天鐵熱軋180 t轉爐除塵液壓冷卻系統改造

董海川 李文濤 （天津天鐵冶金集團熱軋板有限公司，河北涉縣 056404)

天鐵熱軋180 t轉爐除塵液壓冷卻系統改造

董海川 李文濤 （天津天鐵冶金集團熱軋板有限公司，河北涉縣 056404)

為解決天鐵熱軋180 t轉爐除塵液壓系統油溫過高的的問題，對其進行技術改造。分析了油溫過高的原因，通過選擇合適的冷卻器、解決水質問題、調整系統壓力等措施，對油溫實現了自動控制，延長了液壓設備的使用壽命，大幅降低了各方面的成本。

除塵 液壓 系統 油液 冷卻器 功率 損失 改造

1 前言

天鐵熱軋有兩座180 t轉爐，也就有相配套的兩套轉爐除塵系統。轉爐煙氣主要成分是CO、O2、CO2、N2和SO2，其中CO含量高達80%。對此需要對轉爐煤氣絕大部分進行回收，回收完后對管道內的煤氣進行放散處理。轉爐煤氣回收、放散是由兩道閥進行控制的，這兩道閥又是由液壓系統驅動控制。自2007年轉爐投產以來，除塵液壓系統的油溫一直持續較高，先后進行了一些處理，但是效果一直不算好，于是液壓技術人員對此問題的原因進行徹底分析，提出改造方案。

2 主要問題

兩套除塵液壓系統冬天油溫一直在50℃左右，到夏天溫度時常高達60℃。油溫過高常會產生以下故障和不良影響。

2.1 使液壓油的粘度下降，從而系統內泄漏增大，主泵的容積效率和整個液壓系統的效率也會顯著下降。另外，由于液壓油的粘度降低，閥芯在閥體內移動，潤滑部位的油膜會變薄甚至會被破壞，移動副之間的摩擦阻力增大，導致閥內零件磨損加劇，系統內泄增大，大量的壓力能轉化為熱能，給系統帶來更高的升溫。

2.2 使液壓系統中液壓元件過熱，閥內零件受熱產生熱變形，即使各個液壓元件熱膨脹系數不同，也會使各運動部件之間的配合間隙變小，從而發生卡死現象，引起閥動作失靈。同時又影響液壓執行元件動作的精度，導致零件加工時尺寸變化質量變差。

2.3 使各液壓元件內橡膠密封件變形，加速密封件的老化而失靈。各密封件的使用壽命降低，密封性能下降，造成泄漏，而內泄又會進一步加劇油溫的升高。

2.4 加速液壓油氧化變質，析出瀝青狀物質，降低液壓油的潤滑效果和使用壽命。析出的粘稠物質也會堵塞閥體內阻尼小孔和縫隙，導致方向閥卡死不能換向、壓力閥調壓失靈、流量閥流量不穩定等諸多液壓故障。

2.5 液壓油溫度升高，油的空氣分離壓降低，溶解的空氣從油中逸出，產生氣穴，致使液壓系統振動大、噪音大、工作性能下降。

綜上所述，根據現場情況，油溫過高影響最大主要有：液壓泵磨損嚴重，使用壽命下降，平均2年更換一次泵;液壓油氧化變質快，平均每8個月更換一次液壓油;夏天還會出現油溫高于65℃，電機跳閘停泵，影響轉爐煤氣回收等。

3 造成油溫高原因分析

3.1 冷卻系統設計不合理

由于此液壓系統屬于閉環系統，油箱容積1 000 L，液壓站通風效果不佳，所以油箱的自身散熱不好。系統一直處在長時間運行狀態下，根據熱平衡公式：

式中：H——系統總發熱功率，W;

H1——油箱散熱功率，取H1=0，W;

H2——冷卻器散熱功率，W。

其中，系統發熱的功率損耗總量H一般占驅動功率H2=H-H1的15%～30%，取的20%，為電機輸出功率45 kW。則

K——散熱系數，用循環水冷卻，取K=140 W/(m2·C);

t1——液壓油進口溫度，取55℃;

t2——液壓油出口溫度，取25℃;

t1'——冷卻水進口溫度，取17℃;

t2'——冷卻水出口溫度，取47℃。

考慮到冷卻器在使用過程中由于水垢和鐵銹的存在，導致實際散熱面積減小，因此，在選擇冷卻器時，一般將計算出來的散熱面積增大20%～30%。經過計算應該選擇散熱面積大的冷卻器。而現場液壓系統的冷卻器散熱面積只有8 m2，所以設計的冷卻器散熱面積不夠，導致油溫升高。

3.2 冷卻水質有問題

由于工程建設時，在646區域沒有設計凈環水，所以液壓站的冷卻水一直使用消防用的濁環水。濁環水質較硬，容易在冷卻器和水管內結垢。板式冷卻器內表面水垢結多了，堵塞了水流通道，致使冷卻水流量降低，使冷卻器散熱、換熱功能降低，這也是導致油溫升高的原因之一。

3.3 主泵溢流大

由于此液壓系統屬于恒壓定量泵供油系統，系統中沒有設計卸荷回路。液壓缸停止工作時主泵不卸荷，溢流閥調定壓力較低，泵的全部流量在高壓下溢流，產生溢流損失發熱。同時，液壓系統中混入的空氣，液壓油中的空氣從低壓區逸出形成氣泡，當氣泡運動到高壓區時被高壓油擊碎，液壓油受到急劇壓縮而放出大量的熱量，這也是液壓系統最主要的熱量來源。

4 解決方法

4.1 選擇合適的冷卻器

原來液壓系統冷卻器散熱面積較小，只有8 m2，不能滿足系統散熱要求。經過計算選擇的冷卻器可以到達好的冷卻效果。同時將冷卻循環系統的管道更改：將原來通徑只有22 mm的油管更換成通徑32 mm油管;原來只有25 mm的水管更換成38 mm的水管。

4.2 解決水質問題

重新布置凈環水管道至液壓站內，取消原來的消防水，徹底地解決冷卻水質問題。同時在水管道上安裝過濾器，防止較大固體進入冷卻器里堵塞。安裝電磁水閥，控制油箱溫度55℃水閥開啟，35℃時關閉。

4.3 調整系統壓力

對于恒壓定量泵供油系統，系統設計工作壓力為17 MPa。先將溢流閥的溢流壓力調至18 MPa，再將泵的出口壓力調至工作壓力17 MPa，然后再調高溢流閥安全壓力，調到溢流閥不溢流為止。目的是保證液壓缸不動作時，系統油液從泵溢流，泵會自動調整斜盤角度，使泵溢流小，功率損失小，熱損失降到最小。

5 改造后效果

5.1 安裝電磁水閥，對油溫實現了自動控制，液壓系統油溫控制在42℃左右，解除了因油溫高而停泵影響生產的顧慮。

5.2 減緩了油液氧化變質的速度，以前每8個月更換一次液壓油，現在可以根據油質的情況，2年內不需更換液壓油。2個液壓站更換一次油液需要16桶，兩年可以節省32桶油，降低了成本。

5.3 延長了泵的使用壽命。以前由于油溫高，泵內磨損嚴重，泄漏增大，效率降低，2年需更換一次泵?，F在5年內不需更主泵，也大幅度地降低了備件成本。其它液壓元件也延長了使用壽命，同時也減少了漏油故障。

6 結束語

通過對熱軋兩座180 t轉爐煤氣回收、放散液壓冷卻系統的改造，徹底地分析了液壓站油溫升高的原因，對具體原因也提出了解決方法。最重要的是通過改造，延長了各個液壓設備的使用壽命，大幅度地降低了各方面的成本。對生產最終起到降本增效，節能降耗的重要作用。

[1]雷天覺.新編液壓工程手冊[M].北京:北京理工大學出版社，2000.

[2]李新德.液壓系統故障診斷與維修技術手冊[M].北京:中國電力出版社，2009.

[3]黎啟柏.液壓元件手冊[M].北京:冶金工業出版社，1999.

Transformation of Cooling System of Tiantie Hot Rolling 180 t Converter Dedusting Hydraulic System

Dong Haichuan,Li Wentao

The hydraulic system of the dedusting system of Tiantie Hot Rolling 180 t Converter was revamped due to high oil temperature.The causes are analyzed.Thus,measures of selecting proper cooler,improving water quality and adjusting system pressure were taken to realize automatic control over oil temperature,prolong the life of hydraulic equipment and remarkably reduce costs of all parties.

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（收稿 2011-10-08 責編 崔建華)

董海川，2006年畢業于吉林北華大學機械設計制造及自動化專業，現在天鐵熱軋板公司設備檢修作業部從事煉鋼車間液壓設備維護與檢修工作。