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谈冶金设备油品管理实践

谈冶金设备油品管理实践

摘要:概括总结冶金设备油品管理实践。从油品的选用、检验、污染控制等方面阐述设备润滑管理对于减少设备事故、提升设备管理水平的重要性。

关键词:油品选用;油品检验;污染控制

引言

随着冶金设备的不断发展,润滑工作的重要性日益凸显。润滑油品作为设备润滑的主要介质,其管理水平的高低,直接关系到整个设备体系的稳定运行。冶金设备一般包括采选设备、料场设备、烧结设备、球团设备、高炉设备、转炉设备、铁水预处理设备、连铸设备、热轧设备、冷轧设备等主体设备以及空分设备、运输设备、供风设备、发电设备、供水设备等辅助设备。很多设备涵盖了高温、水淋、冲击、蒸汽、粉尘等恶劣工况,多数设备采用连续作业模式,润滑条件比较苛刻。近年来,冶金设备向大型化、智能化、集成化的方向发展,相当多的设备实现了集中润滑或自动润滑,液压设备的占比不断增加,这些都对油品的管理提出了更高的要求。冶金设备油品管理一般包括选用管理、检验管理、污染控制、存储管理和报废管理等内容。

1油品选用管理

1.1油品选用的一般要求

由于冶金设备的多样性和复杂性,确保每台设备都得到合理有效的润滑,油品种类的选择至关重要。一方面要满足设备的技术要求,另一方面要尽量减少油品品种和库存量,以降低采购成本和管理成本。油品选用应坚持科学性、统一性、经济性的原则。因此,这是一项技术与管理相结合的工作。冶金设备常用油品包括工业齿轮油、液压油、汽轮机油、油膜轴承油、润滑脂等(表1)。按照用途不同,可分为普通油脂和特种油脂两大类;按照油品基础油种类不同,可分为矿物油、半合成油和合成油。流程完整的冶金企业,油品种类通常在100种以上。以齿轮油为例,简要说明油品选用流程。齿轮机构是一种重要传动机构,具有传递功率范围大、传动效率高的特点。在冶金设备中应用广泛。齿轮的曲率半径小,运动过程中齿面有滚动也有滑动,形成油楔的条件差,轮齿的每次啮合均须重新建立油膜。齿轮油通常起到润滑、清洗、减振、密封、散热等作用。工业齿轮油根据其使用条件不同,又可分为闭式工业齿轮油、开式工业齿轮油和蜗轮蜗杆油。对于工业齿轮油的要求可归结为:具有良好的润滑性能、氧化安定性、防锈防腐性能,以及良好的抗乳化性和抗泡沫性能。对于开式齿轮油,除具有一般齿轮油的要求外,很重要的一点是具有很好的粘附性能,以保证使用过程中不因流失而丧失其润滑性。对于蜗轮蜗杆传动装置,由于其运动速度高,发热量高,为此,多采用青铜(或铸铁)蜗轮和钢质的蜗杆相匹配,以克服相同材料容易产生粘连的缺点,因此,对蜗轮蜗杆传动装置用油的要求是,应具有良好的润滑性能和对其所用材料有很好的适应性。冶金企业使用的齿轮油,运动黏度通常为100~1000CST,黏度指数90~160,国产工业齿轮油一般分为L-CKD系列(重负荷)、L-CKC系列(中负荷)、L-CKE系列(蜗轮蜗杆油)、L-CKT系列(全合成)等系列。齿轮油的选用,一般要考虑载荷(齿面啮合力)、工作温度范围、系统换热要求,是否有水淋、蒸汽等因素。工作油品应考虑运动黏度、黏度指数、倾点、开口闪点、抗磨性能、抗乳化性、抗泡性等理化指标以及基础油种类等因素(表2)。运动黏度是齿轮油最重要的指标之一。一般来说,齿轮运动速度越高,油品的运动黏度越低,齿轮运动速度越低,油品的运动黏度越高。对于由多个齿轮构成的齿轮箱传动系统,要兼顾各个齿轮的润滑。根据这一原则,对于齿轮箱的润滑,人们根据经验确定了相应的油品运动黏度推荐表,可根据实际情况选用齿轮油。黏度指数是反应油品黏温性能的重要指标。黏度指数越高,油品运动黏度随温度变化的幅度越小,反之亦然。如果工作场合温差较大(如>60℃),应选择高黏度指数(>140)的油品。黏度指数的高低,通常与油品基础油的精制程度有密切关系。按照API(AmericanPetroleumInstitute,美国石油学会)的分类标准,润滑油基础油分为5类(表3)。随着石油化工技术的不断发展,基础油精制程度日益提高,油品黏度指数也不断增加。目前,一类基础油的齿轮油产品已逐步趋于淘汰。二三类基础油的齿轮油产品已经成为主流,其黏温性能得到了大幅度提高,换季已经不必更换油品,一定程度上降低了油品的使用成本。对于在蒸汽、水淋等条件下工作的油品,还应当考虑其抗乳化性能、抗泡性能等指标。一般情况下,齿轮油倾点应比油品使用的最低温度低5℃以上。液压油和汽轮机油的选用,除了考虑以上因素外,还应该注意含锌添加剂对于油品的影响以及系统压力等因素。例如,在含有银、铜元素部件的系统中,应避免使用含锌液压油。系统压力高于16MPa时,为使油品具备足够的氧化安定性,应使用二类基础油(或以上)调制的抗磨液压油。

1.2油品的替代

实际工作中,由于降低成本、工况变化、设备技术改造等因素,需要对润滑油的使用品种做出调整,就涉及到油品的替代问题。首先必须强调,由于油品添加剂兼容性等问题,应避免随意代用。特殊情况下,需要进行油品代用的,应经上级设备主管部门批准,并遵循如下原则:(1)尽量用同类油品或性能相近、添加剂类型相似的油品。(2)黏度要适当,以不超过原用油黏度的±25%为宜。一般情况,可采用黏度稍大的润滑油代替,但不包括精密液压系统用油及轴承油。(3)质量以高代低,即选用质量较高的油品代用等级较低的油品,这样对设备润滑比较可靠。如采用重负荷齿轮油(L-CKD)替代中负荷齿轮油(L-CKC),采用L-HM抗磨液压油替代L-HL液压油等。(4)大型集中润滑系统及液压系统的油品替代,宜采用整体更换,不宜采用油品混兑的方式。存在多个系统的大面积油品替代最好分步进行,以检测替代油品的适用性。

2油品的检验管理

油品品质的变化对于设备的运行状态有重要影响。对于集中润滑系统以及大中型液压系统,油品品质的劣化有时会引发重大设备事故。随着润滑管理工作的不断细化,“按质换油”得到了越来越广泛的应用,这对于消除油品浪费,及时把握油品劣化趋势具有重要意义。规范取样、定期检测、合理控制极限指标,是按质换油的前提。另外,为了加强对新油品质的把控,入库新油的定期质量检测也是必要的。对于不同种类的在用油品,其检测指标是有区别的。一般来讲,酸值(GB/T7304)、40℃运动黏度(GB/T265)、机械杂质(GB/T511)、铜片腐蚀(GB/T5096)、抗乳化性能(GB/T7305)、抗泡性(GB/T12579)、含水量(GB/T260)等指标是必要的,对于液压油和大型电机使用的汽轮机油还要检测其清洁度。检测周期根据油站的重要程度可确定为3~12个月,对于轧机高压液压系统等关键部位,应缩短检测周期。《合理润滑技术通则》对抗磨液压油、工业齿轮油、汽轮机油、回转式空压机油等油品的换油指标给出了指导性规定[1]。钢铁企业可根据各类设备运行的具体工况,制定符合实际需求的换油指标。酸值是反应油品老化程度的重要指标,表示润滑油中所含有机酸的总量。油品中的有机酸主要是环烷酸和油品经氧化生成的有机酸性产物,这些有机酸对机械都有一定程度的腐蚀性,在有水存在的条件下,其腐蚀性会增大。油品氧化越严重,其酸值增加值越大。油品酸值的增加速度,通常与使用时间、工作温度、水污染、金属颗粒污染等因素有关。酸值的增加,通常伴随着黏度变化、闪点降低、色度增加等指标变化。对于轧机电机、高炉鼓风机、轧机齿轮传动系统、转炉倾动传动系统等关键性设备,还应定期开展油液运行状态监测,以便及时掌握系统的磨损状态,分析项目一般包括磨粒形态分析(分析铁谱、颗粒分布)、红外光谱分析、磨损元素分析(PQ分析、原子发射光谱)等。

3油品的污染控制

3.1污染控制的必要性

液压润滑系统故障70%~85%是由于油液污染造成的[2]。现代液压设备向高精度、高压力、高可靠性和长寿命的方面发展,对油液的污染控制提出了更高的要求。对于液压元件来讲,油液清洁度不合格可造成滑阀卡紧,加快元器件磨损等后果,直接引发设备故障。例如,连轧机组的电液伺服阀的阀芯配合间隙已达1~5μm,对微小颗粒的敏感程度很高,油液清洁度不达标,极易造成阀体卡阻故障。电液伺服阀的油品清洁度通常要求达到16/13/11(ISO4406)以上。系统污染物主要有内部污染物及外部污染物。内部污染物主要来源于系统的各类磨损,如磨料磨损、粘着磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损等。外部污染物的主要来源:①来自焊口、油缸、管道、泵及油箱制造安装过程残留颗粒污染物;②来自初次注油或补油时的污染物;③经油箱通气孔侵入的污染物;④使用过程中由于元件密封不严而侵入的污染物;⑤检修时人为带入的污染物。

3.2污染控制措施

液压系统污染物可能来源于设备安装、运行、检修等环节,做好系统的污染控制,必须对上述环节进行全面控制。为达到这一目标,美国Pall公司提出了“全面清洁度控制(TCC)”概念,旨在从液压系统的设计、生产、运行、检修的整个过程中,降低污染物的发生率及影响。全面清洁度控制的内容包括了液压系统从元件制造、系统设计、设备安装、冲洗、清洁度等级标准制定、运行过程中的油液过滤、油液质量管理等硬件和软件方面的内容,并实行全员、全过程、全系统的管理[2]。结合冶金设备的特点,现场油品管理应做好以下7点:(1)提出全面清洁度目标。(2)结合实际情况和系统要求,制定系统清洁度等级规范。(3)对现有过滤系统进行核算,并选择合适精度的滤芯。(4)完善液压设备工程安装、检修、冲洗验收规程并加以控制。(5)通过改善密封性能,改善空气过滤器性能等,减少外界对系统的污染。(6)加强维护、检修人员的技能培训。(7)加强油液清洁度等级的监测,以便随时发现问题,采取改进措施,形成闭环控制。为防止系统污染,运行中的液压站、齿轮油润滑站、汽轮机润滑站、轧机油膜轴承油润滑站,应配备适当的油品净化设备。按照原理不同,油液净化方法通常有磁性吸附、过滤、静电吸附、真空除水、离心、聚结脱水等[3]。根据经验,离心式净油机对于油膜轴承油的脱水效果较好,真空式净油设备对于汽轮机油、液压油等低黏度油品的脱水效果较好。近年来发展起来的带有磁栅装置防污染油箱装置,对防止油品污染有显著效果[4]。

4结语

作为设备润滑管理的重要组成部分,油品管理水平的高低直接影响设备的运行状态,其重要性不言而喻。为适应冶金设备的快速发展,油品管理必须形成与之协调的管理机制,并加以固化。规范化、程序化、标准化的管理机制,对于减少设备事故、提升设备管理水平具有重要意义。

参考文献

[1]GB/T13608—2009,合理润滑技术通则[S].

[2]胡邦喜.设备润滑基础[M].北京:冶金工业出版社,2006.

[3]路甬祥.液压气动技术手册[M].北京:机械工业出版社,2002.

[4]张迪,胡克键.抗污染抗碳化油箱装置[J].冶金设备,2016(5):74-76.

作者:刘雨 郑文明 郝彦光 单位:首钢京唐钢铁联合有限责任公司