板坯连铸机液压系统泄漏分析与控制_董新宇

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板坯连铸机液压系统泄漏分析与控制董新宇（安钢建设有限责任公司，河南安阳455004）摘要：板坯连铸机在钢铁冶金领域有着广泛应用，为保证设备运行质量，需要有效控制液压设备泄漏。针对板坯连铸机液压设备特点展开分析，根据泄漏产生的部位、特征、成因，在系统设计、维护保养、规范操作等方面采取预防与控制措施，保证板坯连铸机安全、稳定、低成本运行。关键词：板坯连铸；液压；泄漏分析；控制中图分类号：TG233文献标识码：BDOI：10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2023.02.480引言要组成部分，其泄漏问题影响铸机功能，污染环境，造成火灾隐板坯连铸机是现代钢铁生产中以板坯为主要产品的重要患，增加油品消耗和维检工作量。针对板坯连铸设备特点，准确设备，随着板坯连铸技术的发展，逐步形成机械、电气、液压及分析泄漏的影响因素，实施针对性控制措施，对保证板坯连铸机计算机控制配套的系统工艺技术。液压设备作为板坯连铸机重安全、稳定、低成本运行具有十分重要的意义。■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■根据设备使用情况，油泥发生的原因推断为设备异常高温，导致油温升高，加速了油品氧化，生成了大量油泥。2.6油品污染分析根据现场描述，设备可能存在混入其他油品的可能，为进一步确认压缩机所用磷酸酯抗燃油中是否存在污染，需检测矿物油含量，测定方法为DL/T1979—2019《电力用磷酸酯抗燃油中矿物油含量测定法》。检测结果表明：对从滤芯中提取出的油样进行矿物油含量图9油泥颗粒点扫元素分布分析测定，矿物油含量为0.08%，低于DL/T571—2014《电厂用磷酸（1）钢质颗粒主要含有Fe、表2残留油样元素分析酯抗燃油运行维护导则》中矿物油含量异常极限值（>4%）。C、O等元素，次要元素有Na、结果（质量分数）%3结论Si、Al等元素。其中C、O主要来检测项目钢质颗粒油泥颗粒（1）滤芯浸出液滤膜的光学显微图显示滤芯中存在个别大源于抗燃油的氧化产物（C、O碳（C）6.2658.73颗钢质颗粒及大量油泥颗粒。亦是滤芯纤维材料的主要成分氧（O）3.8626.00（2）对滤芯过滤层的3层结构进行光学显微分析，发现大量之一）；电镜图谱显示钢质颗粒钠（Na）0.402.06油泥主要存在于里层结构。呈薄片状，且尺寸较大，最长处铝（Al）0.410.30（3）对滤芯中的油样进行矿物油含量检测，矿物油含量为可达200μm左右，主要金属硅（Si）0.761.780.08%。元素为Fe，占比为88.32%，说磷（P）-8.25综合分析，该滤芯堵塞的主要原因是大量的油泥颗粒污染，明设备中钢质部件存在异常磨硫（S）-0.35矿物油含量远低于DL/T571—2014《电厂用磷酸酯抗燃油运行损；Na、Si、Al可能来源于外界钾（K）-0.30维护导则》的矿物油含量异常极限值（>4%），判断油泥来源于矿污染。物油污染的可能性较小。钙（Ca）-0.30（2）油泥颗粒主要含有C、油泥产生的原因可能为设备异常高温，导致油温升高，加速铁（Fe）88.320.38O、P等元素，次要元素有Na、了油品氧化，生成了大量油泥。锌（Zn）-1.15Si、Zn等元素。其中C、O主要参考文献钡（Ba）-0.40来源于抗燃油的氧化产物（C、［1］郭元德，刘博，刘鑫伟.天然气压缩机气阀改造［J］.船海工程，2015，总量-100.00O亦是滤芯纤维材料的主要成44（5）：39-42.分之一），P元素是磷酸酯抗燃油主要成分；Na、Si可能来源于外［2］许少凡，李秋秋，覃楚东，杨智宏，何伟楚.基于油液监测的风机主齿轮箱磨损预测［J］.润滑与密封，2022，47（4）：183-188.界污染；Zn元素可能来油品添加剂。电镜图谱显示油泥颗粒呈现〔编辑石跋序〕凝聚状态，但数量较多、分布较广，是滤芯发生堵塞的重要原因。120设备管理与维修2023№2（上）

11板坯连铸机常用液压设备密封部位，一般由持续渗漏发展而成，随着时间延长泄漏量逐板坯连铸机涉及的液压设备按工艺流程，包括机前液压设渐增大，如果得不到及时控制，最终发展为突发崩溃式大量泄备、二冷段液压设备、出坯区液压设备。机前液压设备中，一部漏。及早发现及时处理有利于控制泄漏发展。突发崩溃式泄漏分接触或靠近高温液体区域且动作相对频繁，如钢包滑动水多见于管路、焊缝，以及高温工况或承受附加径向载荷的液压口、中间包滑动水口等部位；另一部分工作环境相对较好，工缸等部位，泄漏发生不可预期且泄漏量大，直接影响设备功作速度不高，动作周期较长，如钢包回转台、中间包车等部位。能，造成停机问题，且带来较大的环保、消防、安全隐患，增加二冷段液压设备主要包括结晶器部分和扇形段部分，这部分油品消耗。设备的使用工况涉及高温、蒸汽、水、粉尘，封闭于二冷室中，3泄漏原因分析及控制在线维护、检查难度大。出坯区液压设备具有动作频繁、环境温3.1执行元件泄漏原因分析及控制度高、介质管线长等特点，部分设备动作速度快、液压冲击板坯连铸机执行元件多为液压缸，泄漏形式一般表现为液压图1常见板坯连铸机液压系统大。根据设备工况及运行特点，一般配套有1套以上的液压站缸活塞杆与缸盖处密封泄漏、液压缸缸盖和缸筒结合面泄漏、液压所，向各区域设备提供动力。执行元件多为液压缸。控制元件缸本体泄漏3种形态。部分执行元件采用液压马达，具有几何尺寸多数采用板式液压阀集成连接，除截止阀外，较少采用管式或小、功率低的特点，泄漏故障率不高，一般出现在马达输出轴的周其他形式的控制阀。中间管线包括刚性管道（碳钢或不锈钢无向密封处。执行元件泄漏主要受环境温度、备件加工装配质量、密缝管）和柔性管道（高压胶管或金属软管）。常见板坯连铸机液封材质影响，不良的操作习惯和受力也会造成执行元件泄漏。压系统如图1所示。3.1.1环境温度影响2泄漏产生的部位及特点高温工作部位的液压缸受到强烈热辐射，局部温度高，橡胶板坯连铸机液压系统的泄漏主要发生在高温、重载或动作类密封材料老化加快。同时，在具有闭锁功能要求的液压回路频繁的执行元件处、各叠加式控制阀组、刚性管路及柔性管路中，密闭系统内油液温度升高，体积膨胀，产生局部高压，对靠近老化或破裂处、各类接头密封处等部位。泄漏问题现场表现为热源的液压缸现场检测压力，达到额定工作压力的2倍以上，液持续渗漏、渐进发展或突发崩溃3种形态。持续渗漏泄漏量较压缸密封负担增大。此外，液压缸活塞杆伸出工况下，暴露于高小，在渗漏部位表面有油迹，擦拭干净后，看不到明显泄漏点。温环境中，活塞杆温度较高。以钢包滑动水口为例，浇铸过程中，多见于执行元件相对运动部位、叠加阀组的结合面、管路接头活塞杆表面高达100~200℃。活塞缩回动作时，与活塞杆直接接或焊缝处。主要危害为污染设备、吸纳灰尘，如果长期得不到触的缸盖圆周密封温度急剧升高，加速劣化。处理，可能转化为渐进发展式泄漏，一般不会直接造成突发崩针对环境温度影响，主要采取以下措施：①增加防护隔绝热溃式大量泄漏。渐进发展式泄漏多发生于采用柔性密封件的源。对于受到强烈热辐射的执行元件，采用硬质耐热材料进行隔设备管理与维修2023№2（上）121

2离，阻断热辐射；②增加冷却措施。与高温部件直接接触的液压热坯的辐射影响较小，主要与系统工作温度有关。工作温度升高缸，采用压缩空气、水、惰性气体等作为冷却介质，带走传导至液的主要原因是系统存在异常溢流、内泄严重或冷却失效。包括压缸的热量，控制液压缸活塞杆的温升。叠加式溢流阀溢流导致该阀组局部工作温度升高，液压泵出口3.1.2备件加工装配质量影响溢流阀溢流或液压泵内泄导致系统温度升高，冷却器堵塞或冷备件加工装配质量不良，活塞杆直线度、表面粗糙度等几却介质流量不足导致油箱温度升高等。工作温度升高，油液黏何精度较差，活塞与活塞杆、活塞杆与缸盖孔同轴度等位置度降低，叠加阀贯通螺栓与阀体受热膨胀量不同，引起螺栓预精度不高等，均会加剧缸盖与活塞杆之间圆周密封的磨损。加紧力变化，致使叠加阀结合面间隙相应变化。间隙增大直接导工装配缺陷也会带来密封表面间隙不均匀等问题，影响液压致泄漏，间隙变小导致密封受到的挤压力增加，再加上高温对缸密封件的受力均匀，造成密封损坏。液压缸自身材料及材料橡胶材料的直接影响，密封件老化加剧，产生硬化、龟裂造成缺陷，内部裂纹、局部组织疏松等问题，会在液压缸表面形成漏油。漏点。对于系统异常溢流，要及时整定溢流阀压力，修复或更换故备件加工装配质量引起的泄漏问题一般在备件上线早期显障溢流阀。对内泄严重的液压泵要及时更新，降低能量损耗。对现。因此，针对新更换的设备，要在运行初期8~24h内加强状态堵塞的冷却器要及时在线清洗，可采用解体物理清洗或在线循监测，出现泄漏及时更换。针对液压缸表面出现的漏点，可在做环酸洗等措施清理，堵塞严重的要及时更换。冷却量不足要及时好冷却防护措施的条件下，采用打磨后焊补的方式在线修复。查找原因，更换冷却介质滤芯、循环滤芯、冷却控制阀等，确保冷3.1.3密封材料影响却系统有效热交换。板坯连铸机所用密封材料多为橡胶类和合成树脂类，液压3.2.2叠加阀结合面系统使用介质涉及矿物油及抗燃液。由于密封材料性能特点不叠加阀结合面密封一般采用O形圈或矩形圈，液压阀换向同，与液压系统介质的相容性也存在差异。例如广泛使用的丁腈动作过程中产生的压力波动，会引起密封圈在两结合面间隙橡胶，耐油、耐热、耐磨性好，但不适用于磷酸酯系列液压油。同内的呼吸波动，如果叠加阀密封槽损伤、密封面平面度或表面时，液压缸的工作压力、环境及工作温度、动态和静态工作条件粗糙度不高，会造成两阀结合面间隙不均匀，导致密封圈产生等因素，对密封材质的要求也各不相同。误用不恰当的密封件过大变形量，把油膜挤出密封表面，造成持续渗漏。当变形量超会造成严重泄漏，甚至污染液压系统。出密封材质强度允许，会造成密封圈撕裂，泄漏量增加，随着针对液压缸密封材质，要在选型时充分考虑液压介质特性，液流冲刷，密封效果进一步减弱，泄漏量持续加大。隔板变形的选择与介质相容性、减摩性、耐磨性好的密封材料。为了防止在泄漏机理与此相同，隔板变形主要是更换液压阀时保存不当现场检修时误用，可将密封材料对应现场使用部位分类标识，强所引起。化保存、领用、更换的过程控制。针对结合面泄漏，要及时检测叠加阀上下面的平面度，必3.1.4其他因素要时可在平板上研磨处理或配研。叠加阀油道口的密封圈要按除了上述原因，不良的操作习惯，如在较短时间内频繁操作标准选定，避免密封圈断面尺寸过大或过小。放置密封圈的沉孔液压缸换向，产生剧烈的液压冲击，会增加泄漏风险。此外，液压端面要平整光洁，必要时进行修磨。依据现场经验，叠加阀安装缸活塞杆或柱塞承受较大的径向附加荷载，造成端盖动态密封后，可用塞尺检验各贴合面间隙应≤0.01mm，可有效缓解泄局部受力过大、磨损加剧。同时，在受力时相对运动部位一侧间漏发生。隙过大，产生泄漏。如钢包回转台液压盘式制动器液压缸的泄漏3.2.3其他故障，90%以上均为回转台制动时液压缸承受较大径向荷载所液压阀检修操作不规范或检修环境清洁度不达标，容易在引起。叠加阀结合面或密封圈上沾染灰尘，细小的灰尘微粒混在结合对于开关阀自动控制的液压系统，要优化PLC控制程序，面间，不仅会导致结合面间隙增大或不均匀，而且会擦伤密封圈对于手动控制的部位，要完善标准化操作，提高职工操作水平和表面，造成泄漏。液压阀受液压冲击和振动影响，局部瞬时高压技能，尽量避免或减少短时高频大行程换向。对承受径向力的液和振动会引起贯通螺栓弹性变形增加、预紧力不足，造成泄漏。压缸，可通过减小径向力绝对值，如完善回转台旋转变频控制，另外，液压阀安装时，螺栓的紧固顺序不正确、预紧力不足或多减缓速度斜坡，减小惯性力对制动器液压缸径向冲击。同时，要条螺栓预紧力矩不等，也是引发泄漏的重要原因。缩短此类部位的检查周期，及时发现并控制早期渗漏。液压阀更换操作要确保清洁度，叠加阀拆除后要妥善存放，3.2控制阀泄漏原因分析保护结合面不受到污染和机械损伤。安装螺栓选用10.9级以板坯连铸机液压设备控制阀多采用板式叠加阀组，常见泄上高强螺栓，按照液压阀说明书施加预紧力矩，并定期检查复漏形式为叠加阀组结合面持续渗漏、渐进发展式泄漏。泄漏的直紧。固定螺栓的紧固，严格按照对角循环紧固的顺序，以保证接原因是叠加阀结合面密封效果不良，主要影响因素为工作温阀体接触面接触均匀，防止出现一侧已经贴紧、另一侧还有间度、叠加阀结合面表面损伤或隔板变形、安装维修不当或密封件隙的问题。老化以及冲击振动等。3.3管路劣化泄漏分析与控制3.2.1工作温度板坯连铸机液压系统多使用刚性管路连接各工作单元。在板坯连铸机液压阀台一般置放于远离热源的部位，钢水及泵出口、液压缸连接部位、活动部位如钢包回转台液压滑环处等122设备管理与维修2023№2（上）

3会采用高压胶管或金属软管，用于缓冲吸振或适应位置变化调中甚至产生管壁内部裂纹，在管路弯头处出现泄漏。碳钢或不锈节要求。管路持续渗漏、渐进发展式泄漏、突发崩溃均为常见泄钢无缝管自身内部轧制缺陷也会影响管路承压能力。高压软管漏形式，其主因是管路劣化状态监控难度大、表征不明显。影响管体与接头连接的压扣部位质量缺陷，会造成软管在压扣处分管路劣化的主要因素为管路材料疲劳、刚性管路焊缝缺陷、软管离脱开，引发泄漏。压扣失效、管路内外部蚀损磨损等问题。刚性管路弯制时，要采用冷弯工艺，根据管径、壁厚，合理确3.3.1管路疲劳劣化定弯曲半径，根据现场经验，最小弯曲半径大于管子外径的5~管径及壁厚尺寸、管路内压力等级及压力波动与冲击、管路10倍，弯制后最大外径与最小外径偏差不超过管径的5%，可延外部振动等因素直接影响管路的疲劳劣化。一般情况下，管径越长管路弯曲处使用寿命。对于高压胶管和金属软管，除了要加强大的管路，其内壁承压面积大，在系统充压时，管道受力膨胀，现场工作状态检查，同时设定更换周期，不应采用状态和周期相压力等级越高、壁厚越小其膨胀弹性变形量越大。在管路卸压结合的方式，实现泄漏故障的预防预控。时，管路弹性变形恢复。板坯连铸机生产过程中，出坯区液压3.4接头密封泄漏原因分析与控制设备动作量大，频繁动作时的充压和卸压对液压管路管壁形成交板坯连铸机液压设备接头数量多，规格不一，大通径接头多变载荷，加速管路疲劳。当管路劣化到一定程度，液压冲击造成采用O形圈端面密封，小通径接头多用O形圈锥面密封，不常的较高峰值压力直接导致管路破裂，出现突发崩溃式泄漏。此拆卸处多用螺母卡套密封。接头泄漏主要受安装质量、密封老化、外，液流对管壁特别是弯头处的冲刷，管路外部管夹固定不良使用过程中的冲击振动等影响。引起的磨损，管路在管沟的水中或蒸汽中受到蚀损，均会减小管道及接头经过日常检修拆安，接头的位置精度下降，密封管路壁厚，造成管路强度降低，疲劳加剧，引发泄漏。对于内部面平行度达不到要求，紧固后密封面间隙以及O形圈受力不缠绕钢丝的高压软管，其吸振和缓和液压冲击的能力较强，但均匀，或密封老化失去弹性，当O形圈接触压力达不到密封介是，由于软管刚度低，在管路充压和卸压过程中，钢丝弹性变形质压力时，液压油渗出或将密封圈挤出结合面造成泄漏。端面量更大，长久的交变荷载影响，会造成钢丝疲劳断裂，当断裂密封较锥面密封对接头同轴度和密封面平行度更为敏感。螺母的钢丝数量累积到管路承压的强度极限时，会出现爆管现象，卡套密封接头受到机械振动或外力，引起螺母松动或卡套弹性造成突发崩溃式泄漏。疲劳，使外锥面密封及卡套尾部与钢管的密封接触应力不足，可针对不同回路特点，采用不同的管路材料控制管路疲劳造成泄漏。此外，接头体材料和加工质量也直接影响使用过程中影响。对换向频次高、流量大、压力等级高的回路，刚性管路可选的泄漏。用加厚的高强度流体无缝管，软管可采用增加钢丝层数，在保证接头在拆卸安装过程中要规范操作，现场经验表明，密封面流量需求的前提下尽量缩小内径等措施。此外，根据管路工况，定平行度偏差不大于密封面外径的1/1000，密封效果比较可靠。管期检测管路变形量，制定合理的更换周期，能有效预防管路泄漏。路接头要禁止踩踏，定期检查紧固管夹，定期复紧接头螺母。对3.3.2刚性管路连接部位的焊缝缺陷于拆卸打开的接头，安装时更新密封圈，确保密封圈形状完好，板坯连铸机液压设备分布较广，传动介质输送管路较长。用密封面和密封圈保持清洁。以连接的刚性管路多采用焊接连接，焊接工艺一般为氩弧焊打4结束语底，电弧焊填充。焊缝的夹渣、气泡、砂眼、咬边等缺陷，直接影响板坯连铸机液压系统体量大、功率大、工作环境恶劣，经过连接的强度和质量，在液压冲击、管路振动、充压和卸压交替影多年实践，针对液压设备不同工况、不同功能，依据密封原理和响下，焊缝容易出现开裂，导致泄漏发生。泄漏机理，采取针对性控制措施，将故障防线前移，可有效降低针对焊缝影响，管路焊接时要严格遵循焊接工艺要求，提前泄漏故障率，减少泄漏造成的生产事故，确保板坯连铸机液压设进行焊接工艺试验，制定焊接工艺规程，并固化为检修作业文备稳定运行。件。此外，要注意加强管路的有效固定，现场经验表明，在焊缝两参考文献侧500mm处各施加一组固定管夹，有利于缓和焊缝处管路振动［1］闻邦椿.机械设计手册（第4卷）［M］.北京：机械工业出版社，2010.冲击，降低焊缝开裂故障率。［2］张利平.液压传动系统及设计［M］.北京：化学工业出版社，2005.3.3.3其他［3］张绍九.液压密封［M］.北京：化学工业出版社，2012.刚性管路在弯制过程中弯曲半径过小，会造成局部应力集〔编辑毕来金〕■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■行业协会加盟启示人，以您的工作热忱、充沛精力、行业经验、领导智慧为国家工业企■■业的设备领域资产管理、维修改造、智能化信息化发展做点益事。■■■■中国机电装备维修与改造技术协会（以下简称“中机维协”）是企业身份、个人身份均可，企业可以申请理事单位、会员单位，个人■■在民政部正式登记的国家一级协会，接受业务主管单位国务院国申请会员。详细资料函索即寄。■■■■有资产监督管理委员会的业务指导和监督管理。联系人：赵老师■■中机维协管理与智能信息化分会是中机维协下设分支机构，电话：010-64000280，13911458347■■■■根据行业发展需要，分会现广纳有志从事行业社团工作的企业、个QQ：1154744812■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■设备管理与维修2023№2（上）123