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礦用汽車液壓系統汙染控制

文章出處:威海戥同測試設備有限公司 人氣:發表時間:2009-12-09
 摘  要:在工作條件惡劣的露天礦所用的大型運輸設備的液壓系統汙染控制的方法是本文的研究課題。本文首先通過現場設備跟蹤試驗分析了液壓系統汙染源及種類,根據汙染源制定切實可行的汙染控制方案,建立了壹整套液壓油監測體系,制定了視情換油、汙染控制等級、故障診斷的參考標準,並利用這些結論指導現場實踐。
    關鍵詞:礦用汽車 液壓系統 汙染 控制

    1 問題的提出
       霍林河露天煤礦是壹座年產1000萬噸的大型煤礦,所使用的運輸設備多為大噸位、大功率設備。液壓系統是這些設備的關鍵系統之壹,主要實現轉向、舉升、制動三大功能,系統壓力高,作業環境惡劣。如果對液壓系統保養維護不良,會使液壓元件使用壽命下降,輕則造成停機停產,重則發生機械事故,造成大的經濟損失。
       近兩年來,我礦新引進的SF31904自卸車因為液壓系統的汙染造成雙聯泵磨損失效14臺,卸荷閥連續損壞達9只;原有的HD680自卸車連續損壞齒輪泵12臺,總損失近90萬元。作者首先考察了解到本礦設備液壓系統用油的汙染很嚴重,甚至液壓系統最低的清潔度要求都沒有達到,而且在思想上沒有引起重視。因而提出了對設備液壓系統汙染度進行控制的思想,以期通過制定壹整套液壓控制體系來控制設備液壓系統的汙染使其滿足使用的要求,降低故障率,節約檢修成本,減少油液的使用量從而降低運行成本。
       本課題現實意義非常巨大,霍林河露天煤礦為此項目而成立了研究小組,投入科研經費6萬元,並購置了近40萬元的專用設備來加快項目研究和成果轉化。
   2  霍林河露天礦設備液壓系統中汙染物的種類及元件失效形式
      2.1 液壓系統中汙染物的種類
         霍林河露天礦地處幹燥多風沙地區,年降雨量少,空氣粉塵含量大。經過我們的研究,設備液壓系統中汙染物最主要的是以微小的固體顆粒形式出現的顆粒汙染物,此外還有水、空氣,但汙染作用極不明顯。液壓系統中汙染物的來源主要是侵入、生成及制造、檢修裝配時未清除幹凈的殘余物。
         下面對研究中發現的礦用運輸設備液壓系統的主要汙染物做詳細分析。液壓系統汙染物按物理狀態來分類,有固態、氣態和液態三種。固體汙染物通常以微粒狀態出現,通稱為“粒子”。氣體汙染物可以溶解於液體中,或以氣泡的形式夾雜在液體中。液體汙染物根據它的重度和它與主液體的可溶性,可以是遊離狀態、溶解於主液體或使主液體成為乳狀液。
       2.1.1固體顆粒汙染
           這種汙染物是以微小的固體顆粒形式出現的顆粒汙染物,主要是細小沙粒和磨屑,它是設備液壓系統中最普遍的汙染物類型。小松車液壓油箱內的顆粒汙染物如圖1所示。

 

圖HD680液壓油箱內的顆粒汙染物

    2.1.2 空氣汙染
        混入液壓油中的空氣如同顆粒汙染物壹樣,將對系統產生十分有害的影響。只要空氣保持溶解於液體之中,就不會影響液壓系統的工作。若以氣泡或氣穴形式夾雜於液體中,就會產生氣蝕、噪音等不良作用。
    2.1.3 水汙染
        水在礦物油基液壓油中產生的問題,比大多數人所意識到的要嚴重得多。遊離水可以作為沈澱物出現或使液壓油成為乳狀液。礦物油基液壓油中的水會產生氧化物和各種沈澱殘渣。在液壓系統中最明顯的結果是對元件表面產生腐蝕或銹斑,從而促使元件表面產生進壹步的腐蝕和加劇對整個系統的汙染。
    2.2 液壓系統的失效形式
        據作者對設備液壓系統故障的統計,由於汙染引起的故障占首位,其次是磨損、密封裝置老化、內外泄漏等。
     2.3 典型元件失效分析
        各種失效的液壓原件如圖2所示。
        對於泵類元件,汙染顆粒使泵的相對運動部件,如柱塞泵中的柱塞和缸孔,滑履和斜盤,葉片泵中的葉片和葉片槽,轉子端面和配油盤,齒輪泵中的齒輪端面和側板,齒輪和殼體等零件磨損。
        對於閥類元件,汙染顆粒會加速滑動面和控制孔口的磨損,堵塞節流孔或阻尼孔,從而使閥的性能變壞或動作失靈。

        對於液壓缸,汙染顆粒加速密封件的磨損,使泄漏量增大。汙染顆粒會造成軸承和軸頸的嚴重磨損。使摩擦阻力增加並導致旋轉部件的不平衡,最終使軸承和軸失效。

   3  設備的跟蹤監測試驗與結論
         霍林河露天煤礦現在共有運輸設備45臺。根據實際情況,選擇了液壓系統非常復雜且關鍵的HD680車5臺、SF31904型108T車5臺和75B型車2臺作為重點跟蹤設備,從對這些設備的跟蹤結果來對設備的汙染度控制方法進行分析、歸納,最後提出適合礦山現場實施的汙染控制體系。
      3.1  分析技術
         在做研究的過程中,我們主要使用光譜分析技術、鐵譜分析技術、理化分析、汙染度檢測四項油質檢測技術。
      3.2 油液分析流程
         油液分析流程圖見圖3。

圖3 油液分析方法流程

    3.3  跟蹤監測數據
        下表列出的是具有代表性的監測數據,重點對兩個品種的液壓油的使用過程中油質變化及油液的汙染情況進行了跟蹤監測。舉例如表1、表2、表3。
表1 新液壓油理化數據
 
 
 
 
        從研究得到的跟蹤數據分析可知:新油的汙染度能夠滿足設備的使用要求,可以直接加入到設備中(在不被二次汙染的情況下);液壓油中金屬大顆粒出現,主要由異常磨損產生的; 液壓油使用超過2000小時,油質沒問 題,埃索的液壓油在使用周期2000小時內油質正常(可繼續延長),特力液壓油在2000小時使用周期內油質也正常。從分析數據看,液壓油的水汙染較輕,氣蝕的現象較少。這就說明我們所使用的設備液壓系統的汙染來源是環境汙染和液壓系統本身,而設備本身產生的機械雜質主要是由於液壓系統汙染後使設備磨損產生的。
3.4  試驗結論
1) 設備液壓系統固體顆粒汙染的來源是環境汙染和設備本身產生的機械雜質。
                      2)油液失效的原因是汙染嚴重造成。油液汙染度超12級,設備磨損加劇,因此設備的汙染度應控制在12級內。
                      3)設備運行2000小時,油質正常,油品使用時間可繼續延長,但為了保護設備,液壓油的使用時間應由原來的1200小時延長到2000小時。通過統計分析的液壓油的換油指標見表4, 指標中有壹項超限就應換油。
表4  液壓系統換油指標
項目名稱臨界值
運動粘度mm2/s39.94-48.82
酸值增加, 不大於0.3
水分%,不大於0.1
                     4)  利用鐵譜分析技術和光譜分析技術不但能夠分析液壓系統中的汙染, 同時能夠對設備液壓系統進行故障診斷,從試驗中得液壓系統故障診斷的參考標準見表5。如果分析結果大於參考值,應停機檢查可能發生故障的部位,主要是液壓泵和液壓缸。
表5 液壓系統故障診斷參考標準
元素名稱參考標準值(ppm)
Fe100
Cu40
Si20
 
4      生產設備液壓系統汙染控制方案
         從上面的分析得,要控制液壓系統的汙染,就應該對液壓系統的整個壽命周期進行控制,控制固體顆粒的汙染即環境汙染。為了實現這壹目的,我們購買了性能較好的濾油設備,用油液分析技術來監測油液的汙染,汙染超過壹定的值時,就通過濾油設備進行凈化,油品可繼續使用,這樣延長油品的使用壽命。控制方案流程見圖4。
 
       4.1 液壓油汙染控制方案
          設備液壓系統汙染控制要在設備保養、檢修、使用三個階段實行各有側重的汙染控制方法,這些方法匯集在壹起就構成了對礦用設備液壓系統汙染進行有效控制的整體方案。方案如下:
               1) 設備加油:加油時要用幹凈的油管連接油桶和油箱,或通過濾油設備加油。
               2) 油液監測: 每隔300小時取樣壹次,進行汙染度、機械雜質、有無大顆粒、磨損是否正常、理化指標等分析。如有異常應加密跟蹤, 150小時檢測壹次。期間應根據情況及時出具分析報告。
               3) 如果汙染度超過NAS12級時,向設備維修部門出具汙染度檢測報告,有關單位接到報告後,組織實施濾油,更換過濾器。繼續跟蹤。
               4) 油品運行到2000小時,出具換油報告有關單位接到報告後,組織實施,清洗液壓系統,更換過濾器,給設備加油。實施下個周期的跟蹤監測與控制。
               5) 處理較大的液壓系統故障後,應使系統短時間運轉,對液壓油進行過濾,反復進行兩次以上。
       4.2  液壓油凈化
               液壓油是設備的使用過程中用量最大的附屬油,如果能夠實現低成本凈化,油品的壽命將大大延長,同時延長設備的使用壽命,降低設備故障率,經濟效益非常可觀。
               研究中所使用的凈油機是山東威海戥同測試設備有限公司生產的GHP70P型凈油機。該凈油機采用的是離心力的原理,能夠分離油液中的固體顆粒,水和空氣等。其最大的特點是不消耗濾材,這樣免去了相當大的濾材投入,使各種汙染嚴重的油液都可得到方便的凈化。過濾前後汙染度情況如表6所示
表(六) H006液壓油兩次過濾試驗汙染度數據
油品狀態等級(NAS)
過濾以前超12級
壹次過濾後12級
二次過濾後10級
 
   4     總結
              1)    通過現場設備跟蹤監測的實驗方法得到設備液壓系統汙染控制的方案,實現生產設備液壓系統的汙染控制,降低設備液壓系統的故障率,延長設備的使用壽命。
              2)制定了運輸設備液壓系統汙染控制臨界值, 視情換油警戒值和故障診斷參考標準等。
              3)提出了液壓油汙染凈化的方法。實踐證明,對液壓油的適當過濾不僅大大地減少系統故障率,還可減少因汙染而造成的換油,延長油品使用壽命,使設備由原來1200小時換油延長至2000小時,而且液壓油狀況更好。只此壹項可為霍林河露天礦每年減少用油成本20萬元。

此文關鍵詞:凈油機,凈油機生產廠家,濾油機生產廠家