港口機械液壓系統的主動維護
2008-05-27一、主動維護理念及意義
主動維護是繼事后維修、定期維修、狀態維修后上近年來提出的一種新的設備管理理念，其定義是：對導致設備損壞的根源問題采取措施，從而有效地防止失效的發生，延長設備的使用壽命。
設備主動維護與幾種維修方式相比：
事后維修是當機器損壞，發生故障，設備不再工作時才進行的維修，由于沒有定期的維修計劃，易造成意外停機，設備損壞嚴重，維修費用高。
定期維修是依據設備生產廠家推薦的周期或以前的管理經驗定期拆卸，檢查設備、更換部件及油液。它能有效防止設備的突發失效，比事后維修節約，但難免發生過剩維修。
狀態維修是通過振動監測、油質分析、性能檢測等技術手段，對設備工作狀態進行監測，并預測可能發展的趨勢。當出現工況異常時，借助于有效的手段對故障進行診斷，用診斷的結果來指導維修。這樣，使維修工作得以有目的地進行，有效避免突然停機，可使維修工作在盡可能小的范圍內進行，是針對問題的征兆采取行動。
主動維護則是在磨損之前，針對根源問題采取的措施，有效地控制磨損及失效發生，從而可將修理周期大幅度延長。主動維護與維修相比，是主動與被動、事前與事后的關系，因此，主動維護不但為設備可靠運行提供保障，同時可大幅度降低維修成本。據國外有關資料統計，主動維護的成本遠遠低于其它維修方式。
二、港機液壓系統實施主動維護的原因
1．隨著港口生產任務量迅猛增長，要求裝卸機械的使用高效率，并提出了在線故障“
2．在港口機械中，液壓系統的造價占總機的1/3左右，而高精度的液壓零件一旦磨損，修復性極差，必須更換新元件。因此，保證液壓系統的使用壽命及可靠性，在設備管理中有著舉足輕重的作用。
3．隨著液壓技術的發展，液壓元件的設計越來越趨于合理，只要加強液壓系統維護，液壓系統的主要元件將與整機達到同壽命。
為了滿足港口生產的要求，應采取先進的設備管理模式。天津港首先針對港機液壓系統主動維護的內容與方式進行了探索與實踐，開展了課題研究。
三、港機液壓系統常見故障形式
港口機械液壓系統在使用中經常出現的故障主要表現為以下三種形式：
1．突發失效
當一個大顆粒進入泵或馬達時，其結果可能使泵或馬達完全卡死。在一個滑閥中，進入一個大顆粒能阻止閥芯完全關閉。當一個閥的控制節流孔被一個大顆粒堵住時會出現突然失效，例如一個閥體可能因為細小淤泥而無法工作等。
2．間歇失效
由于液壓油中的顆粒妨礙了閥座的正確歸位所致。例如，如果閥座很硬，使顆粒不能嵌入其閥座，則當閥再次打開時該顆粒可能被沖走，以后另一個顆粒可能再次阻礙該閥座的完全關閉并被沖走，于是出現了間歇失效。
3．退化失效
是磨料磨損、腐蝕、氣蝕、混氣、沖刷磨損或表面疲勞的結果。每一種都使系統元件中內泄漏增加，這就降低其效率或精度，Z終導致液壓系統的突發故障。
追究上述三種港機液壓系統失效的原因，主要是因為液壓油的固體顆粒和液壓油老化衰變造成的。液壓油作為液壓系統中動力傳遞的介質，不但要有良好的潤滑性、抗氧化安定性、粘溫性等性能，還要求油液具有較高的清潔度。因此，保證油質、防止液壓系統的污染是對港機液壓系統進行主動維護的關鍵。
四、課題研究
為了解不同機型液壓油的老化變質規律及與污染變化的關系，篩選出具有實際指導意義的液壓油質量監測項目，制定港機液壓油的報廢標準和液壓油濾清器的更換周期，確定不同機型液壓油清潔度及控制方法。天津港務局科技設備處立項“港機液壓系統污染度控制及液壓油合理更換周期的研究”課題，組織全局10余名潤滑技術人員，選定局6種20部港口主力機械和3艘全回轉拖輪、1艘起重船，參考SH/T0599-94 L-HM液壓油換油標準，另外加入含鐵量、介電常數和清潔度三個項目，進行了液壓油8個項目指標的跟蹤監測。經兩年時間的跟蹤監測（試驗設備平均運行情況見表1），共取得2028個檢測數據和1968個污染測試數據。
試驗結果：
1．粘度
Z大粘度變化小于7%，距粘度變化±15%報廢指標有很大的使用潛力。
2．酸值
所有試驗的港機設備其酸值變化緩慢，直到Z后換油時，均未超過換抽指標的1/2。
3．色度
從試驗開始到結束，色度變化均未超過二級。
4．水分
正常使用的港機，隨使用臺時的增加基本上保持不變，充分說明正常使用的港機設備液壓油的變質與水分關系不大。
5. 銅片腐
從試驗開始到結束腐蝕程度均未超過一級，而報為指標為
6．介電常數
很難反映液壓油的變質，所以介電常數作為液壓油質分析指標意義不大
7．清潔度
在試驗中變化較為敏感，隨著運行臺時的增加，不同尺寸的顆粒（2μm、5μm 、10μm 、15μm）變化明顯，因此在監測中此項目Z具有實際意義。
8．含鐵量
含鐵量增長速率與清潔度等級有一定的關系，液壓系統中清潔度高的含鐵量增加速率較低，而清潔度等級低的含鐵量增加速率較高。
試驗結果表明，正常使用的港口機械除清潔度之外，油品的其它各項指標變化緩慢。油品清潔度與含鐵量關系密切，清潔度等級高的含鐵量增加速率較低，而清潔度等級低的含鐵量增加速率較高。根據其它指標推算，只要在保證港機液壓系統清潔度的情況下，其液壓油的使用壽命將延長3~4倍。因此，控制液壓系統目標清潔度是港口機械液壓系統維護的主要內容。
五、港機液壓系統主動維護措施
1．確定港機液壓系統目標清潔度
確定目標清潔度，主要根據液壓系統中所使用元件的種類和液壓系統的工作壓力，在液壓系統中滿足敏感元件的清潔度即代表了系統的目標清潔度。部分港口機械保養技術說明書給出了液壓系統目標清潔度，而有些港口機械沒有給出其所需目標清潔度，這就要求通過油品清潔度的跟蹤監測，考查該機濾材過濾精度，根據港機液壓系統壓力和系統中敏感元件合理制定相應的目標清潔度等級。天津港通過對港口主力機械的跟蹤（油箱取樣）研究，確定了部分港機液壓系統清潔度等級，見表2。
2．保證液壓系統目標清潔度的措施
(1)加注新油及更換油品
由于新油的清潔度達不到使用要求，因此，新油必須通過高精度的過濾機過濾后注入液壓系統。為此，天津港各大裝卸公司在局統一部署下，各自建立了設備主動維護中心，使用高精度過濾機，實現了全封閉、自動計量加注液壓油，不僅提高了油品的清潔度，而且提高了設備保養效率，阻止污染物進入液壓系統。
另外，使用時間較長的老舊港口機械，系統內部積聚了大量的細小污染物（油泥），因此，根據液壓系統污染情況，結合油品更換適時對液壓系統進行沖洗。沖洗可使用低粘度油液或在提高溫度的情況下以高流速使用系統油液，并監測系統清潔度水平，直到接近系統目標清潔度為止。
(2)液壓系統的密封
正常使用的機械設備外界污染主要是通過加油口、油箱通氣孔、活塞防塵密封圈進入系統內部。因此，在日常維護中，要保證油箱蓋密封良好，通氣口應配有隔離式通氣過濾器或采取其它方式防止空氣中的灰塵進入系統。活塞桿防塵密封圈的作用是清除附著在活塞桿上的灰塵及雜物。設備在作業中，若大顆粒物質直接撒落到活塞桿上會造成活塞桿表面損傷，再隨活塞桿伸縮損壞活塞桿密封圈，使其密封失效，造成漏油。因此，應采取適當措施，防止塵土和污物直接落入活塞桿上。
(3)液壓系統檢修
液壓系統進行維修時，系統打開就有了污染物侵入的機會，因此，系統維修過程中要注意防塵與密封，禁止在污染場合進行維修。
(4)選擇優質濾清器
液壓系統設計自身難以達到清潔度標準時（見表3，同運行1000h不同機械液壓油中的固體顆粒數相差10倍），首先考慮更換優質濾清器，取代原機濾清器，改善濾清效果。
(5)液壓油的機外過濾
機外過濾是利用濾油機通過外循環對在用的液壓油進行過濾凈化。通過港機液壓系統的機外過濾，能彌補部分港機液壓系統過濾裝置的過濾精度和納污能力不足的缺陷。
國產設備和一些老舊設備液壓系統，根據對在用液壓油清潔度的測試，當系統達不到目標清潔度時，用適當精度的過濾機對液壓油實行機外過濾較為合理。對沒有條件對液壓油進行清潔度跟蹤的單位可實行定期機外過濾。過濾周期按液壓系統濾清器更換周期的二分之一時間或與濾清器同步進行。另外，在對液壓系統進行機外過濾中一定要注意使用過濾精度合格（2~5μm）的濾油機，如果選擇了過濾精度較差的濾油機過濾油液，不但達不到油液清潔的目的，還有可能造成油品的再次污染。
3．制定濾芯更換周期
雖然購入的港機設備附有一定的液壓系統的保養資料，但是隨著作業環境、保養條件的變化，其原始保養資料提供的濾芯更換周期應隨之改變。天津港實行了液壓油的定期機外過濾，使油中大部分污物被清除掉，從而延長了設備濾芯的壽命。濾芯Z佳的更換時機應為系統顆粒數出現明顯增長趨勢之前。因此，要確定更為合理的更換周期，就需要對液壓油中的各類污染物進行定期監測。表4是天津港對部分港機液壓油及濾芯更換周期的試驗結果。
4．實現液壓油的按質更換
實現液壓系統油品的按質更換既能Z大限度地發揮液壓油的使用潛力，又能保證減少系統的磨損。因此，是Z科學的換油方式。但是要想實現液壓系統的按質換油，關鍵是從眾多的監測項目中篩選出能反映不同機型液壓油老化變質規律的監測項目。
天津港通過對液壓油使用過程8項監測指標的分析，探索出了不同機型液壓油老化變質規律及與污染變化的關系，從中篩選出能夠反映油質老化衰變的、與液壓油污染緊密相關的、具有實際指導意義的化驗項目（見表5），實現液壓油的合理更換。
六、結束語
保證液壓油使用中的質量和液壓系統的清潔度是對液壓系統實行主動維護的主要內容。天津港完成的“港機液壓系統污染度控制及液壓油合理更換周期的研究”課題為液壓油按質更換、濾芯的更換、液壓油的機外過濾提供了科學依據，同時制定的《港機液壓系統保養標準》規范了港機液壓系統主動維護工作，在運行中將越來越顯示其作用。
設備可以根據需要選擇不同的維修方式，而主動維護則是對應每種維修方式實施前要抓的關鍵性工作，實施主動維護的設備可使修理周期大幅度延長，故障率降低，提高設備運行的可靠性，獲得Z佳的經濟效益。