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        談冶金設備油品管理實踐

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        談冶金設備油品管理實踐

        摘要:概括總結冶金設備油品管理實踐。從油品的選用、檢驗、污染控制等方面闡述設備潤滑管理對于減少設備事故、提升設備管理水平的重要性。

        關鍵詞:油品選用;油品檢驗;污染控制

        引言

        隨著冶金設備的不斷發展,潤滑工作的重要性日益凸顯。潤滑油品作為設備潤滑的主要介質,其管理水平的高低,直接關系到整個設備體系的穩定運行。冶金設備一般包括采選設備、料場設備、燒結設備、球團設備、高爐設備、轉爐設備、鐵水預處理設備、連鑄設備、熱軋設備、冷軋設備等主體設備以及空分設備、運輸設備、供風設備、發電設備、供水設備等輔助設備。很多設備涵蓋了高溫、水淋、沖擊、蒸汽、粉塵等惡劣工況,多數設備采用連續作業模式,潤滑條件比較苛刻。近年來,冶金設備向大型化、智能化、集成化的方向發展,相當多的設備實現了集中潤滑或自動潤滑,液壓設備的占比不斷增加,這些都對油品的管理提出了更高的要求。冶金設備油品管理一般包括選用管理、檢驗管理、污染控制、存儲管理和報廢管理等內容。

        1油品選用管理

        1.1油品選用的一般要求

        由于冶金設備的多樣性和復雜性,確保每臺設備都得到合理有效的潤滑,油品種類的選擇至關重要。一方面要滿足設備的技術要求,另一方面要盡量減少油品品種和庫存量,以降低采購成本和管理成本。油品選用應堅持科學性、統一性、經濟性的原則。因此,這是一項技術與管理相結合的工作。冶金設備常用油品包括工業齒輪油、液壓油、汽輪機油、油膜軸承油、潤滑脂等(表1)。按照用途不同,可分為普通油脂和特種油脂兩大類;按照油品基礎油種類不同,可分為礦物油、半合成油和合成油。流程完整的冶金企業,油品種類通常在100種以上。以齒輪油為例,簡要說明油品選用流程。齒輪機構是一種重要傳動機構,具有傳遞功率范圍大、傳動效率高的特點。在冶金設備中應用廣泛。齒輪的曲率半徑小,運動過程中齒面有滾動也有滑動,形成油楔的條件差,輪齒的每次嚙合均須重新建立油膜。齒輪油通常起到潤滑、清洗、減振、密封、散熱等作用。工業齒輪油根據其使用條件不同,又可分為閉式工業齒輪油、開式工業齒輪油和蝸輪蝸桿油。對于工業齒輪油的要求可歸結為:具有良好的潤滑性能、氧化安定性、防銹防腐性能,以及良好的抗乳化性和抗泡沫性能。對于開式齒輪油,除具有一般齒輪油的要求外,很重要的一點是具有很好的粘附性能,以保證使用過程中不因流失而喪失其潤滑性。對于蝸輪蝸桿傳動裝置,由于其運動速度高,發熱量高,為此,多采用青銅(或鑄鐵)蝸輪和鋼質的蝸桿相匹配,以克服相同材料容易產生粘連的缺點,因此,對蝸輪蝸桿傳動裝置用油的要求是,應具有良好的潤滑性能和對其所用材料有很好的適應性。冶金企業使用的齒輪油,運動黏度通常為100~1000CST,黏度指數90~160,國產工業齒輪油一般分為L-CKD系列(重負荷)、L-CKC系列(中負荷)、L-CKE系列(蝸輪蝸桿油)、L-CKT系列(全合成)等系列。齒輪油的選用,一般要考慮載荷(齒面嚙合力)、工作溫度范圍、系統換熱要求,是否有水淋、蒸汽等因素。工作油品應考慮運動黏度、黏度指數、傾點、開口閃點、抗磨性能、抗乳化性、抗泡性等理化指標以及基礎油種類等因素(表2)。運動黏度是齒輪油最重要的指標之一。一般來說,齒輪運動速度越高,油品的運動黏度越低,齒輪運動速度越低,油品的運動黏度越高。對于由多個齒輪構成的齒輪箱傳動系統,要兼顧各個齒輪的潤滑。根據這一原則,對于齒輪箱的潤滑,人們根據經驗確定了相應的油品運動黏度推薦表,可根據實際情況選用齒輪油。黏度指數是反應油品黏溫性能的重要指標。黏度指數越高,油品運動黏度隨溫度變化的幅度越小,反之亦然。如果工作場合溫差較大(如>60℃),應選擇高黏度指數(>140)的油品。黏度指數的高低,通常與油品基礎油的精制程度有密切關系。按照API(AmericanPetroleumInstitute,美國石油學會)的分類標準,潤滑油基礎油分為5類(表3)。隨著石油化工技術的不斷發展,基礎油精制程度日益提高,油品黏度指數也不斷增加。目前,一類基礎油的齒輪油產品已逐步趨于淘汰。二三類基礎油的齒輪油產品已經成為主流,其黏溫性能得到了大幅度提高,換季已經不必更換油品,一定程度上降低了油品的使用成本。對于在蒸汽、水淋等條件下工作的油品,還應當考慮其抗乳化性能、抗泡性能等指標。一般情況下,齒輪油傾點應比油品使用的最低溫度低5℃以上。液壓油和汽輪機油的選用,除了考慮以上因素外,還應該注意含鋅添加劑對于油品的影響以及系統壓力等因素。例如,在含有銀、銅元素部件的系統中,應避免使用含鋅液壓油。系統壓力高于16MPa時,為使油品具備足夠的氧化安定性,應使用二類基礎油(或以上)調制的抗磨液壓油。

        1.2油品的替代

        實際工作中,由于降低成本、工況變化、設備技術改造等因素,需要對潤滑油的使用品種做出調整,就涉及到油品的替代問題。首先必須強調,由于油品添加劑兼容性等問題,應避免隨意代用。特殊情況下,需要進行油品代用的,應經上級設備主管部門批準,并遵循如下原則:(1)盡量用同類油品或性能相近、添加劑類型相似的油品。(2)黏度要適當,以不超過原用油黏度的±25%為宜。一般情況,可采用黏度稍大的潤滑油代替,但不包括精密液壓系統用油及軸承油。(3)質量以高代低,即選用質量較高的油品代用等級較低的油品,這樣對設備潤滑比較可靠。如采用重負荷齒輪油(L-CKD)替代中負荷齒輪油(L-CKC),采用L-HM抗磨液壓油替代L-HL液壓油等。(4)大型集中潤滑系統及液壓系統的油品替代,宜采用整體更換,不宜采用油品混兌的方式。存在多個系統的大面積油品替代最好分步進行,以檢測替代油品的適用性。

        2油品的檢驗管理

        油品品質的變化對于設備的運行狀態有重要影響。對于集中潤滑系統以及大中型液壓系統,油品品質的劣化有時會引發重大設備事故。隨著潤滑管理工作的不斷細化,“按質換油”得到了越來越廣泛的應用,這對于消除油品浪費,及時把握油品劣化趨勢具有重要意義。規范取樣、定期檢測、合理控制極限指標,是按質換油的前提。另外,為了加強對新油品質的把控,入庫新油的定期質量檢測也是必要的。對于不同種類的在用油品,其檢測指標是有區別的。一般來講,酸值(GB/T7304)、40℃運動黏度(GB/T265)、機械雜質(GB/T511)、銅片腐蝕(GB/T5096)、抗乳化性能(GB/T7305)、抗泡性(GB/T12579)、含水量(GB/T260)等指標是必要的,對于液壓油和大型電機使用的汽輪機油還要檢測其清潔度。檢測周期根據油站的重要程度可確定為3~12個月,對于軋機高壓液壓系統等關鍵部位,應縮短檢測周期。《合理潤滑技術通則》對抗磨液壓油、工業齒輪油、汽輪機油、回轉式空壓機油等油品的換油指標給出了指導性規定[1]。鋼鐵企業可根據各類設備運行的具體工況,制定符合實際需求的換油指標。酸值是反應油品老化程度的重要指標,表示潤滑油中所含有機酸的總量。油品中的有機酸主要是環烷酸和油品經氧化生成的有機酸性產物,這些有機酸對機械都有一定程度的腐蝕性,在有水存在的條件下,其腐蝕性會增大。油品氧化越嚴重,其酸值增加值越大。油品酸值的增加速度,通常與使用時間、工作溫度、水污染、金屬顆粒污染等因素有關。酸值的增加,通常伴隨著黏度變化、閃點降低、色度增加等指標變化。對于軋機電機、高爐鼓風機、軋機齒輪傳動系統、轉爐傾動傳動系統等關鍵性設備,還應定期開展油液運行狀態監測,以便及時掌握系統的磨損狀態,分析項目一般包括磨粒形態分析(分析鐵譜、顆粒分布)、紅外光譜分析、磨損元素分析(PQ分析、原子發射光譜)等。

        3油品的污染控制

        3.1污染控制的必要性

        液壓潤滑系統故障70%~85%是由于油液污染造成的[2]。現代液壓設備向高精度、高壓力、高可靠性和長壽命的方面發展,對油液的污染控制提出了更高的要求。對于液壓元件來講,油液清潔度不合格可造成滑閥卡緊,加快元器件磨損等后果,直接引發設備故障。例如,連軋機組的電液伺服閥的閥芯配合間隙已達1~5μm,對微小顆粒的敏感程度很高,油液清潔度不達標,極易造成閥體卡阻故障。電液伺服閥的油品清潔度通常要求達到16/13/11(ISO4406)以上。系統污染物主要有內部污染物及外部污染物。內部污染物主要來源于系統的各類磨損,如磨料磨損、粘著磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損等。外部污染物的主要來源:①來自焊口、油缸、管道、泵及油箱制造安裝過程殘留顆粒污染物;②來自初次注油或補油時的污染物;③經油箱通氣孔侵入的污染物;④使用過程中由于元件密封不嚴而侵入的污染物;⑤檢修時人為帶入的污染物。

        3.2污染控制措施

        液壓系統污染物可能來源于設備安裝、運行、檢修等環節,做好系統的污染控制,必須對上述環節進行全面控制。為達到這一目標,美國Pall公司提出了“全面清潔度控制(TCC)”概念,旨在從液壓系統的設計、生產、運行、檢修的整個過程中,降低污染物的發生率及影響。全面清潔度控制的內容包括了液壓系統從元件制造、系統設計、設備安裝、沖洗、清潔度等級標準制定、運行過程中的油液過濾、油液質量管理等硬件和軟件方面的內容,并實行全員、全過程、全系統的管理[2]。結合冶金設備的特點,現場油品管理應做好以下7點:(1)提出全面清潔度目標。(2)結合實際情況和系統要求,制定系統清潔度等級規范。(3)對現有過濾系統進行核算,并選擇合適精度的濾芯。(4)完善液壓設備工程安裝、檢修、沖洗驗收規程并加以控制。(5)通過改善密封性能,改善空氣過濾器性能等,減少外界對系統的污染。(6)加強維護、檢修人員的技能培訓。(7)加強油液清潔度等級的監測,以便隨時發現問題,采取改進措施,形成閉環控制。為防止系統污染,運行中的液壓站、齒輪油潤滑站、汽輪機潤滑站、軋機油膜軸承油潤滑站,應配備適當的油品凈化設備。按照原理不同,油液凈化方法通常有磁性吸附、過濾、靜電吸附、真空除水、離心、聚結脫水等[3]。根據經驗,離心式凈油機對于油膜軸承油的脫水效果較好,真空式凈油設備對于汽輪機油、液壓油等低黏度油品的脫水效果較好。近年來發展起來的帶有磁柵裝置防污染油箱裝置,對防止油品污染有顯著效果[4]。

        4結語

        作為設備潤滑管理的重要組成部分,油品管理水平的高低直接影響設備的運行狀態,其重要性不言而喻。為適應冶金設備的快速發展,油品管理必須形成與之協調的管理機制,并加以固化。規范化、程序化、標準化的管理機制,對于減少設備事故、提升設備管理水平具有重要意義。

        參考文獻

        [1]GB/T13608—2009,合理潤滑技術通則[S].

        [2]胡邦喜.設備潤滑基礎[M].北京:冶金工業出版社,2006.

        [3]路甬祥.液壓氣動技術手冊[M].北京:機械工業出版社,2002.

        [4]張迪,胡克鍵.抗污染抗碳化油箱裝置[J].冶金設備,2016(5):74-76.

        作者:劉雨 鄭文明 郝彥光 單位:首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司

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