周志強(qiáng)，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(rùn)工業(yè)介質(zhì)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(guò)程。隨著生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化程度、控制精度和生產(chǎn)效率的提高，液壓技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并且液壓系統(tǒng)越來(lái)越大型化。

目前軋鋼設(shè)備液壓系統(tǒng)具備如下特點(diǎn)[1-4]：①泵站集中，控制閥和執(zhí)行機(jī)構(gòu)點(diǎn)多且分散；②高精度控制閥（伺服閥等）多，執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度快、動(dòng)作頻繁；③壓力高、流量大、連續(xù)作業(yè)。這導(dǎo)致軋鋼設(shè)備液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增大了故障和泄漏的概率。液壓油泄漏不僅浪費(fèi)能源和污染環(huán)境，增加生產(chǎn)成本，而且還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備非計(jì)劃性停機(jī)甚至影響加工產(chǎn)品的質(zhì)量，造成更大損失。因此，液壓系統(tǒng)的泄漏和維護(hù)一直是行業(yè)難題。

以不銹鋼冷軋機(jī)組為例，由于大量使用礦物潤(rùn)滑油作為工藝潤(rùn)滑油，液壓系統(tǒng)持續(xù)或長(zhǎng)時(shí)間泄漏，導(dǎo)致大量液壓油與工藝潤(rùn)滑油混在一起，影響工藝潤(rùn)滑油的性能。液壓設(shè)備處于工作狀態(tài)時(shí)難以快速識(shí)別外泄漏點(diǎn)，通常需要停用工藝介質(zhì)情況下或利用停機(jī)檢修時(shí)間窗口來(lái)逐項(xiàng)檢查液壓系統(tǒng)，大大增加停機(jī)檢修時(shí)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(gè)復(fù)雜的工程，需要由多個(gè)環(huán)節(jié)配合完成，如選擇優(yōu)質(zhì)的液壓油、選擇合適密封材料及改進(jìn)不合理的密封結(jié)構(gòu)、控制合適的油溫、加強(qiáng)日常維護(hù)等工作[5]。即使通過(guò)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(shí)別液壓系統(tǒng)外泄漏點(diǎn)。目前液壓系統(tǒng)泄漏檢測(cè)方法有目視法、肥皂水泡沫法、滑石粉檢測(cè)法、離子探測(cè)器檢測(cè)、壓縮空氣檢測(cè)法、熒光滲漏檢測(cè)法等。樊勛、鄧琥等人采用LS-55 型熒光分光光度計(jì)對(duì)磷酸酯類型的液壓油進(jìn)行熒光檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)液壓油泄漏的實(shí)時(shí)、在線、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(gòu)圖像進(jìn)行分析，判斷是否存在漏液現(xiàn)象。但是該方法嚴(yán)重依賴設(shè)備系統(tǒng)，在軋鋼現(xiàn)場(chǎng)使用存在不便，而且工藝潤(rùn)滑油的噴濺也會(huì)影響系統(tǒng)的工作。

為了解決以上問(wèn)題，有必要增加液壓油與工藝礦物潤(rùn)滑油的辨識(shí)度，簡(jiǎn)單、快速地識(shí)別出泄漏的液壓油，從極為復(fù)雜設(shè)備當(dāng)中鎖定漏油部位，并及時(shí)處理漏點(diǎn)。王玉春等人利用熒光示蹤檢漏技術(shù)對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行泄漏點(diǎn)檢查[8]，在紫外光的作用下，快速識(shí)別泄漏點(diǎn)，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(zhì)，以快速識(shí)別液壓系統(tǒng)的泄漏點(diǎn)。

1 熒光示蹤技術(shù)[8]

1.1 熒光示蹤檢漏技術(shù)特點(diǎn)

熒光是指分子或材料經(jīng)過(guò)特定波長(zhǎng)（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(dāng)電子由激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時(shí)，向外界釋放能量，該能量一般以光的形式釋放。熒光的波長(zhǎng)比入射光的波長(zhǎng)稍微長(zhǎng)一些。熒光示蹤檢漏技術(shù)的特點(diǎn)為，將液壓油的物理化學(xué)特征，轉(zhuǎn)化成光學(xué)特征，最大限度利用人眼對(duì)光線的敏感特征，應(yīng)用于液壓系統(tǒng)的快速檢漏。技術(shù)與樊勛、鄧琥、張玉峰的熒光檢測(cè)[6-7]不同點(diǎn)在于熒光示蹤檢測(cè)技術(shù)增強(qiáng)了液壓油的熒光效應(yīng)，減少了對(duì)光源以及檢測(cè)設(shè)備的依賴。

熒光示蹤檢漏技術(shù)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(qiáng)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(nèi)，這樣才能產(chǎn)生較強(qiáng)的熒光。受到車間光線等因素影響，佩戴專用的熒光增強(qiáng)眼鏡可以更好觀察到泄漏點(diǎn)。液壓系統(tǒng)維護(hù)人員使用特定的紫外燈在巡邏過(guò)程中就可以快速發(fā)現(xiàn)泄漏點(diǎn)，避免液壓油持續(xù)逸出。

由于熒光示蹤檢漏技術(shù)是利用熒光材料的熒光特性，快速觀察液壓油泄漏點(diǎn)。如果液壓油的泄漏點(diǎn)不在人眼無(wú)法觀察到的部位，則是無(wú)法被發(fā)現(xiàn)。此外，泄漏后含熒光材料的液壓油仍然會(huì)殘留在泄漏點(diǎn)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(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)檢漏過(guò)程[8]，但是在液壓系統(tǒng)中尚無(wú)應(yīng)用案例。在液壓系統(tǒng)，熒光示蹤檢漏材料應(yīng)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(yīng)該容易被眼睛識(shí)別。另外，熒光示蹤材料不會(huì)對(duì)液壓油產(chǎn)生負(fù)面影響。

激發(fā)光源最好選擇紫外線，因?yàn)樽贤饩€發(fā)生器可以在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)便捷移動(dòng)，并且對(duì)人危害最小。在光線明亮的條件下，人眼對(duì)于波長(zhǎng)555 nm 附近的黃色光最靈敏，在暗視覺(jué)條件下對(duì)波長(zhǎng)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(duì)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(píng)價(jià)熒光示蹤材料對(duì)液壓油的影響。

通過(guò)比較兩種液壓油的外觀、高溫存儲(chǔ)外觀、40 ℃運(yùn)動(dòng)黏度、酸值、旋轉(zhuǎn)氧彈、泡沫特性、銅片腐蝕、磨斑直徑、過(guò)濾性以及密封適應(yīng)性指數(shù)等方面，評(píng)價(jià)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(lái)的微黃色變成熒光綠，這是由于熒光示蹤材料外觀導(dǎo)致的。熒光示蹤材料對(duì)液壓油的高溫存儲(chǔ)外觀、黏度、酸值、旋轉(zhuǎn)氧彈、泡沫特性、銅片腐蝕、磨斑直徑、過(guò)濾性以及密封適應(yīng)性指數(shù)等無(wú)明顯影響，也就是熒光示蹤材料加入至液壓油中，對(duì)液壓油的使用性能、使用壽命方面幾乎無(wú)影響（表1）。含熒光示蹤材料液壓油滴漏在金屬表面與無(wú)灰高壓抗磨液壓油外觀一致，肉眼無(wú)法觀察區(qū)別；但是在波長(zhǎng)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(guò)實(shí)驗(yàn)室評(píng)估，該熒光示蹤檢漏材料對(duì)液壓油性能無(wú)影響，并且在紫外光的照射下產(chǎn)生黃綠色熒光，易于被識(shí)別。

表1 無(wú)灰高壓抗磨液壓油中加入熒光示蹤材料前后對(duì)比

3 熒光示蹤檢漏技術(shù)在不銹鋼軋機(jī)應(yīng)用

含熒光示蹤檢漏材料的液壓油應(yīng)用到某不銹鋼廠可逆式冷軋機(jī)組，該軋機(jī)為上下十二輥結(jié)構(gòu)，用來(lái)生產(chǎn)高端不銹鋼冷軋板材料，機(jī)體內(nèi)液壓設(shè)備極為復(fù)雜，使用純軋制油為工藝潤(rùn)滑油。

經(jīng)過(guò)18 個(gè)月的長(zhǎng)期跟蹤和調(diào)研，配合專用的熒光檢測(cè)手電照射，可快速發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)泄漏點(diǎn)，節(jié)約80%以上設(shè)備漏點(diǎn)查找時(shí)間；沒(méi)有因?yàn)橐簤合到y(tǒng)泄漏導(dǎo)致的非計(jì)劃設(shè)備停機(jī)；設(shè)備用油量減少50%以上。同時(shí)對(duì)設(shè)備中油品的變化情況進(jìn)行跟蹤，具體結(jié)果見(jiàn)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(gè)月后，外觀無(wú)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(guò)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(jī)上使用18 個(gè)月，各項(xiàng)指標(biāo)仍然滿足YB/T 4629—2017《冶金設(shè)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(guò)程中對(duì)液壓油影響非常小。

4 結(jié)論

將熒光示蹤材料加入至液壓油中，通過(guò)評(píng)估發(fā)現(xiàn)熒光示蹤材料對(duì)液壓的性能影響非常小；在軋機(jī)上使用含熒光示蹤檢漏材料的液壓油，可快速識(shí)別軋機(jī)的液壓系統(tǒng)的泄漏點(diǎn)，不僅提高了設(shè)備維護(hù)效率，而且減少液壓油使用量和非計(jì)劃設(shè)備停機(jī)時(shí)間。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)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(shè)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(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的快速檢漏；隨著對(duì)熒光示蹤材料的認(rèn)識(shí)加深和應(yīng)用推廣，將熒光技術(shù)與光電技術(shù)結(jié)合，將會(huì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)判斷液壓系統(tǒng)泄漏點(diǎn)。