天津静海一家焊管厂,去年九月把一台二手 Φ76 机组装起来,同院还有一台二手纵剪线。秋天开得挺顺,两个多月没停过。十一月第一场寒潮,夜里降到零下六度,第二天早班开机,四件事一起来了。
液压站一启动就发出尖哨声,压力表指针抖得站不住,操作工按老习惯又点了一次,声音更尖。纵剪线的气动压辊按下去没反应,拆开三联件,杯子里一层冰。高频焊机的水冷机组报警停机。除尘器压差两个小时顶到两千帕,滤袋表面糊了一层。
下午修完盘账,换了一台板式换热器、两只电磁阀、一批滤袋,加上误掉的班产,一万八千多。钱不算多,麻烦在于这四件事没有一件是设备坏了,全是天冷。
二手线过冬要防的地方,按后果排下来是六处:水、气、油、尘、机、电。顺序不能颠倒,水排在最前,因为它造成的损坏修不回来。
二手线还有个先天条件不如新线:装它的厂房多半是老厂房,没有采暖,大门常开,行车口和屋顶排风扇一直灌风。室外零下六度,车间里实测五到八度,看着不算冷,可这个温度已经足够冻水、冻气、冻出露水。新线在设计时会把水系统和电控间放在有暖气的辅房里,二手线是把旧设备塞进老厂房,配套只能自己补。
低温对设备的影响,摊开只有三条,认清这三条,后面六处都能自己推。
第一条是粘度。油的牌号按四十摄氏度定,四十六号液压油在四十度时是四十六平方毫米每秒,到零度大约四百,差近九倍。泵吸油、阀芯动作、油缸爬行,全都跟着这九倍变。
第二条是体积。水到零度结冰,体积涨百分之九。钢管和板片都是钢的,不让它涨,它就顶着钢往外撑。
第三条是露点。空气里的水汽,碰到温度低于露点的表面就析出来。车间早上五度、相对湿度七成,露点只有零点四度;上午升到十二度,露点跟着升到七度。铁件升温比空气慢得多,于是空气已经暖了、铁还冷着,表面全是水珠。这一条最容易被忽略,因为它不出现在温度计上。
静海那台厂里裂的是纵剪线轧制油冷却用的板式换热器。板片厚度只有零点四到零点八毫米,中间走水,两侧走油。水在里面结冰,板片先鼓,鼓完从波纹根部裂开,两条通道一串,油水混在一起。这种损伤修不了,只能换板片或者换整台。
一根 DN50 的管子,一米长装二点二升水,结冰之后体积多出零点二升。管子是刚性密闭的,这零点二升没处去,管内压力能升到几百个大气压,管壁薄的地方先鼓,焊缝先开裂。所以冬天冻裂的位置很固定:管子的低点、弯头、泵壳、阀门两端。
二手线上的水路比新线多几处,要注意点。冷却塔底盘和集水盘、板换两侧、循环泵壳(泵壳里天然存水,放水阀往往不在最低点)、管道低点、纵剪线的轧制油冷却器、焊管高频电源的水冷机组、飞锯电机的水冷套。二手设备搬过来的时候,原来的放水阀有的被拆了、有的锈死了,放水前先确认哪个阀真能放空。
防的办法有三种,选一种就行,别一种都不做。
放空。停机后把水全放掉,再用压缩空气从高点吹一遍。缺点是每天开机要重新灌水排气,麻烦,第二次开机的人往往就偷懒了。放不干净等于没放,泵壳和 U 形弯里剩的那点水足够裂一台泵。
加防冻液。乙二醇体积浓度三成,冰点约零下十五度;四成约零下二十五度;五成约零下三十七度。这里有个坑:焊管高频电源的水冷系统多半要求用去离子水,对电导率有上限,随便兑防冻液会把电导率顶上去,电源模块报警甚至损坏。能不能加、加什么型号,必须问电源厂家。纵剪线的普通冷却水路没有这个限制,加防冻液最省事。
保循环。夜里让水泵小流量循环,水温低于五度自动启,高过十度停,靠水温把管路保住。这套做法要一点电,但白天不用灌水,也不会忘。二手线原来的循环泵如果功率偏大,冬天可以只开一台小的。
还有一处不是冻,是冷。纵剪线用乳化液的话,液温低于十五度容易析油、分层,浓度测出来是飘的,剪出来的带钢表面带油斑。乳化液池冬天保持二十到三十度,池子加盖,比加加热管更管用。
压缩空气里的水,是从大气里带进来的,量比想象的大。
算一遍。车间二十度、相对湿度六成,一立方米空气含十点四克水汽。空压机把它压到零点八兆帕,体积缩到八分之一,水汽分压跟着涨八倍,这时候的压力露点大约四十八度。空气在储气罐和管道里降到五度,能留住的水只剩每立方米零点几克,其余全析出来,一立方米自由空气析出约九点六克。
一台三立方米每分的小空压机,开一个班八小时,打进去一千四百四十立方米自由空气,析出来的水是十三点八公斤。差不多一桶半。这些水去哪儿,决定了冬天会不会停线。
三个地方最先冻。储气罐底部的排水阀,很多是手动球阀,冬天没人开,罐底积半罐水,冻上之后阀芯拧不动。过滤器杯,杯体是透明塑料的,冻裂了漏气,压力掉下来整条线的气动件都软。先导式电磁阀,孔径只有零点八到一点五毫米,一点冰碴就堵死,线圈通电也没用。静海那台纵剪线卡的就是这一处。
做法有几步。储气罐、每级过滤器、管路低点,每班排一次,把排水做成交接班的一项。管路铺的时候朝排水点留百分之一到二的坡度,别做 U 形弯,U 形弯是天然的存水袋。干燥机的选型按压力露点定,装在室内的普通冷冻式,压力露点二到十度够用;管路要走室外或者无暖气的棚子,得用吸附式,压力露点能到零下二十到四十度,或者在末端再加一级小型干燥。气包在冷处的,包一层保温、加一根伴热带,比换干燥机便宜。
气源本身的露点、含油、含尘该定到几级,是另一件事,按用气设备的精度要求来,《冷轧、酸洗线上的压缩空气,露点、含油、含尘到底该定到几级?气动阀老卡、气刀吹不干,GB/T 13277.1 说清》里把分级讲透了。这篇只管一件事:水别在管子里过夜。
顺便把用气点列一遍,冬天出问题就出在这几处。纵剪线是气动压辊、对中装置、张力调节、卸卷小车;焊管机组是飞锯的夹紧与气动抱闸、成型机的气动压紧、打包机。这些点有一个共同特点:都是短行程、快动作,靠瞬间气量推动,管径细、节流大,一点冰碴就卡。真堵了不用拆阀,先拿热风枪在阀体外面吹几分钟,听见噗的一声就通了,通了之后立刻把这一路的排水补上,否则第二天照堵。
开头那声尖哨,来源很明确,是泵吸空产生的气蚀。
液压泵靠大气压把油压进吸油口,泵自己能造的真空有限,吸入口真空度一般不超过负的零点零三兆帕,再高就吸不动了。油温低、粘度大,油在吸油管里的阻力涨上去,泵腔来不及充满,局部压力低于油的空气分离压,溶解在油里的空气先跑出来,气泡在高压区一炸,就是那种尖而脆的啸叫,久了会把配流盘和柱塞端面打麻。
所以低温启动的关键不在泵,在吸油这一路。三件事能立刻改善:把吸油滤芯换成网式粗滤,压差控制在零点零三兆帕以内,冬天用精滤是自找麻烦;油箱油位保持在三分之二以上,油位低时吸油口容易卷气;吸油管短、粗、少弯头,二手线改过管路的,这一路经常被换成细管,冬天第一个出问题。
想靠电加热把油温提上来,得先算一算功率够不够。两千升油箱装一千五百升油,密度按零点八七,油重一千三百零五公斤,比热按一点九千焦每公斤每度。从五度升到二十五度,需要十三点八度电。三小时打完,得四点六千瓦;加热器效率按八成五算,装五点五千瓦到六千瓦。反过来看,早班开机前四十分钟才想起开加热,六千瓦打四十分钟只升五度,看着热了,其实没热透。
能管用的做法是把加热挪到夜里。夜班收工前把油箱加热打到低温档,维持十五到二十度,第二天开机时油是可吸的。这一档电费便宜,也不算浪费。
还有一处冬天会悄悄失效:蓄能器。皮囊里充的是氮气,气温从二十度掉到零下十度,气体压力跟着掉一成左右,本来够用的预充压力变成偏低,换向冲击变大、保压时间变短。蓄能器预充压力一般按最低工作压力的六到九成定,入冬前用充氮工具量一次,不够就补。
启动动作也有讲究。泵卸荷启动,也就是把溢流阀或卸荷阀打开,让油直接回油箱;点动两三次听声音;空载循环十到十五分钟,看油缸动作是否顺;油温低于十度不加载。油的牌号怎么选、粘度和温度的关系怎么算,《二手机组润滑,一桶油管不了全线》里用三条润滑点算过一遍,这篇不重复。
静海那台除尘器压差两个小时顶到两千帕,一开始都以为是滤袋该换了,拆下来看,袋子没破,表面一层粉饼发硬,用木棒敲都敲不掉。
这是结露。焊管和纵剪的烟气里带水汽,正常运行时箱体温度在六十度以上,水汽是气态,跟着气流走。停机一夜,箱体降到五度,内壁和滤袋全是冷的。第二天开机,湿热烟气一进箱,碰到冷表面立刻析水,粉层被打湿、板结,脉冲反吹打不下来。压差一路爬,风量一路掉。
判断也简单。结露的粉块拿在手里是硬的、有分量,掰开里面是湿的;糊袋的粉层是干的、一搓就散。再看压差上升的速度,结露是开机两三个小时就顶上去,真糊袋是慢慢涨。
三招能治。开机先空吹:引风机先开十到十五分钟,产尘工序后开,让箱体温度先上来。箱体和管道保温,五十毫米岩棉,花不了多少钱,效果最直接。停机前清灰:把脉冲清灰跑三到五个周期,再空吹十分钟,把箱里的湿粉排空,别让湿粉在袋上过夜。
灰斗是另一半。冬天灰斗里的粉容易结块、搭桥,卸灰阀冻住转不动,看着在卸,其实没下灰。灰斗加一层伴热或者保温,卸灰阀的减速机换成低温脂,比事后拿锤子敲强。
还有一处特别隐蔽:脉冲喷吹的气包。气包如果装在车间外或者没暖气的棚子里,里面积的水过夜结冰,脉冲阀膜片被冰碴卡住,清灰整个失效,而压差表上看不出原因。气包加排水、加伴热,冬天每周放一次水。
除尘器的火与控爆是另一条线,泄爆、隔爆、火花探测怎么配,《二手除尘器接手,防的是火不是灰》里逐条讲过。冬天这条线也不能松,结露的粉饼一旦被火星点着,烧得比干粉慢,却更难发现。
纵剪线的刀轴、隔套、圆盘刀,冬天锈得比夏天快,而且有个规律:上午比下午严重。
原因在热惰性。一根直径一百四十毫米、长两米的实心刀轴,重二百四十二公斤。钢的比热按零点四六千焦每公斤每度,自然对流换热系数按八瓦每平方米每度,表面积约零点九平方米。时间常数是质量乘比热,除以换热系数乘面积,算下来一万五千秒,四个多小时。
这个数的意思是:车间空气一个小时就从五度升到十二度,刀轴要四个小时才跟上。上午八点到十一点,空气露点已经升到七度,刀轴表面还停在六度、五度,全在露点以下。这段时间机罩一开,冷铁面上一层水膜,比淋了一场雨还匀。
水膜加上粉尘,就是锈的配方。刃口上几个锈点,剪出来的带钢边部就有毛刺,毛刺压进卷里,下道工序轧制就是一条印。隔套端面锈了更麻烦,端面不平,装到轴上累积起来,条宽就跑,公差怎么调都调不稳。
防的做法都不贵。停机前把刀轴、隔套、辊面擦干,薄薄涂一层防锈油,油膜有五到十微米就够,涂厚了反而粘灰。机罩随手关上,减少湿空气对流。开机先空转十分钟,同时用干布把可见的水珠擦掉,再上料。刀片和隔套的备件不要放在露天货架或者水泥地上,库房湿度控制在六成以下,底下垫木托盘。
已经锈了怎么判。浮锈是黄褐色一层,用百洁布加机油擦得掉,擦完刃口没缺口,可以继续用。点蚀是一片小坑,指甲划过去能挂住,坑深超过零点零五毫米就得磨,磨完外径变小,配隔套的尺寸要跟着改。隔套端面的锈斑,用手摸能感觉出台阶,就得上磨床磨端面,不能拿砂纸糊弄。换刀怎么排、隔套怎么成套编号,《分条换刀四小时,一半花在配隔套》里算过时间账,这里只说冬天多出来的一道擦油。
电控柜不怕冷,怕的是冷热交替。夜里柜内降到零度,白天车间升温,柜门一开,湿热空气进去,在冰冷的母排、端子、变频器板上结一层水。这时候合闸,轻则漏电保护跳,重则爬电放炮。
柜内加热器要按柜体算,不能凭感觉装。一个八百宽、六百深、两米高的柜子,表面积约六点六平方米,钢板柜的传热系数按五点五瓦每平方米每度,要让柜内比环境高五度,需要一百八十瓦,装两百瓦正合适。配一个湿度控制器,湿度超过百分之六十五投入,比常年通电省电,也比不装管用。
二手柜子另有两个毛病。柜门密封条老化,关不严,冷风从缝里灌进来,加热器白装;电缆沟没封,沟里的潮气往上走,柜底一层霉。这两处一封,柜内环境能好一大截。
送电前要摇表。380 伏电机冷态绝缘电阻低于零点五兆欧,先烘干再送电,用热风机或者灯泡,把绕组温度提到六十到八十度,烘四到八小时,中间测两次看是否稳定。这一步省不得,直接送电,绕组里的水一导通,绝缘就击穿了。绝缘电阻怎么测、用什么电压,交接试验的标准里有明确规定,现场照做就行。
变频器还有一条:长期停放的机器,直流母线电容需要重整。放了半年以上的,先只送控制电,半小时到两小时,再合主电,让电容慢慢恢复。这一条对二手线特别现实,很多变频器在旧厂停了几个月才拆下来。直流改变频的账怎么算,《二手机组直流传动,改变频能省多少》里有算法。
大电机另有一件事。几十千瓦以上的主电机,停机时绕组里会结露,尤其是停机时间长、又装在通风口边上的。多数这类电机出厂时就带了空间加热带,功率一般是电机功率的千分之二到千分之五,停机断电后自动投入,把绕组温度托在环境温度之上几度。二手设备上这条加热带十有八九被人拆掉了,因为控制柜里多一根线看着碍事。拆了要接回来,它是这台电机冬天唯一的保护。
把这六处串起来,就是一张早班开机的时间表。
液压站预热四十分钟,冷却水和伴热巡检十五分钟,气路排水与试压十分钟,除尘器空吹十五分钟,空载跑合二十分钟。合计一百分钟,一小时四十分钟。
按每小时十五吨、每吨加工费六十元算,这一百分钟少出二十五吨,少收一千五百元。一个月二十六班,是三万九千元。这笔账不是设备折旧,是每天都要交一遍的过冬税。
前面算过,六千瓦的加热器打四十分钟只升五度,所以早班临时预热其实是心理安慰。真正省时间的是夜里那一步:油箱维持在十五到二十度、水路伴热通电、气包排一次水。做了这三件,早班的一百分钟能压到五十五分钟,少的四十五分钟是十四吨,八百四十元。夜间的电费算下来不到五十元。
五十元换八百四十元,这就是过冬这件事的全部经济学。难的不是算,是安排人。夜班本来只留一个人看门,让他顺手抄两个数、放一次水,比买什么设备都实在。产能爬坡期怎么排班、班产怎么算,《二手线装好了,为啥三个月才爬到七成》里那套算法可以直接套过来。
原来的点检表是秋天编的,冬天要加五行数据,都是能一眼看到、能记下来的。
油温,每班一次,低于十度不许加载。冷却水回水温度和流量,每班一次,回水突然变凉说明水在别处漏。气包压力和排水情况,每班一次。除尘器压差加箱体温度,每班两次,压差涨得快先看箱体温度是不是太低。柜内温湿度,每周一次,湿度长期高于七成就要查密封。
备件加三样,都是小钱,坏了不换就停线。伴热带和温控器各一套,这东西坏了不报警,等冻裂了才知道;气动电磁阀线圈两只,型号按阀上的标签买,二手线的阀经常是拼的,标签一定要拍照存档;板换密封垫一套,冻过一次的垫必须换,看着没坏,装上就渗。
点检表怎么编、周期怎么定,《二手设备点检,怎么排成一张表》里给了完整框架;哪些件必须囤、订货点怎么算,《二手设备备件,哪些必须囤一件》里的三级分法直接加一条冬季件就行。
把账算到末了,就明白该往哪儿花钱。
板换冻裂一次,板片或整台五千到一万五,拆装两天,停线两天按十六小时、每小时十五吨、每吨六十元算是两万八千八,合计四万上下,还没算油水混合之后换的那一槽轧制油。焊管高频电源的水冷机组冻裂更贵,水冷板和电源模块是一体的,修起来常常要返厂。
对照着看防冻的投入。五十毫米岩棉保温、几根伴热带加温控、一台小循环泵、两桶防冻液,一万五到两万,一次投入能用好几年。板换加一台备用,也不过几千元。
还有一条不是技术的账。二手线常装在租来的厂房里,房子不是自己的,谁也不愿意在别人的墙上花钱装暖气。冻裂之后怎么算责任,往往扯不清。租厂房的时候把两句写进合同就行:一是厂房的水电配套、冬季最低室温由出租方保证到多少度;二是因室温不达标造成的设备冻损,由谁承担。写在纸上比事后讲道理有用。
所以过冬这件事的清单很短,六句话。水,放空或者保循环,别让它过夜;气,每班排水,管路留坡度;油,夜里维持温度,早上别急着加载;尘,开机先吹、停机前清;机,擦干涂油、盖好机罩;电,送电前摇表,柜内先除湿。
寒潮来之前那一周把这些做完,冬天就过去了。等到冻裂了再找焊工补板换,钱是小事,耽误的是年前那批交货。
车间没暖气,晚上停机要不要把冷却水全放掉?
三条路选一条,别一条都不做。放空最彻底,但要放得干净:板换两侧、泵壳、管道低点、冷却器,逐个开阀,放完用压缩空气从高点吹一遍,看到出口没有水雾为止。放不干净等于没放,泵壳和 U 形弯里剩的那点水足够裂一台泵。加防冻液最省事,乙二醇三成冰点约零下十五度,四成约零下二十五度,注意高频电源的水冷系统对电导率有要求,加之前问厂家。保循环要一点电,夜里水温低于五度自动启泵,白天不用灌水,适合停不下来的线。三种都做不了,那就只能把车间温度维持在零度以上,暖气或者热风机,代价是电费。
液压油冬天换成低一号的,比如四十六号换三十二号,行不行?
行,但要算三件事。一是泵和阀允许的最低粘度,柱塞泵一般要求工作粘度不低于十平方毫米每秒,三十二号油在夏天高温工况下可能贴着下限,油温一高就磨损。二是原厂要求,二手机组如果有说明书,按说明书的粘度等级和油品类别走,别只看号数。三是换季成本,冬天换低号、夏天换回高号,一年两次换油,油钱和停机时间都要算进去。更省事的做法是保留原牌号,靠夜间维持油温解决低温启动,油不用动。真要换,先把系统里的旧油放干净,两种油混在一起,添加剂体系不一样,可能起反应析出油泥。
除尘器一入冬压差就往上爬,是不是滤袋该换了?
先别急着换,分清是结露还是真糊袋。取一块压差高区域的粉饼,捏一下,硬的、里面有湿气,是结露;干的、一搓就散,是糊袋。再看上升速度,开机两三个小时就顶上去的多半是结露,几天慢慢涨的是糊袋。结露不用换袋,改三处就能压回去:开机先开引风机空吹十到十五分钟再投产尘工序,箱体和管道加保温,停机前把清灰跑几个周期再空吹十分钟。这三条做完压差还高,再查脉冲气包有没有积水结冰、喷吹压力够不够零点四兆帕。都对上了还高,才轮到换袋。
圆盘刀和隔套锈了,用砂纸打磨一下还能用吗?
分情况。浮锈是一层黄褐色的附着物,用百洁布蘸机油擦掉,擦完刃口没有缺口、没有发蓝,可以继续用,剪出来的边部毛刺不会有明显变化。点蚀不一样,是一片小坑,指甲划过去能挂住,说明锈已经吃进基体,坑深超过零点零五毫米就得磨,磨完外径变小,配隔套的尺寸要跟着调整。隔套上砂纸最不合适,端面本来要求平行,手工打磨一定磨出斜面和塌边,装到轴上累积起来,条宽就飘。隔套端面有锈,用手摸能感觉出台阶,直接上磨床磨端面,别用砂纸糊弄。刀片锈到刃口有缺口,磨完刃口宽度不够,也只能报废。
电控柜里放了除湿机,为什么还是结露?
两个原因。一是除湿机在低温下效率掉得厉害,很多家用和小型工业除湿机在五度以下基本不工作,压缩机式的还会结霜停机。二是柜子不密封,除湿机一边除、柜门缝和电缆沟一边进,永远除不完。更对路的做法是柜内装加热器加湿度控制器,让柜内温度始终比环境高五度左右,水汽就不会在母排和电路板上凝结;同时把柜门密封条换新、电缆沟封堵。装多大功率可以按柜体表面积估,每平方米柜面配三十瓦左右,一个两米高的标准柜两百瓦够用。停电的时候加热器不工作,柜内放几包干燥剂顶一阵,来电后先送控制电除湿两小时,再合主电。
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