电石炉液压系统使用水-乙二醇的改造

  电石炉通过液压系统完成电石炉电极的升降、压放等操作，是电石炉电极管理中非常重要的一个环节。液压系统常用的液压介质为HL、HM型液压油，由基础油复配多种助剂合成。在电石生产中长时间处于高温状态下.接触火焰、接头破裂、管道泄漏等突发事件发生的情况下，这种传统的矿物基液压油易燃的危险时刻伴随在生产过程，对设备及操作人员的生命安全构成严重的威胁 。

  为消除安全隐患，宁夏某化工股份有限公司对现有的4台20 000 kVA 电石炉进行液压系统改造，将原系统使用的HM型液压油更换为水-乙二醇液压液 。

1 电石炉液压系统对液压介质的要求

液压油的使用性能包括粘温性、润滑性（抗磨性）、稳定性（包括热稳定性，氧化安定性，防腐蚀性.剪切稳定性，抗乳化性，水解安定性，低温稳定性和储存稳定性）、对密封材料适应性、抗泡沫性、空气释放性、过滤性以及抗燃性对于电石炉液压油除了要满足标准所规定的理化指标外，要结合当地的使用环境和工况。由于液压油在工作过程中，温度变化较大， 加之英力特公司地处北方，四季温差较大。一般在高温季选用HM46 型液压油，冬季低温季选用HM68型液压油。

综述所述, HM型液压油除了不具备抗燃性，就是其本身根据季节的变化，也要进行油品的置换，这个过程必然会造成油品的浪费。

2 水-乙二醇液压液的特性

水-乙二醇液压液是由具有优良润滑性的有机高分子、乙二醇及其他助剂复配而成，具有优异的抗燃性、低凝性、防锈性、氧化安定性和水解安定性。在寒冷的工作环境下使用，具有良好的低温流动性；在高压、高温、接近火源以及有火灾危险的环境下.具有良好的安全防火性能。水-乙二醇抗燃液压液具有极佳的化学稳定性，冻结和解冻均不影响其使用性能，在常温下通风阴凉处贮存不会分层变质。 

2.1 水-乙二醇的粘度随温度的升高而降低。

以粘度等级46的为例，在20℃时其运动粘度为 80 mm²/s,40℃时运动粘度为 40 mm²/s,50℃时运动粘度为 31 mm²/s。除此之外,水-乙二醇抗燃液压液在-40~0℃时不用加热可直接启动泵，具有良好的低温性能，因此适合室外低温作业。

2.2 抗燃性

水-乙二醇抗燃液压液可通过热岐管抗燃试验,704℃的热钢管上,不产生火焰只雾化。一旦泄

漏的液体连续不断的流到熔融金属或其他热体表面,也不会立即着火，只是在水分蒸发完之后，在直接与热体接触的面积范围内产生火苗,而且火苗不会向四周蔓延。

2.3 润滑性

水-乙二醇抗燃液压液具有良好的润滑性，其试验结果如下。

(1 )Falex 试验机:磨擦系数 0.08μ;

(2 ) 四球试验:磨迹 0.50-0.60 mm(1200 r/min ) ;

(3) 柱塞泵柱塞磨损量：17mg(21 MPa)。

但是,水-乙二醇对运动摩擦的润滑性能稍差，不能在金属表面生成牢固的极压润滑膜。这一点对于流体动力润滑摩擦副影响较小，但对重载的滚动轴承影响较大。尤其是滚针轴承,水-乙二醇液压液在该类轴承中形成的油膜极易破坏，导致轴承碎裂。

2.4 防腐性

水-乙二醇呈强碱性.pH值一般在 8~ 11, 但里面增加有液相防锈剂，对金属材料、铜或黄铜(青铜除外)不产生腐蚀作用，一般的液压泵和阀件可直接使用。适用材料包括聚丙塑料、硅铜塑料、酚醛塑料、尼龙塑料、环氧塑料、丁晴橡胶、丁酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶、苯乙烯塑料、聚氯乙烯塑料、甲基丙烯塑料、经阳极处理的金属铝、铜、黄铜、铁金属、铝合金、 环氧树脂和酚醛树脂、各种金属滤网、聚四氟乙烯橡胶、酚醛树脂处理的滤纸等。

不适用材料包括普通工业油漆、铝、镉、锌、镁、皮革、软木、石棉、天然橡胶、一般滤纸、 聚氨脂橡胶及有机玻璃等 。

2.5 挥发性

水-乙二醇在敞开的环境中会慢慢挥发，尤其是其水溶液会蒸发，而粘度对水的变化比较敏感，与水的含量成反比。也可吸收空气中的水分或其他气体成分，导致其性质改变。

3 水-乙二醇液压液和HM 型液压油对比

以粘度等级46为例，通过与液压油相关参数的比较,全面了解水-乙二醇的特性和独特的方面.才能发挥其优点，更好的服务于生产。水-乙二醇与L-HM 型液压油主要参数对比见表1。

 

基于水-乙二醇的特点，进行有针对性的改造,可完全进行液压介质替换。

4 改造内容

( 1 ) 液压油箱的改造。将原Q235材质油箱变更为0Crl8Ni9材质的；因水-乙二醇消泡性能稍差，油箱体积较原来的增加3倍，并采取全封闭的结构。在油箱侧面增加检修检查窗，便于检修、清洁油箱里长时间沉淀的颗粒。

(2) 液压缸密封件的选择。密封件选用丁月青橡胶材质，硬度达到75HB以上。

(3) 油泵的选型。水-乙二醇的润滑性能较差,尤其对滚动轴承影响较大。将原叶片泵替换为柱塞泵作为动力输出设备，低转速下脉动小、噪音低，有利延长油泵的寿命。同时，选用6 级电机(960 r/min )相匹配 。

(4) 过滤器、管道等液压附件表面常为冷镀锌处理的，改用表面采用磷化处理的附件；并在油泵的进岀油安装过滤器，系统的回油管道选配双筒高精度过滤器;在油箱内安装 3 kW 电加热装置,外侧安装水冷却器，为达到温度的精准控制，系统装备自动控制温度系统。

( 5 ) 选用不含有机玻璃材料的测量仪器、仪表5水-乙:醇液压液改造及使用注意事项

5.1 系统的清洗

需将系统内的矿物油全部排净，包括油管箱、管道、油泵 、油缸 、储能器、滤油器等。系统的清洗用稀释(一两倍的软水或蒸馏水)后的水-乙二醇液压液进行，用低压力、大流量对系统进行2~4 h循环.然后将清洗液排净。清洗液排净后，打开过滤器清洗,油箱内用面粉团沾去杂物和油污。

5.2 定期粘度检测

水-乙二醇液压液的粘度要定期检测，以保证系统处于最佳润滑状态。在运行初期，每个月甚至每周检测一次，以后每半年检测一次。一旦发现粘度高于原指标的20%，原因可能是介质中的水分蒸发，那么就应及时添加软水或去离子水。而如果发现粘度低于原指标，原因可能是外面的水进入了系统，常见的情况是冷却器内部漏水，应迅速查明原因，及时处理。

5.3  pH值检测

水-乙二醇液压液具有较稳定的化学特性，pH值一般控制在& 5-10.5, 正常使用时pH值不会发生明显变化。如果pH值低于8时，应及时添加新液或专用添加剂甚至更换新液。如果高于10.5,往往是介质受了污染，要查明原因并及时更换。

6 结语

4台20000 kVA电石炉于2013年改造完成并投入使用，完全能够满足生产使用。系统运行安全、稳定。通过本次液压介质替换，对今后油品替换和改造积累了宝贵的经验。

( 1 ) 液压油品种的选择，必须针对系统、环境选择一个适宜的粘度，使系统在容积效率和机械效率间求最佳平衡:

(2 ) 液压油选用中经济性的分析是不可缺少的，但是所选的油种、质量、维护与再生等问题， 尤其是安全性必须作为重点考量。