張守喜，梁科，郭玉偉

（本鋼板材煉鐵廠，遼寧 本溪117000）

本鋼新一號高爐爐容為4747 m3，高爐設(shè)計平均利用系數(shù)為2.2，年產(chǎn)生鐵335萬t，2008年10月投產(chǎn)，引進了德國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，液壓元件制造精度高，要求工作介質(zhì)始終保持清潔。但是，在實際工作過程中，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)帶來極大影響。針對上述情況，本鋼采用了FED型離心式凈油機對高爐液壓系統(tǒng)油質(zhì)進行凈化，減少液壓元件磨損，確保液壓系統(tǒng)的正常運行，保證了高爐生產(chǎn)的順行。

1 高爐液壓系統(tǒng)的現(xiàn)狀

本鋼新一號高爐液壓系統(tǒng)包括爐前、爐頂、熱風(fēng)爐等3個主要系統(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個月，日常濾芯按過濾器前后壓差是否超標組織更換。

爐前液壓系統(tǒng)為液壓炮、開鐵口機、移蓋機三大設(shè)備提供工作動力，系統(tǒng)最高工作壓力為28 MPa。由于長期在高溫、煙塵、腐蝕環(huán)境下工作，油污染現(xiàn)象尤為嚴重。據(jù)統(tǒng)計，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，嚴重時一周發(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，迫使高爐進行減風(fēng)、減氧操作，故障嚴重時將造成高爐休風(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

通過觀察發(fā)現(xiàn)，每次更換液壓油時，在油箱底部都粘附著一層黑色的沉淀物，分析認為有三個來源：（1）通過油箱呼吸孔和液壓缸活塞桿侵入的煙塵、渣鐵噴濺物；（2）日常補油和維修過程中帶入系統(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)定運行，從提高油液清潔度等級入手，采用了菲爾德公司FED型離心式凈油機。該機是利用液壓油與污染物密度不同，在重力場中所受離心力也不同，污染物的離心力較大這一原理。FED型離心機工作原理見圖2。通過供油泵（循環(huán)泵）產(chǎn)生7 kg的油壓力提供工作動力，推動主軸轉(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。純凈液壓油進入推動室，經(jīng)過噴嘴流回油箱［3］。除去的污染物顆粒與其直徑大小無關(guān)，這些污染物包括：金屬磨、固體顆粒物、油泥、膠質(zhì)、無機鹽、塑料、硅石等［4］，凈化精度為1 μm。采用該機后，能夠凈化油品，延長換油周期，降低零部件磨損，降低設(shè)備維護強度與成本，減少非計劃停機，提高了企業(yè)的經(jīng)營效益。

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

3.2 對油箱凈化流程

FED型離心式凈油機對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)通過油箱排污口從油箱底部吸取油液，經(jīng)過球閥進入循環(huán)泵，循環(huán)泵把液壓油打入FED型離心式凈油機中過濾，純凈油液通過油箱頂部流回油箱，完成凈化。油液經(jīng)過一段時間循環(huán)過濾，精度達到要求后停止循環(huán)泵，關(guān)閉截止閥，更換凈油機濾紙，當(dāng)油箱需要凈化時，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型離心式凈油機在本鋼新一號高爐液壓系統(tǒng)投入使用5年。生產(chǎn)實踐表明，該凈油機運行穩(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)故障每年造成停機時間由原來的最高70 h降低到現(xiàn)在的20 h。經(jīng)計算，每年可節(jié)省進口比例閥等備件費用82萬元。

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型離心式凈油機可同時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，極大地延長了油液的使用壽命，提高資源利用率。2014年以來的液壓油耗情況見圖5。由圖5可以看出，液壓油耗指數(shù)由原來的1.00大約降至現(xiàn)在的0.23。

使用FED型離心式凈油機后，減少了油箱換油次數(shù)，兩個4 m3油箱由原來每年換油一次延長至每3年換一次。每年節(jié)省46#液壓油100桶，價值32萬元。

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

4 結(jié)語

本鋼針對新一號高爐液壓系統(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，液壓油消耗大等問題，采用了FED型離心式凈油機。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1.0降至0.2，液壓系統(tǒng)故障每年造成停機時間由原來最高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)省液壓油和進口比例閥備件費用共114萬元。