电石炉液压系统使用水-乙二醇的改造

刘 凯

（宁夏英力特化工股份有限公司，宁夏 石嘴山 753202）

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，宁夏英力特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，这个过程要必然造成油品的浪费。

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 0.08 μ；

（2）四球试验：磨迹 0.50～0.60 mm（1 200 r/min）；

（3）柱塞泵柱塞磨损量：17 mg（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、丁腈橡胶、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LHM型液压油主要参数对比见表1。

表1 水-乙二醇与L-HM型液压油主要参数对比

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0Cr18Ni9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。密封件选用丁腈橡胶材质，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；并在油泵的进出油安装过滤器，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-乙二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8.5～10.5，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20 000 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。