝的目的是在回油過程中，使油箱內(nèi)油液形成渦旋，帶動箱內(nèi)液壓油流動，以加快加熱器部位油液的流動速度，防止油液因過熱而變質(zhì)。

考慮到更改的成本、更改方案具體實施的工作量以及用戶對外觀的要求等因素，3m?串油單元最終是按上述方法2改造的。液壓系統(tǒng)改造后在使用中再未出現(xiàn)類似前述的吸油不暢、噪聲等異?，F(xiàn)象。使用兩個月后例行檢查，抽取的試樣油液呈黃色，無味，光滑感好。這表明油液未因過熱而氧化變質(zhì)，也證明了我們的改造方案是成功的。

上述改造總回油管的方法，可以在原有液壓系統(tǒng)油箱內(nèi)部局部進行，不破壞系統(tǒng)增體外觀，也不用增加余外的元件及電控成本，節(jié)省電能，且不受外部空間的限制，即可有效地使油液在加熱過程中保持均勻受熱。該方法推廣至類似的造船行業(yè)，以及其它寒冷地區(qū)冬季需用電加熱器的液壓設(shè)備，不失為一種切實可行的方法。

參考文獻：

[1]液壓工程手冊.北京.機械工業(yè)出版社.

[2]機械設(shè)計手冊（下冊）修訂版.北京.化學(xué)工業(yè)出版社.

[3]龔偉華《液壓油的污染與控制》液壓與氣動.1995年4月.