张素平　黄蓉　何希聪

摘 要：在北方地区，压机停机一段时间后，液压油在低温环境下，粘度变大甚至凝结，严重影响压机再次开机，本文针对低温条件液压油不能满足实际使用要求的状况，设计了一种内置式液压油加热装置。

关键词：加热管;表面负荷;油箱散热

1 引 言

液压油是液压机的血液，液压油质量的好坏严重影响压机的性能，而油温过高或过低都会影响液压机的性能，一般压机正常运转，油温会升高，配备的冷却装置能有效的降低油温;针对北方地区，液压机停机一段时间后，液压油温度很低，再次开启压机需要将油温升高，常见的手段是通过液压系统自带的循环泵空运行来升高油温;针对装油量大，并且可能存在一段时间停机的压机，仅仅通过循环泵来升温所需时间较长，还有可能升温速度还不及散热速度，油温根本无法上升。现在越来越多的客户都有液压油加热方面的需求。

2 表面负荷

压机最低启动温度20℃，工作时油温控制在25～55℃内。油温偏低时，液压油粘度变大，不利于液压泵吸油、启动;油温偏高时粘度下降，这样油在泵、液压阀、油缸等部位上发生渗漏损耗，摩擦副（如主缸系统运动接触面）油膜变薄，甚至无法形成油膜，形成干摩擦，从而导致活塞、油缸、密封件等磨损。试验证明，当液压油温超过55℃时，液压油每升高10℃，液压油的使用寿命要缩短一半，因此，对液压油加热时要充分考虑加热器的表面功率，表面功率要控制在液压油单位时间单位体积受热量在液压油承受范围之内，以防液压油局部温度骤增的现象。

3 加热管功率计算

参数：

液压油量（L）：L

环境温度（℃）：t₁

液压油预热温度（℃）：t₂

加热时间（h）：Z

液压油密度：ρ=0.872kg/L

液压油比热（kJ/（kg·℃））：C，通过查比热表可知，液压油比热在25℃时为1.675～2.093kJ/（kg·℃）

油箱比热（kJ/（kg·℃））：C₀=0.501

油箱散热表面积（m²）：F

油箱質量（kg）：m₀

油箱综合换热系统（W/（℃·m²）：a 通风较差时，a=8～9;通风良好时，a=15

油箱损失散热量（W）：Q_散=a·（t₂-t₁）·F

液压油升温所需热量（kJ）：

Q_油=C·M·（t₂-t₁）=C·ρ·L·（t₂-t₁）

Q_油箱=C₀·m₀·（t₂-t₁）

电加热功率（kW）：

P=（（Q_油+Q_油箱）/3600Z+Q_散/1000）/（1+η）

加热管热损耗比较大，η取40%。

根据以上计算和油箱尺寸，选取合适的加热管。

4 加热装置设计简介

该加热装置嵌入油箱内，由加热管表温控表1，加热管2，油箱出口温控表3，加热管外壳4和电控箱组成，加热管外壳4通过螺钉与油箱连接，O圈密封;加热管2通过螺钉与加热管外壳4连接，通过上文功率和表面负荷选择合适的加热管，加热管数量按实际情况决定。加热管外壳将加热管与液压油隔离，作用一，加热管需更换时，油箱无需放油;作用二，加热管若意外破裂，管内的氧化镁粉不会进入油内污染液压油。加热管外壳可用无缝管焊接而成，焊后酸洗磷化处理，在满足耐1MPa压力前提下体积应尽量小，减少占油箱体积。

温控表是用于检测油温的温度开关，可设定加热管表温度和油箱出口温度上限，当检测温度与设定温度差值大于5℃时，加热装置全功率输出加热;当差值小于5℃时，加热功率逐渐减小，慢慢逼近目标值。在加热管表处和油箱出口处各设一温控表，实现对油温全面监控，若有一处温度超出设定温度，加热装置自动断开电源。

该加热装置需要全浸入液压油内，防止出现空烧的情况。

5 客户现场数据测量

室温9℃，表显出口温度11.2℃，加热管表温度13.9℃，油箱7800L油左右。

由于达到客户现场时，气温不是特别低，但也能反映加热管的效果。

从加热管表温度、出口温度两个数值的变化来看，加热管表温度一直维持着比出口温度高2～3℃，由此可见加热管表热量被及时带走，一小时内7800L的液压油温度升高10℃左右，整体升温比较均匀，加热装置内部温升不剧烈，对液压油影响较小。

6结语

本加热装置结构简单，体积小，油温实时监测，整体升温比较均匀，达到设定温度后加热管自动断开电源，操作简单。A9A62B8A-0F04-4FB1-AF4C-B2B899D707E1