預壓系統液壓油含水率超標的故障分析與改進

金昌鍵，鄧永剛，劉 文，馮 祥，王 爽

（紅塔集團玉溪卷煙廠，云南 玉溪 653100）

0 引 言

Fishburen 液壓式預壓機主要用于打葉復烤生產線，將復烤后水分和溫度合格的煙片預壓成坯，按規定的尺寸和質量進行包裝。該液壓系統目前使用的是長城卓力46 號抗磨液壓油，技術要求中規定油中含水率<0.1%。液壓系統是預壓機和復壓機工作的核心部分，供油電機損壞、元件損壞、回路有阻尼、水泵密封損壞和清潔操作不當等原因都可能導致液壓系統油液含水率超標。通過分析查找液壓系統油液含水率超標的原因，實施改造，保證液壓設備的運行正常[1]。

1 預壓打包液壓系統含水率檢測

對預壓打包系統水冷裝置的冷卻水塔儲水池進行例行檢查、清洗時，發現水面上有明顯的油層飄浮，水質有輕微乳化現象，對水中是否進油和油中是否進水開展調查分析，同時技術要求預壓打包系統液壓油含水率<0.1%。

水塔有油進入后，對打包液壓系統的介質部分—液壓站的4 套儲油箱進行檢查，查看是否有水分進入液壓油中。具體方法是在液壓系統停止工作后對油箱放油，檢查液壓油中是否有水分進入。發現油箱內的油品無乳化跡象，但有水珠凝聚，表明液壓油中有水分進入。

為檢測水分進入的數量（即油中含水率），選取了油箱內的液壓油樣品，用光譜水分探測儀進行水分測量。為保證檢測的準確性，取了10 個液壓油樣品進行檢測。檢測結果為含水率平均值為3.52%，表明油箱內的液壓油已經嚴重進水，目前該液壓系統使用的是長城卓力46 號抗磨液壓油，技術要求中規定油中含水率<0.1%。由于按保養計劃按時對預壓打包液壓設備的冷卻水塔儲水池進行檢查、清洗，發現冷卻水塔內的水質無浮油及乳化現象?，F發現水面浮油及水質乳化，時間應不超過一周，屬于突發性事件。由于進水時間不長，且液壓油有一定的抗乳化性和水解安定性，所以液壓油還未分解乳化，目前對液壓系統影響較小[2]。

2 預壓打包液壓系統供油電機檢查

預壓打包系統正常工作時，對液壓站的4 套儲油箱所配置的8 臺供油電機進行檢查，發現油箱的M66 號電機溫度異常，工作時溫度達到78 ℃，而正常溫度應為55 ℃左右，可見油箱進水與電機溫度異常有關聯性。

根據以上調查，可初步分析為：水中進油、油中進水的現象為水油相互混合滲透所致，時間上不超過一周，水已發生乳化現象而油還未發生乳化現象，由于水中進油不會造成系統性風險，可做次要目標處理；油中進水是液壓油含水率高的主要原因，應做主要目標處理；而電機溫升現象與油中進水有關聯性，解決了油中進水現象便可解除電機溫升現象。

油中進水（即液壓油含水率高）對液壓系統的影響最為嚴重。因為液壓油含水率過高時，將不能正常形成潤滑油膜,降低了油液潤滑性，會導致機器零部件的摩損,引起機器內部的銹蝕，長期進水會在液壓油內形成膠質和油泥，對液壓系統造成嚴重危害。

所以，找到油中進水的源頭，徹底解決進水故障，降低液壓打包系統液壓油含水率，同時也能解決其他兩項故障現象，保證液壓設備的運行正常。

3 問題分析

根據液壓原理，回油管路油壓與大氣壓相同，也就是壓力基本為零，回油管路上無阻尼。通過查看油箱所供應的5 套復壓機液壓控制圖（圖1），可知從設計角度來看，復壓機在回油管路上設計合理，回路壓力應為零。

圖1 復壓機回路控制圖

在停機后拆卸冷卻裝置的換熱器進油管道時發現，有大量的油液飛濺，飛濺高度達到3 m，表明回油管路中有高壓存在。

在液壓控制回路中，回油管路中有高壓存在，首先加大供油負載，供油電機輸出功率也加大，長期大功率運行導致電機溫度升高；其次，冷卻裝置換熱器的密封在長期高壓壓迫下損壞、失效，導致油水混合。

查看具體設備布局并與復壓機液壓控制圖做比較，在逐一排除了控制及執行元件因素后，發現僅有回油管路有可能造成壓差，也就是有管路內部阻尼部位方可產生壓力。

排查5 套復壓機的回油管路布局時，發現在5套復壓機回油進油箱處的管路布局有不合理現象（圖2）：回油管的匯集管直徑與回油管相同，都是（25×3）mm 無縫鋼管。而回油管的通徑之和是匯集管的5 倍，在匯集管口處產生了阻尼現象，液壓油在此產生了強烈的液阻。壓力決定于負載，在此處的液阻可視為負載，于是在回油管內產生了逐漸累加的壓力，導致了回油管內產生高壓。因此，回油管路有阻尼是導致液壓油含水率超標的主要原因之一。

圖2 油箱進出油路示意圖

圖3 散熱風機、水泵及電機示意圖

針對冷卻水塔所配套的4 套水冷裝置共計8 套換熱器進行逐一的檢查，檢查標準為冷卻裝置的換熱器油水管路密封件有無破損、老化。經過檢查發現，油箱水冷裝置的冷卻水乳化及浮油現象多于其他冷卻器，且密封裝置有明顯的損壞痕跡，說明油箱的水冷器的密封不嚴，會造成油水相互泄漏[3]。

4 制定措施及方案實施

4.1 制定措施

確定導致液壓油含水超標的原因后，針對回油管路有阻尼，通過改變回油管路布局與走向，使之與油箱直連，取其中一根回油管與冷卻裝置相連，能有效解決管路產生阻尼的問題，改造方便；針對換熱器密封裝置損壞，通過改造密封裝置，油水分別密封。

4.2 方案實施

4.2.1 改造回油管路布局

為實現回油管路無阻尼，采取取締回油管路集油管；加長回油管，使之與油箱集油管直接接通；取其中一根回油管與冷卻裝置相連等三項改進措施。具體實施如下：

（1）取締回油管路集油管。

由于回油管路集油管是油箱回油管路壓力高的關鍵因素，所以必須將它取締。

用割刀將集油管切斷，并打磨各管道切口，保證切口整齊、平滑、無殘渣、無倒口，并將切口外沿打出45°坡口。

（2）加長回油管，使之與油箱集油管直接接通。

測量切口與油箱集油管接口的距離為470 mm，用直徑與回油管相同的（25×3）mm（英制）無縫鋼管，長度為470 mm，一端扳出管螺紋與集油管接口相連并旋緊，另一端打45°坡口與回油管路切口焊接，并打磨。

（3）取其中一根回油管與冷卻裝置相連。

因整個油箱內液壓油是循環使用的，所以，只需冷卻其中一路回油管，便能冷卻整個油箱內的液壓油。取從上數起第二根回油管與冷卻裝置的進口用軟管相連。

安裝完畢之后，檢查各連接部位是否完好、緊固，并啟動電機及油泵對新裝管路進行檢查,改造后的管道緊固，無泄漏[4]。

4.2.2 改造換熱器密封裝置

加長換熱器管束部分，并制作管束端蓋及密封、殼部端蓋及密封，根據端蓋尺寸，配制密封圈及連接螺栓，將制作好的加長筒一端與換熱器管束部分焊接，并打磨至與管束定位端同一圓柱度，將制作好的加長筒端蓋加密封墊密封后，用連接螺栓壓緊（圖4）。

圖4 安裝好的端蓋示意圖

安裝完畢之后，檢查各連接部位是否完好、緊固，并依據《管殼式換熱器》GB 151-1999 及《壓力容器》GB 150-2010 所規定的內容，用試壓機對換熱器進行密封測試。具體程序是：

將壓力緩慢升到試驗壓力1.25×0.63=0.79 MPa（試驗壓力為工作壓力的1.25 倍），在試驗壓力下觀測10 min，壓力降低0.02 MPa，試驗合格，然后再降壓至工作壓力，換熱器不滲不漏,表明改造實施后的換熱器無泄漏[5]。

5 結 語

該改造方案通過科學分析查找問題根源，改造后液壓油中含水率為0.02%，小于技術要求0.1%，并按維修方案設計改造的回油管路布局和改造換熱器密封裝置，徹底解決了液壓油油水混合的問題，保證了液壓油品的清潔，確保打葉復烤成品包裝液壓系統的連續穩定運行。