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鋁電解多功能扭拔機構液壓系統失效分析

瀏覽次數: 日期:2011年5月11日 17:48

摘要:

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鋁電解多功能聯合機組是預焙陽極鋁電解生產關鍵的專用設備。它能完成預焙陽極鋁電解工藝中的打殼和覆蓋氧化鋁、更換陽極、出鋁、輔助提升陽極母線以及安裝和檢修電解槽時的吊運等工作。其中全液壓扭拔機構取代了早期使用的四鍵缸式更換陽極機構,具有對位準確、動作安全可靠、自動更換陽極等優點。公司現使用的20臺扭拔機構,是貴陽奧特機電有限公司的產品。

  液壓系統是扭拔機構的主要組成部分,由于開始時對該機構性能缺乏了解,特別是忽視了液壓油的管理,導致液壓系統故障率較高,其中80%是由于油液污染造成。根據幾年的實踐,總結出扭拔機構液壓系統失效的主要原因是:油污染、發熱、泄漏和產生泡沫。

  一、油污染的原因與防治

  液壓系統液壓油的污染源,一般情況下有兩類,一類是來自于外部包括灰塵、鐵銹、布屑纖維和水垢等,另一類是由于油液添加劑變質所形成的污染物。對第一類污染物可以采取以下提到的預防措施加以控制,而第二類污染則不能被有效地防止,尤其是當系統油溫過熱時,會加速這種污染物的形成。如能采取措施避免系統過熱,可減少這類污染物的產生,但即使在精心維護的情況下,由于氧化、冷凝和酸的形成,油液最終會變質。因此,定期地更換油液是減少這些有害成分的唯一途徑。實際中可以采取以下幾個措施:

  1.保持液壓油容器的清潔,油桶的蓋子應密封良好,打開油桶之前,應仔細清洗油桶的頂蓋;

  2.把液壓油加入油箱時使用清潔的加油設備;

  3.對過濾器和濾網應定期維護;

  4.必要時檢查并更換防塵圈和密封圈;

  5.拆卸液壓系統管路時,要用干凈的材料封住拆除部分的管口,切不可用廢舊材料尤其是棉絲等。

  液壓系統中的過濾器不能忽略,多數使用者面臨的問題不是如何去更換濾芯,而是什么時候更換。當然不必要的頻繁更換是浪費,但是當工作條件比較惡劣時,濾芯的更換周期應當比推薦的工作周期要短些。那么這個間隔到底多少是合適呢?有些技術人員認為濾芯更換的時間是要等到濾芯堵塞報警的時候,其實這是不合理的。首先,當濾芯堵塞時,過濾器已經不能工作了。其次,由于許多過濾裝置都裝有旁通閥,濾芯堵塞時,未過濾的油液會通過旁通閥進入系統。而沒有旁通閥的過濾器,堵塞的濾芯可能被壓潰,會使污染物進入系統。

  建立一個準確更換濾芯的時間表是比較困難的,這是因為污染物在過濾器內的積累速度受許多因素影響。如:首次注入液壓系統的油液清潔度和補充油液的清潔度;補油時進入系統中污染物的量;工作中設備所遇到的污染物和環境灰塵含量;液壓缸密封和防塵狀態等。

  怎樣知道應在什么時候更換濾芯呢?一種有效的方法是,經常檢查濾芯的污染情況,假如在濾芯紙褶外部發現有污染物的薄層,說明油液通過濾芯時就已經很費力了;假如污染物已經在紙褶的根部出現,濾芯此時就需要更換了。雖然此時濾芯仍能捕獲污染物,但已開始阻擋油流,以至大量的油液會通過旁通閥進入系統,加速元件的磨損。

  二、泡沫的形成原因和防治

  形成泡沫的條件是油液混入了空氣,氣泡很小時,會積聚在系統的各個部分。泡沫還會產生油液過熱現象,這是因為當油被壓縮時,由于氣泡的存在增加了系統的溫度。也就是說,當空氣被壓縮時溫度升高,熱的空氣氣泡加熱周圍的油液。因此,應當防止空氣進入系統。泡沫還是一種壓縮性高的物質,常影響泵的輸出特性,可能產生不規則的運動和造成系統過早失效。液壓系統中產生過多泡沫的主要原因是:油箱油位太低,泵可能將空氣吸人系統中;管道連接處泄漏;使用不合適的液壓介質,或者是油液粘度太高;液壓油變質或存在有有害的雜質。應當采取的措施是:

  1.必要時,檢查并更換防塵圈和密封圈。更換密封圈和防塵圈時,應當選用制造商推薦的材料;

  2.安裝軟管時,要保證其牢固地支撐,振動的軟管可能會造成管接頭松弛,使空氣進入系統,所以應定期檢查軟管的連接處和固定部位。

  3.維修和重裝液壓元件時一定要仔細,密封不合適會導致泄漏;

  4.選取粘度合適的油液。粘度太高,對控制的反應遲緩,也會造成系統油溫升高、液壓泵吸空,從而增加泡沫的形成。

  三、油溫過熱的防治

  油溫過熱會加速油液的變質,過熱也會影響密封圈和防塵圈的壽命,系統的效率會很快降低。油液過熱的原因主要有:液壓元件內部的泄漏;油箱液位太低;油液的粘度太高;回油背壓太高;過濾器堵塞;冷卻器失效。采取以下措施可以有效防止過熱的產生:

  1.使用粘度合適的液壓油,一般可按設備制造商推薦的粘度;

  2.如果系統中有軟管,應當將其可靠地夾緊和定位,盡量遠離熱源。應避免使用長度不夠的軟管并確信所安裝的軟管沒有突然的急彎;

  3.當泵、液壓缸和其他液壓元件磨損時,應及時更換,磨損的元件會造成泄漏的增加,會使泵滿負荷輸出,油液的溫度增加;

  4.保持液壓系統外部和內部的清潔,系統外部的污染物起到一個隔絕和阻礙正常的油液冷卻的作用,系統內部的污染物會引起磨損導致油液泄漏,兩種情況的發生都會引起熱量的產生;

  5.經常檢查油箱的液位,油位過低會造成系統沒有足夠的油液帶走熱量;

  6.定期更換過濾器濾芯,避免過濾器堵塞;

  7.如背壓過高,應檢查其原因并排除;

  8.定期檢查冷卻器和定期對冷卻器除垢。

  四、泄漏的防治

  液壓系統泄漏是非常普遍的現象。泄漏可分為兩種類型,內泄漏和外泄漏。對外泄漏,如管道的泄漏很容易發現,應當經常檢查,發現泄漏點立即解決。但外泄漏發生在泵的吸油口時,一般泵的噪聲增大,可以把黃油涂在吸油管接頭處,一次查一個,假如噪聲消失,可以確信這個管接頭產生了泄漏。如果出現以下現象之一時,可以懷疑發生了系統吸油管泄漏:液壓油中有氣泡;液壓系統動作不穩定,有爬行現象;液壓系統過熱;油箱壓力增高;泵噪聲增大。順便提一句,對于軟管接頭不要過度地旋緊,否則會使管接頭變形,反而會增加泄漏,應當使用設備制造商推薦的旋緊力矩值,這將保證可靠的密封,并且不會使管接頭和密封圈產生變形和損壞。

  對于內泄漏,由于液壓系統中元件的磨損,隨著時間的推移,內泄漏會越來越明顯。鑒別內泄漏的簡單辦法是測試系統滿載和空載時的工作周期,假如完成有載時的動作時間很長,那么可以懷疑有內泄漏或泵可能失效了。為了防止泄漏,在更換元件、軟管以及硬管時,需要遵循以下幾條原則:

  1.一般應按照原來的管道位置和長度更換,原因是原管道的位置考慮了避免振動和磨損,否則會產生新的故障;

  2.避免在管道布置時產生角度很大的急彎,急彎在任何形式的液壓管線中都會對油液產生抑制作用,從而引起油液過熱。應當根據液壓工程手冊的要求,選取合適的彎曲半徑。對軟管來講,彎曲半徑應當等10倍的軟管外徑。尤其對工作期間需要彎曲時的軟管,采用較大的彎曲半徑則是必須的;

  3.不要使用超考試365過允許的力矩旋緊管接頭,否則會使管接頭損壞和密封圈變形;

  4.需要注意的是當對軟管加壓時,軟管有輕微縮短的趨勢,所以在更換軟管時要考慮到這一點,要留出長度上的余量;

  5.應當使用合適的支架和管夾,避免管與管之間、管與其它零件之間形成摩擦。

  6.安裝時要使用合適的工具,不要用管鉗子之類的工具代替扳手,不要使用密封膠來防止泄漏;

  五、結論

  近兩年,由于加強了扭拔機構液壓油的管理,目前10臺扭拔機構全部投用,使公司增產不增人。電解工人從當初的不愿意使用到現在爭著用,充分表明用扭拔機構交換陽極能真正提高生產效率和減輕工人勞動強度。據統計,目前的10臺扭拔機構在電解生產時扭拔交換陽極率98.9%(原70%),扭拔機運轉率99.6%(原86%)。交換一塊陽極時間約8min,且只需要2名電解工人配合(原用副鉤交換需3名工人,時間約15min)。每臺扭拔機構每天交換陽極23塊,僅按節省8min計算,用扭拔機構交換陽極,兩個電解車間可減少5~6名工人。

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