张守喜，梁科，郭玉伟

（本钢板材炼铁厂，辽宁 本溪117000）

本钢新一号高炉炉容为4747 m3，高炉设计平均利用系数为2.2，年产生铁335万t，2008年10月投产，引进了德国Rexroth公司生产的成套液压比例控制系统。该系统性能先进，液压元件制造精度高，要求工作介质始终保持清洁。但是，在实际工作过程中，油质受环境及系统产生的各种污染物影响，产生劣化、变质，使液压元件表面磨损、腐蚀，导致液压系统发生故障［1］，给高炉生产带来极大影响。针对上述情况，本钢采用了FED型离心式净油机对高炉液压系统油质进行净化，减少液压元件磨损，确保液压系统的正常运行，保证了高炉生产的顺行。

1 高炉液压系统的现状

本钢新一号高炉液压系统包括炉前、炉顶、热风炉等3个主要系统，油品选用46#抗磨液压油，各系统油液的更换周期一般为10～12个月，日常滤芯按过滤器前后压差是否超标组织更换。

炉前液压系统为液压炮、开铁口机、移盖机三大设备提供工作动力，系统最高工作压力为28 MPa。由于长期在高温、烟尘、腐蚀环境下工作，油污染现象尤为严重。据统计，炉前液压系统平均每月发生3～4起液压元件磨损、卡死、堵塞的故障，严重时一周发生2～3起。比例阀芯表面磨损及阀芯和阀套卡死现象见图1。导致炉前设备不能正常工作，迫使高炉进行减风、减氧操作，故障严重时将造成高炉休风，而每减风、减氧1 h，高炉将损失生铁产量300 t，由此造成的产量损失每月至少2 000 t以上。炉顶、热风炉液压系统也存在类似问题，平均每月发生1～2起液压故障，制约着高炉的稳产、高产。

图1 比例阀芯表面磨损及阀芯和阀套卡死现象Fig.1 Wear Surface of Proportional Valve Core and Seizure Phenomena of Valve Core and Valve Sleeve

2 高炉液压系统油品污染原因

通过观察发现，每次更换液压油时，在油箱底部都粘附着一层黑色的沉淀物，分析认为有三个来源：（1）通过油箱呼吸孔和液压缸活塞杆侵入的烟尘、渣铁喷溅物；（2）日常补油和维修过程中带入系统的脏污；（3）液压元件磨损产生的磨粒和油液氧化、碳化和分解产生的有害化学杂质［2］。这些污染物除了沉积在油箱底部之外，还大量混入油液并随之在系统中循环，正是造成液压元件卡死、堵塞等故障的主要原因。

3 FED型离心式净油机的应用

3.1 工作原理

为保证高炉液压系统的稳定运行，从提高油液清洁度等级入手，采用了菲尔德公司FED型离心式净油机。该机是利用液压油与污染物密度不同，在重力场中所受离心力也不同，污染物的离心力较大这一原理。FED型离心机工作原理见图2。通过供油泵（循环泵）产生7 kg的油压力提供工作动力，推动主轴转子以6 000 r/min以上转速旋转，并产生2 000倍于重力的离心力。在清洗室内，液压油受到巨大离心力作用，以密度差使各种污染物与液压油分离，最终污染物聚集被甩到清洗室内壁的滤纸上。纯净液压油进入推动室，经过喷嘴流回油箱［3］。除去的污染物颗粒与其直径大小无关，这些污染物包括：金属磨、固体颗粒物、油泥、胶质、无机盐、塑料、硅石等［4］，净化精度为1 μm。采用该机后，能够净化油品，延长换油周期，降低零部件磨损，降低设备维护强度与成本，减少非计划停机，提高了企业的经营效益。

图2 FED型离心式净油机工作原理Fig.2 Operating Principle for FED Type Purifier

3.2 对油箱净化流程

FED型离心式净油机对高炉液压站油箱的旁路循环净化示意图见图3。该系统通过油箱排污口从油箱底部吸取油液，经过球阀进入循环泵，循环泵把液压油打入FED型离心式净油机中过滤，纯净油液通过油箱顶部流回油箱，完成净化。油液经过一段时间循环过滤，精度达到要求后停止循环泵，关闭截止阀，更换净油机滤纸，当油箱需要净化时，以便再次利用［5］。

图3 油箱旁路循环净化示意图Fig.3 Bypass Circulation Purification Diagram for Oil Tank

3.3 应用效果

3.3.1 液压系统故障率降低

FED型离心式净油机在本钢新一号高炉液压系统投入使用5年。生产实践表明，该净油机运行稳定可靠，使用方便，从根本上解决了阀芯磨损及卡阀现象，液压系统故障率明显降低，由于液压系统故障而造成高炉停机的事故明显下降。2014年至今的液压系统故障情况见图4所示。

图4 液压系统故障情况Fig.4 Failures of Hydraulic System

由图4看出，液压系统故障每年造成停机时间由原来的最高70 h降低到现在的20 h。经计算，每年可节省进口比例阀等备件费用82万元。

3.3.2 液压油耗降低

传统的滤油设备最高只能滤出5 μm以上的杂质，无法清除油液中因乳化、氧化等引起的胶质杂质、皂化物等杂质。FED型离心式净油机可同时有效去除混杂在油中的氧化物、5 μm以下的杂质、腐蚀性盐类及因氧化变质而形成的胶质杂质、皂化物等，避免了油液因杂质颗粒的催化作用而引起氧化变质等问题，尤其是胶质，是目前其它技术不能解决的，极大地延长了油液的使用寿命，提高资源利用率。2014年以来的液压油耗情况见图5。由图5可以看出，液压油耗指数由原来的1.00大约降至现在的0.23。

使用FED型离心式净油机后，减少了油箱换油次数，两个4 m3油箱由原来每年换油一次延长至每3年换一次。每年节省46#液压油100桶，价值32万元。

图5 液压油耗情况Fig.5 Oil Consumption of Hydraulic System

4 结语

本钢针对新一号高炉液压系统油质受环境及系统产生的各种污染物影响，导致液压系统故障率高，液压油消耗大等问题，采用了FED型离心式净油机。使用后，减轻了液压系统中的油质污染，液压油耗指数由原来1.0降至0.2，液压系统故障每年造成停机时间由原来最高70 h降低到现在20 h，不仅保证了高炉的稳定生产，而且每年节省液压油和进口比例阀备件费用共114万元。