0 前言
隨著小氮肥廠造氣爐膛由φ2.26m擴到φ2.4m，又由φ2.4m擴到φ2.65m或φ2.8m，中氮肥廠造氣爐由φ2.75m擴到φ3.0m，再擴到φ3.3m。工藝管線不斷加粗，工藝閥門數(shù)量在不斷增加，閥門通徑也在不斷加大，有相當一部分廠家油壓系統(tǒng)配置還沿用初期設計，其主要問題是工藝閥門啟閉速度慢，有效制氣時間短和原料氣的損失，已成為影響造氣爐發(fā)氣量的因素之一。因此，油壓控制系統(tǒng)必須不斷完善，才能滿足在造氣爐新工藝條件下運行的要求。
經過多年改進，我公司的油壓系統(tǒng)設計主要考慮到以下幾方面優(yōu)化運行條件：
1 油壓泵站
隨著造氣爐爐膛、工藝閥門通徑的加大及工藝閥門數(shù)量的增加，油壓系統(tǒng)需要的供油量也相應增大。適當增加油泵的排量，可以彌補液壓元件因長周期運行磨損導致的內泄漏，有利于油壓系統(tǒng)工作的穩(wěn)定。但排量過大，使油箱內溢流量增加，油溫居高不下，從而導致油液粘度下降，系統(tǒng)無法正常工作。因此選擇合理排量的油泵較為重要。
油泵的選型應采用機械效率較高、噪音小、性能穩(wěn)定的產品：系統(tǒng)回油阻力應盡量��；為了加強對油介質的過濾，系統(tǒng)回路應設置回油過濾器。油壓泵站應設有壓力繼電器、油位繼電器及測溫元件，滿足泵站自動運行條件的要求。
為了確保高溫季節(jié)油箱油溫≤35℃，應在泵站回路總管串聯(lián)外置冷卻器，溢流閥回油經過外置冷卻器冷卻后回油箱：同時應設置外置冷卻器近路閥及溢流閥回油近路閥。
五種油壓泵站主要技術參數(shù)(見表1)。
2 采用泵站智能控制柜，可達到泵站自動運行無人值守的目的，控制柜應具有下列功能
(1)手動／自動控制方式的切換。
(2)自動檢測并顯示油泵的工作狀況，上傳至DCS。
(3)具有報警功能，當液位低時發(fā)出報警信號后延時停泵，液位高時發(fā)出報警信號。壓力低于設定值1.5s后自動啟用備用泵，壓力達到正常設定壓力10s后或達到高限值時停止備用泵。
(4)油泵因故障跳閘， 自動啟動備用油泵，在原油泵故障排除之前不能自動切換到原油泵，并且始終顯示故障報警。復位后，蜂鳴器停響，燈閃爍，當故障排除，按復位按鈕5s后，消除報警，可啟用該泵。
(5)先啟動的泵為主泵，PLC自動記憶。
(6)兩臺油泵輪流工作，間隔24h后自動轉換至另一泵工作。
(7)具有回油過濾器超壓報警功能。
3 蓄能器配置
蓄能器的安裝應滿足能量釋放快、阻力小，且在各閥站之間均勻分布的條件。
蓄能器作為油壓系統(tǒng)的輔助動力源，其配置直接影響著油壓系統(tǒng)工作壓力的穩(wěn)定。據(jù)計算，每臺中2.65m造氣爐蓄能器容量應為560L，蓄能器容量越大，越有利于系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定。
4 油壓閥站
要提高工藝閥門啟閉速度，除了保證油壓泵站流量及蓄能器容量合理配置外，換向閥、管路、閥門及接頭配置也至關重要，關鍵是必須消除油壓缸回路瓶頸，使之達到加快工藝閥門速度的目的。
(1)閥站的閥位數(shù)量原則上應比所控制的工藝閥門的數(shù)量富余出1～2個閥位，滿足系統(tǒng)的可擴展性。
(2)換向閥的配置因油壓缸而定，滿足工藝閥門啟閉速度42.5s；
(3)油壓缸控制回路可選擇差動和直動接法兩種形式，根據(jù)計算工藝閥門的阻力及油壓缸的推力對比后確定；
(4)壓缸回路應設置相關工藝閥門安全聯(lián)鎖裝置，聯(lián)鎖形式及數(shù)量因工藝流程而定；
(5)下灰閥站可獨立設置，也可與油壓工藝閥站合并于一體，下灰油壓缸回路應設置安全自鎖裝置，防止因油壓波動造成灰門松動；
(6)每個閥站油路的進、出口處裝有截止閥，便于單臺爐的檢修而不影響其余爐的生產。
五種換向閥的應用及配置情況配置參照見表2。
油壓系統(tǒng)管路配置見表3。
5 油壓缸
(1)目前與φ2650～φ2800造氣爐工藝閥門配置大多采用D80或D90油壓缸，其推力和拉力較D63油壓缸增加很多。個別生產廠家仍采用普通絲扣結構形式，以致頻繁出現(xiàn)油壓缸法蘭盤脫絲現(xiàn)象，造成全系統(tǒng)停車事故。因此，解決法蘭盤脫絲現(xiàn)象最有效的辦法就是將法蘭盤與缸筒焊接于一體，防止上述事故發(fā)生。
(2)加快工藝閥門的動作速度，對增加有效制氣時間、提高造氣爐的效率起到了至關重要的作用。但閥門動作速度的加快，必然會引起油壓缸對閥板、閥座沖擊力的加大，導致工藝閥門的使用壽命縮短，甚至會出現(xiàn)座板閥閥板被撞壞的可能。所以，既要保證工藝閥門啟閉速度快捷，又要保護工藝閥門不受沖擊，最有效的方法就是采用緩沖結構油壓缸，通過油壓缸的緩沖作用，使其對工藝閥門的沖擊力減小，既加快了工藝閥門的啟閉速度，又延長了工藝閥門的使用壽命，還要保證緩沖部位，不得影響有效油壓缸有效行程區(qū)間的開關速度。
(3)油壓缸密封材質的好壞，與油壓缸正常使用周期及油壓系統(tǒng)穩(wěn)定性有著密切的關系。目前，國內同行業(yè)油壓缸生產廠家普遍采用了丁腈橡膠或聚氨脂作為油壓缸密封材料。由于油壓缸體制造工藝及密封件質量的差異，導致了一些廠家油壓缸運行至3～6個月時就出現(xiàn)密封件破碎、掉屑現(xiàn)象，尤其到了夏季，油溫的升高加快了密封件的老化及破損，從而引發(fā)工藝閥門不啟閉現(xiàn)象的出現(xiàn)，影響了造氣爐的正常生產。
(4)油壓缸回油應加裝在線檢測開關，能夠在不停爐狀態(tài)下，對油壓缸活塞密封件的性能進行檢測。
我公司油壓缸密封件采用高耐磨聚四氟乙烯復合材料雙密封形式，具有抗老化、不破碎、使用壽命長等特點，在正常使用條件下，三年內不拆檢油壓缸，不因密封件的損壞影響工藝閥門的啟閉。經中冀正元、河北金源、深州化肥、景縣化肥、冀衡化肥、東光化工、永年化肥、金石化肥、辛集化工、邯鋼化肥、滄州大地、河間瀛州化工、兗礦魯南、兗礦嶧山、魯西東阿、魯西平陰、明水、寧津永興、日照富民、濟南化肥、天脊晉城化工、五臺山化工、壽陽、文水、永濟中農、原平化學、大川、榆社、安陽化學、三門峽金茂、羅山金鼎、鶴壁寶馬、商都、延化化工、輝縣二化、新鄉(xiāng)燃化、心連心、世紀金源、衛(wèi)輝豫北化工、淇縣、漯河宏豐、尉氏化工、安徽三星、貴州化肥、陜西陜化、宜化楚星、湖化三寧、張掖農友、寧夏賀蘭山、湖北潛江、云南文山、兵器工業(yè)部甘肅銀達化工等廠家使用后，效果十分理想，延長了油壓缸的使用壽命，減輕了造氣維修工人的勞動強度，對穩(wěn)定造氣生產起到了很大的作用。
比如：石家莊中冀正元化工有限公司自2004年6月份將當時的5臺造氣爐油壓缸密封全部改造采用高耐磨聚四氟乙稀密封材料，一直運行至2007年10月份才陸續(xù)更換，其間沒有發(fā)生過一次因油壓缸密封件損壞影響過工藝閥門啟閉事故發(fā)生。此前油壓缸密封件的使用壽命在三個月左右，最長不超過六個月，改造后對穩(wěn)定造氣生產起到很大作用，目前已在正元集團另外兩個公司造氣推廣使用該技術。
6 膠管總成
鋼絲編織膠管應采用國內名優(yōu)廠家產品，連接頭鋼材材質應按照相關標準加工，另外，鑒于造氣爐的灰門及爐口部位具有溫度高、易出現(xiàn)噴火等現(xiàn)象，建議采用耐高溫、防火型膠管總成。對于有條件的廠家全系統(tǒng)可采用鋼絲纏繞膠管總成，以提高系統(tǒng)運行的可靠性。
7 提高油壓控制系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性
如使油壓系統(tǒng)長周期、無故障穩(wěn)定運行，一是要求系統(tǒng)配置合理；二是液壓元件質量必須有所保障，這兩點是先決條件。另外，日常維護及維修也極其重要。
在油壓系統(tǒng)常見故障中，很大比例是由油液污染引起的，因此防止油液污染十分重要，油壓系統(tǒng)所使用的油泵、控制閥等液壓元件，在運行過程中，零件之間都有良好的配合表面并帶有阻尼孔和縫隙式控制閥口，如果油液混入固體雜質就會堵塞阻尼孔和縫隙，使元件不能正常工作，如果進入元件的配合表面，其精度和粗糙度就會遭到破壞，使泄漏量增加并出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象，大大縮短液壓元件的使用壽命，嚴重時會影響油壓系統(tǒng)的正常運行。
良好的維護和認真管理則是防止油液污染的有效方法，可采取以下措施：
(1)油液貯存環(huán)境保持清潔，油液用具要保持干凈；
(2)油箱周圍環(huán)境保持清潔，油箱應加蓋密封，并為油箱呼吸裝設空氣濾清器；
(3)油液要嚴格過濾，濾油器應及時檢查清洗；
(4)維護油壓系統(tǒng)時，嚴格執(zhí)行清潔操作規(guī)程，防止雜物帶入系統(tǒng)。
引起油壓系統(tǒng)壓力波動大的因素可歸納為以下幾個方面：
(1)電磁閥內泄量超標；
(2)油壓缸密封件損壞造成油壓缸串油；
(3)蓄能器內件損壞或充氣壓力不合適；
(4)溢流閥調節(jié)性能變差；
(5)油泵實際排量比額定流量變小；
(6)系統(tǒng)油溫過高或過低；
(7)油介質的粘度。
判斷引起壓力波動的原因，首先是日常維修經驗的積累；其次是靠檢測手段檢測(比如采用電磁閥檢測校驗裝置對電磁閥性能進行檢測及篩選，采用油壓缸在線檢測裝置在不停爐狀態(tài)下對油壓缸密封件情況進行檢測)。對于系統(tǒng)存在的故障因素，要按先后順序逐項檢查，逐一排除，直到找到問題所在。
檢查順序應為：蓄能器→溢流閥→換向閥→油泵→油壓缸。
8 影響工藝閥門啟閉速度的因素
影響工藝閥門啟閉速度的因素歸納為以下幾點：
(1)換向閥流量；
(2)油壓缸回路通徑；
(3)油壓系統(tǒng)工作壓力；
(4)油壓系統(tǒng)回路備壓；
(5)油介質的粘度及溫度；
(6)油壓缸油路的連接形式；
(7)換向閥工作電壓。
只要完善以上系統(tǒng)配置，消除油壓缸回路瓶頸，使之達到匹配合理，滿足工作條件，就一定能夠把工藝閥門的啟閉速度控制在理想的范圍之內。
綜上所述，造氣油壓控制系統(tǒng)在造氣生產中占有重要地位，要保證造氣生產的正常運行，首先應滿足油壓系統(tǒng)運行穩(wěn)定及工藝閥門啟閉速度快捷的兩個基本條件。油壓系統(tǒng)運行不理想的廠家一定要下定決心，盡快改進，盡早完善，以確保油壓系統(tǒng)早日達到穩(wěn)定、可靠、理想的運行狀態(tài)，為企業(yè)節(jié)能增效創(chuàng)造有利條件。
