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钢铁企业液压、润滑系统对油品的标准及应用

前言：

高线轧机系统的油品污染源主要来自于辊箱及锥箱的机械正常磨损及密封损坏使冷却水进入油箱，冷却水会带入大量的氧化铁及乳化油品，使整个稀油润滑系统的液体严重污染及严重降低了润滑油的润滑粘度，长时间运行会造成设备的损坏，要想润滑油达到机械设备要求及NAS级别，必须管好机械密封问题，降低油品中的含水量。

设备系统中原件要求： 润滑液压系统中清洁度等级对应表

    润滑液压油用于液压传动系统中作为工作介质，起能量的传递、转换和控制作用，同时还起着液压系统内各部件的润滑、防腐蚀、防锈和冷却等作用。而液压系统中的密封件起着防止流体从结合面间泄漏、保持压力、维持能量传递或转换作用。
   目前国内外使用的密封材料大部分是高分子弹性体，一些特殊条件下也有使用塑料及各类金属。但不管属于哪一种材料，都应具有下列性能：
    1、具有一定的机械物理性能：如抗张强度、拉伸强度、伸长率；
　　2、有一定的弹性、硬度合适，并且压缩变形小；
　　3、与工作介质相适应，不容易产生溶胀、分解、硬化；
　　4、耐磨，有一定的抗撕裂性能；
　　5、具有耐高温、低温老化的性能。
    然而，没有任何密封材料包括上述全部性能，需要根据工作环境，如温度、压力、介质以及运动方式来选择适宜的密封材料，并通过制定材料的配合配方来满足一定的要求。或者采用两种以上材料复合或组合结构的形式发挥各自的特长，达到更加全面的效果。
    密封效果的形成：动密封分为非接触密封和接触密封。非接触密封主要是各种机械密封，如：石墨填料环、浮环密封等；橡塑复合密封件和橡塑组合密封件均属于接触密封，依靠装填在密封腔体中的预压紧力，阻塞泄漏通道而获得密封效果。液压系统用的密封件多为静密封(端面密封)、往复动密封(活塞、活塞杆密封)及旋转密封。
    影响密封效果的因素：密封结构的选择和油膜形成、压力、温度、材料的相容性，动密封所接触工作表面的材质、硬度、几何形状、表面光洁度等。
     一、常用的耐介质性能优异的密封材料主要有：丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、三元乙丙橡胶、聚四氟乙烯、聚氨酯橡胶、丙稀酸酯橡胶等
     二、密封材质与液压油的相容性
     液压油的颗粒污染来源之一是密封件材料与液压油不相适应而产生的“碎屑"或“磨屑"。密封件因被液压油“溶涨"被损坏而产生的“碎屑"或被液压油“抽提"出来的未被高分子材料结合的无机物和填充补强材料，使密封件损坏并失效，同时对油品形成污染造成液压油变质以致失效。
     液压系统中广泛使用叶片泵，在其工作压力大于6.9MPa的状态下，磨损问题变得突出，因而在液压油中使用了抗磨剂；为了适应在高温热源和明火附近的液压系统，使用抗燃的磷酸酯、水-乙二醇液压液、水包油和油包水乳化液等。此外，应“用"而生的抗氧、防锈等各种类型复合添加剂配置的不同用途液压油(液)品种繁多，如：抗磨液压油复合剂类型中的无锌型(无灰型)抗磨液压油复合剂，是用烃类硫化物、磷酸酯、亚磷酸酯等复配而成，同时还添加了含有硫、磷和氮三种元素的S-P-N极压抗磨剂。在极压工业齿轮油中，也以P-S型极压剂为主。
     而密封件产生“溶涨"或“抽提"的原因是液压油中添加剂所含有的各种化学元素依据“相似相溶"的原理，对不同的密封材质产生不同的影响，是密封材料的耐介质性能。例如：Shell Omala 320齿轮油和Shell Omala 460齿轮油中显示较强极性的磷(P)元素浓度在300ppm左右，所以丁腈橡胶因含有丙稀腈基团而具有极性，具有优良的耐油性能，却不适宜该类型油品的介质条件。
    随着液压油品种的不断研发，为改善油液性能的各种抗磨、极压添加剂、金属减活剂、破乳化剂和抗泡添加剂等，对密封件的材料的影响需要通过实验来验证。
     三、密封材料耐油液性能检测评定
     橡胶材料的密封件耐油液性能，一般采用标准试验油，按试验标准规定的温度条件和试验时间下浸泡，通过对浸泡前后测试值对比(如材料的硬度变化、拉伸强度变化率、扯断伸长变化率、体积变化率、压缩变形等)，评价其性能。
     No1标准油是“低体积增加油"，这种矿物油的混合物的成分是由溶剂萃取的，经化学处理、脱蜡的石蜡残渣和中性油；No3标准油是一种“高体积增加油"，由经过选择的环烷粗制品，经过真空蒸馏得到的两种润滑油成分组成。不同用途对材料的指标值考核也是不同的。

    四、液压油(液)对密封件性能的影响
    密封理论认为：在一个动态柔性密封及其配合面之间存在一层完整的润滑膜。在正常状态下，正是借助这层润滑膜来达到密封目的并延长密封件寿命。
    在液压系统中，液压油(液)对密封件密封性能的影响除介质/密封材料的相溶性，油品的粘度、粘度随温度的变化、往复(旋转)运动速度、压力及轴、缸体或活塞杆的材质、硬度、几何形状、表面光洁度，以及密封件的结构等影响润滑膜形成和膜特征的因素，均影响密封效果。一般说来，形成连续的润滑膜能获得理想的密封效果。
    日本NOK公司率先在世界上用的图象处理技术解释清楚油封的密封原理。认为油封(旋转动密封)的密封机理由润滑特性和密封原理两部分组成。润滑特性：油封的摩擦特性受流体的粘度与滑动速度支配，油封与轴的相对滑动表面在油膜分离的润滑状态下运动，因此保持摩擦阻力小，磨损小。密封原理：油封滑动接触面上油的流动是从大气侧流向油侧又从油侧流向大气侧的循环。滑动面的润滑良好，可防止磨损的进行，由此没有泄漏。
     当系统运动速度过高时，影响连续的润滑膜的形成，导致摩擦热增加，超出密封材料的耐温范围则造成密封件的损坏。压力过大时，除影响油膜形成，还会对橡塑密封件产生“挤隙"作用，一般可采用加“挡圈"来改善。或选择摩擦系数小、自润滑性好的PTFE组合密封件结构将有助于改善摩擦副之间的润滑，适用于高低速往复运动及高压系统的油缸活塞、活塞杆密封。
    根据系统工况条件及介质环境合理地选用密封件和密封材料、正确安装使用和维护密封件，是获得有效的密封效果、可靠性及使用寿命的关键。

液压油中混入过多的颗粒物会堵塞油滤、擦伤密封件、堵塞或磨损元件。但液压油在生产过程及使用过程中不可能做到没有颗粒物。现在我国标准对液压油的颗粒物是以“机械杂质”<0.005%来控制的，国外多用美国宇航局(NAS)和标准化组织(ISO)的液压油清洁度级别来恒量。
     NAS液压系统对油品清洁度的要求如下：
     1.大间隙、低压液压系统：NAS 10—12，大约相当于ISO 19/16—21/18。允许≥5μ颗粒数/毫升，大约5000～20000。≥15μ颗粒数/毫升，大约640～2500。
     2.中、高压液压系统：NAS 7—9，大约相当于ISO 16/13—18/15。允许≥5μ颗粒数/毫升，大约640～2500。≥15μ颗粒数/毫升，大约80～320。
     3.敏感及伺服高压液压系统：NAS 4—6，大约相当于ISO 13/10—15/12。允许≥5μ颗粒数/毫升，大约80～320。≥15μ颗粒数/毫升，大约10～40。
     目前我国普通工艺生产的液压油一般只能达到NAS 8-10

污染度分级标准

NAS1638等级表

油洁净度（颗粒度或污染度）的指标国内没有统一，一直还是引用国外标准，以下是NAS(National Aerospace Standard 1638)分级标准列表，仅供参考。

（其中4级、5级为经过滤设备过滤后等级，9级、10级为新油等级）

颇澳德克公司一贯采用上述标准，对公司生产的产品质量进行监控，公司配有德国进口激光颗粒度油品在线检测仪，对自己生产的产品以及用户实行季度性的油品在线监控，为客户不断改善的油品品质，确保客户的油品品质和延长设备的使用寿命，是颇澳德克一贯的宗旨。

    苏州颇澳德克过滤系统科技有限公司对某钢铁公司多条高线（摩根4－5代轧制线，其设计能力90米线速，原装美国摩根公司及哈飞公司制造）生产区的预精轧机润滑站（油品533）河北过滤芯型号为HC8900FKS39H，精轧机润滑站（油品525）河北过滤芯型号为HC8900FKS39H,打包机液压站（油品46号）河北过滤芯型号为0850R010BN4HC,加热炉液压站（油品46号）河北过滤芯型号为SFBX1300X10,我们对油品进行了温度、含水量、颗粒度的在线检测化验。

化验设备名称：（德国进口激光颗粒度油品在线检测仪），时间2010-7-7下午：

化验结果如下：

1：预精轧机润滑站（油品533）

2：精轧机润滑站（油品525）

3：预精轧机润滑站（油品533）

4：精轧机润滑站（油品525）

5：打包机液压站（油品46号）

6：加热炉液压站（油品46号）

7：加热炉液压站（油品46号）

7：打包机液压站（油品46号）

 依据上面检测结果显示，高线生产区的预精轧机润滑站（油品533），精轧机润滑站（油品525）水份超标，颗粒度严重超标，希望贵公司根据系统要求进行处理。

根据我公司的多年在高线液压、润滑系统中的实践经验，上述油品会给贵公司造成滚箱、锥箱损坏、烧毁以及缩短油膜轴承的使用寿命，加剧其他备品备件的损耗量。

改善方案：

1：打开油水分离机，对油品进行油水分离，减少油品的乳化，延长油品使用寿命。

2：用一套旁路过滤200-400 升每分钟的高效大流量2-3级滤油设备在线对油品快速除渣滓过滤，减轻润滑站的过滤器过滤负荷，降低对过滤滤材的击穿性，延长主过滤芯的寿命。

3：主过滤器滤芯报警后必须更换，不可以重复使用，因为滤材是迷宫多层制成，带大小颗粒的油品通过滤眼孔径进行传输液体，颗粒会摩擦造成滤孔磨损，造成孔径变大，因为颗粒有大有小吸附在滤材表面，可以确保滤芯的精度，但是通过清洗后表面颗粒去除，孔径就变大了，而且清洗时因为没有专用的工具，很容易把颗粒带到滤芯内孔，滤芯安装后颗粒没有过滤直接进入系统，那样就会造成更大的设备故障。

4：根据现在的油品质量，建议用5um的滤芯进行油品处理一段时间，等油品指标改观后再考虑用其他精度的过滤芯。

目前好多客户对我们技术人员讲，你们的滤芯可以用多久的话题，我这里给你介绍一下，你们应该这样来问我们比较合适，你的10um滤芯通过多次过滤后的油品可以达到NAS8级要求吗？一般其他高线设备上可以用多久呀？如果在温度40-45度时油箱含水量在150ppm时可以用多久，这样的问话是正确的，如果你不考虑油品品质的话，滤芯用1年也可以不用换，你用50um或者200um你看看要多久才换滤芯，可能你的设备坏了滤芯也不会报警，很多在滤芯的工厂是这样做滤芯的，你定10um滤芯，不过你要滤芯使用30天，达不到要求就是滤芯不好，在这种情况下，他们就把滤芯的过滤精度放大，那样使用寿命到你们要多30天，但是你们的油品就特别糟糕，短时间的可以设备看不出来有设备质量问题，长时间的使用你们的滚箱/锥箱/轴承/轴以及其他的阀就会损坏，我们的客户1年也就损坏一个滚箱锥箱，主要他们的油品管理的相当好，油箱进水少，油品质量在NAS8级以下使用。

上述建议以供参考。

苏州颇澳德克过滤系统科技有限公司

技术部

2012-8-28