如何解决电加热器引发油液变质的问题

郭咏梅

摘要：环境温度低或要求在一定热平衡下工作的液压系统，一般采用电加热器加热。而在工作过程中有时会因为电加热器表面温度过高而使液压油氧化变质；通过改变液压油箱的内部结构可以实现油箱内部油液的搅动，从而避免因局部过热引起的油液变质问题发生。

关键词：粘温特性；电加热器；管路清洗；过热；变质

液压油的粘性对温度非常敏感。随着温度的降低，液压油的粘度会快速增大（详见附图1--粘温曲线）。而液压油的粘度对液压泵的工作有很大的影响，油液粘度的增大会造成液压泵启动困难，有些种类的液压泵很容易因为吸油不足而损坏；有些系统即使能启动，因为油液供应不足，也会造成系统的工作效率大大降低，所以液压泵应尽量避免在低温条件下运行。低温运行还可能导致液压系统另外一个故障就是回油问题。油温低，油的粘度大，液压油通过回油管路的阻尼增大，在正常回油量不变的情况下，回油压力会提高，加上非正常的内泄，就可能导致回油压力过高对系统造成损害。

因此，在寒冷地区使用液压设备，如果开机工作时油温很低，就需要在系统中设置加热装置。还有些液压系统散热面积很大，但因工作条件的特殊性，系统要求在一个较高的热平衡温度下才能正常工作，例如各种船用串油液压系统，只有在60°C左右紊流状态下才能有效地将管路清洗干净。这种工况也需要借助加热装置补充热量，才能使系统达到要求的热平衡温度。

目前我国工业行业常用的加热方式有蒸汽加热和电加热。电加热器加热安装简单，温度控制较为容易和精确，而且不受配套设施所局限，占用空间也较蒸汽加热的少，应用最为广泛。

实际使用中，有些采用电加热器的液压系统，使用初期运转正常；使用一段时间以后，液压系统会出现运转不畅、噪声严重等现象。下面就以造船行业用于油路管系清洗的3m?串油单元为例对这一现象进行分析和解决。

造船行业用于油路管系清洗的3m?串油单元属于中小型船用管路清洗设备，油箱尺寸为2400mm（长）X2000mm（宽）X900mm（高），需清洗的清洗管系直径?140mm，壁厚6.5mm，整个管系长度为120米长。

按以上配置生产的液压系统可以满足3m?串油单元正常工作。但工作一段时间后，系统出现了运转不畅、噪声严重的现象。在分析具体原因时，我们发现，在3m?串油单元中，由于工作管路长，管系散热面积很大，因此冬季工作时要求电加热器全部开启；电加热器工作时表面温度达300°C -400°C；而该液压系统回油管路直径大，回油最终进入油箱时流速缓慢，导致油液在油箱内流动也很缓慢。因为液压油的导热系数较低（水导热系数为0.54W/（m·K），液压油只有0.12W/（m·K）），因此油液局部过热，致使油液氧化变质。

针对以上问题，我们制定了两种解决方案：

1.为系统液压油箱加循环油泵

该方案具体实施时需要在原液压系统油箱上加一套电机泵组，泵组大小根据计算使其在15分钟左右将油箱内油液循环一遍。后增的泵组在串油过程中始终开启，在油箱内形成一个循环回路，使油箱内油液不断循环流动，从而防止局部油液因流动过缓、热交换不够而过热造成氧化变质。

2.改造油箱内部总回油管路

该方案实施时，是将总回油管路加长，贴油箱内壁绕置一周，并封死出口，然后在平行于加热器的两段回油管的管壁上靠近加热器的一面开直径为?25mm的小孔28个（总面积稍大于总回油管路通流面积即可），并在每个开口处焊接长200mm、规格为?34X3.5mm的无缝钢管，要求28个无缝钢管走向与加热器安装方向相垂直，向下与水平夹角呈30°這样安装的目的是在回油过程中，使油箱内油液形成涡旋，带动箱内液压油流动，以加快加热器部位油液的流动速度，防止油液因过热而变质。

考虑到更改的成本、更改方案具体实施的工作量以及用户对外观的要求等因素，3m?串油单元最终是按上述方法2改造的。液压系统改造后在使用中再未出现类似前述的吸油不畅、噪声等异常现象。使用两个月后例行检查，抽取的试样油液呈黄色，无味，光滑感好。这表明油液未因过热而氧化变质，也证明了我们的改造方案是成功的。

上述改造总回油管的方法，可以在原有液压系统油箱内部局部进行，不破坏系统增体外观，也不用增加余外的元件及电控成本，节省电能，且不受外部空间的限制，即可有效地使油液在加热过程中保持均匀受热。该方法推广至类似的造船行业，以及其它寒冷地区冬季需用电加热器的液压设备，不失为一种切实可行的方法。

参考文献：

[1]液压工程手册.北京.机械工业出版社.

[2]机械设计手册（下册）修订版.北京.化学工业出版社.

[3]龚伟华《液压油的污染与控制》液压与气动.1995年4月.