《装备维修技术》2021年第1期（总第181期）
doi:10.16648/jki.1005-2917.2021.01.020
武汉某钢厂热轧生产线HFI油耗管理
颜 俊1 梁 婷2 肖 锐3
（1.武汉交通职业学院，湖北武汉 430000；2.宝武股份武钢有限公司湖北武汉 430000；3.荷兰皇家
壳牌上海分公司，上海 200000）
摘要：武汉某钢厂热轧2250生产线液压润滑系统数量较多，油耗较高，由于液压润滑系统泄漏造成的故障时间也较长，造成整条产线生产成本增加。由于产线采取区域制管理模式，整条产线的液压润滑系统油脂消耗从未进行统一管理。此次，通过成立HFI专项治理小组，
通过数据分析，采取整体分析，统一管理。通过制定整体统一的HFI分析方法，查各区域液压润滑系统存在的问题，发现异常消耗，
降低生产成本。HFI指数虽然是液压油添加的指数，同样可以应用推广在润滑系统中，真实的反应出润滑油的消耗情况，反应出液压
润滑管理水平的高低。产线将HFI专项治理小组管理理念由液压油推广到齿轮油，油膜油系统的管理，通过推行“预防性维护，工厂
化维修”的理念，旨在降低油脂消耗，降低生产成本，确保设备运行正常。
关键词：HFI；热轧；油耗；成本
前言
（1）HFI指数的介绍。1975年，新日铁为了降低油品消耗，改善液压系统的可靠性，首先在内部使用了液压系统添加指数的概念即HFI（Hydraulic Fluid Index）指数。
HFI指数=单位时间内液压油的消耗量（L）
液压系统工作油箱的容量（L）
（无量纲）当HFI=1，表明单位时间内油箱的油液换一次
当HFI＜1，表明单位时间内油箱的油液未更换一次
当HFI＞1，表明单位时间内油箱的油换了一次以上
（2）HFI管理方法的主要内容。通过实施HFI指数管理，进行对标，制定合理的指标，查每个系统存在的问题，制定合理的措施，减少油品消耗，提高设备使用周期，降低生产成本。具体有以下几个方面：
①可以明确发现每个系统的消耗情况，及时发现问题，提出改进方案及处理措施，从而降低油品的消耗；
②可以根据系统的渗漏情况有效的发现系统的设计缺陷，液压设备的备件质量问题；
③可以对不同区域的消耗进行对比，查问题点；君马seek5
④同一区域可以不同时间进行比较，查解决方案。
（3）HFI管理方法的探索。HFI管理已在国内几大钢铁企业中深入开展，通过HFI管理平台，使已经有实施经验的宝钢、鞍钢、沙钢等钢铁企业收益匪浅，最为直观的是液压油品消耗逐年下降。
上海宝钢集团梅钢公司通过加强油品管理，采取油品监控、现场管理等手段对液压系统HFI指数进行控制，从而使液压系统运行日趋正常，用油合理，进一步提高钢铁公司对于润滑油品的使用与管理水平，按年均12%的比例下降，在保证现场设备运行状态持续稳定的基础上，达到减少消耗，降低费用的目的。
1. 现状分析
热轧2250生产线统计油脂消耗均用吨钢消耗（FPM，单位为kg/t）来衡量，FPM为单位时间内油脂消耗量与产量的比值，其与产量有密切关系。而HFI指数不考虑各线的产量，综合考虑液压系统本身的维护与油品消耗的关系。
（1）热轧2250生产线液压系统共18个，润滑系统共9个，另外还有大电机，除鳞泵站，水处理电机用油，此生产线较长，且用油区域分散，没有进行集中管理，系统长期由各区域设备维护人员自行管理，再维护管理上没有统一标准和有效的绩效管理和考核标准；
（2）每月油耗统计数据为全厂消耗量，没有具体到区域和系统，不能有效反映各区域存在的实际问题；
（3）液压润滑系统故障较高，2018年液压润滑全年故障时间为1450分钟，占全年机械故障时间的18.22%；
（4）润滑油脂消耗量较大，2019年之前润滑油年消耗量大约在45万升，润滑脂年消耗量大约在210吨，油耗居高不下。
2. 建立数据采集和趋势分析
首先进行基础数据的收集，通过数据计算单个液压润滑系统的油液消耗情况，并建立液位数据跟踪系统，及时掌握油液消耗情况。从系统趋势图中可以明确看出每个系统的油位波动情况。通过系统数据采集建立实时油耗趋势图，主任师和专检员能够及时发现问题，查问题，能够较早的安排相关工作。
图2 关键系统油位趋势图
通过趋势分析做到及时发现设备泄露隐患，不仅避免了停机故障的同时做到预防维护。
3. 利用数据分析，出异常消耗
小组成员对近5年的油耗数据进行汇总统计与分析，根据统计数据针对每个系统的油耗重新制定了科学的维护指标和奖励机制。利用每月初的HFI专项治理小组会协同配合各区域设备维护人员分析油耗数据，制定维护计划并将计划准确落实进定修体系中，保证计划的有效实施。
（1）通过数据分析卷取高压系统油耗发现，大部分时间周期下油耗较为平稳，但是少部分周期内油耗会出现巨额异常消耗现象，结合设备故障记录数据分析发现90%的异常数据均处于卷取区域定修后一周时间内产生。对定修后故障进行统计发现，产生巨额异常消耗的主要来源位为助卷辊旋转接头处泄露，且泄露点与检修项目基本一致，均发生在对应检修部位。通过分析助卷辊油缸更换作业流程后
发现，检修施工作业中维护人员对油缸两腔旋转接头的安装作业标准存在缺陷。发现问题后，立即对此设备安装流程进行改进，并对维护人员进行培训及固化。改进后卷取高压系统油耗再未出现类似油耗激增现象。
（2）通过近几年的统计数据，对统一系统5年内的消耗数据进行纵向对标。通过分析对比逐年消耗数据发现精轧主轴润滑系统在2016、2017两年内油耗较前三年数据出现明显增高，每月油耗增加约2500L。HFI小组通过数据分析，查油耗增加的大致时间起点和终止点，并对时间点内的设备维护数据进行分析，发现产线在进行精轧主轴整体改进造之后，油耗出现逐步攀升现象，初步判断油耗主要产生与新主轴存在一定联系。通过对比图纸和现场摸排发现新主轴在回油环的设计上存在缺陷，导致主轴润滑回油不畅，主轴润滑箱内液位高于隔板造成泄露，通过和制造厂家沟通，对主轴逐步下机改正设计缺陷的方式，目前该系统油耗得到了有效控制。
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设备管理·武汉某钢厂热轧生产线HFI油耗管理
（3）相似工况，不同区域系统油耗数据进行横向对比。通过粗轧区域与精轧区域人字齿轮润滑系统的消耗数据比对，发现粗轧稀油系统存在理论上的异常消耗。通过对系统油耗数据的追踪和现场管路的逐点摸排发现粗轧稀油系统存在的问题主要是由R1人字齿轮箱存在回油不畅的导致油液从齿轮箱中
漫出，不仅造成油液浪费，而且造成安全隐患。在HFI专项小组的协同下，粗轧维护人员将R1人字齿轮箱回油管道进行改进，在充分保证润滑条件的前提下大幅减少了油液消耗，现该润滑系统运行稳定无泄漏。
4. 针对油耗长期消耗较大的系统制定攻关计划
4.1 精轧高压系统泄漏攻关
精轧高压系统包含精轧活套，HGC，CVC，工作辊平衡，工作辊锁紧，支撑辊平衡，支撑辊锁紧，入出口导板，主轴，阶梯垫等较多设备的动作，其系统内液压缸总数越300台，且由于生产工艺需求动作频繁，负载较大，导致泄露故障点多，油耗长期高居不下。
在HFI专项治理小组成立前，精轧高压系统平均油耗为10000L/月，占整个产线液压油消耗的1/2，属于产线油耗大户。在HFI专项小组成立后，建立了攻关小组并制定了对应措施：
（1）建立基础数据的收集与分析，对系统近5年消耗数据及设备故障进行汇总分析，出主要突破口；
（2）建立预防性维护体系。充分利用每周停机时间，按照一人负责一台轧机进行泄漏点的排查并做好记录；结合近年来设备故障数据制定详细的设备周期维护项目降低油液异常消耗。现根据多年的设
备维护记录数据及现场设备运行状况制定相应的设备更换周期和检查周期；
（3）建立工厂化维修，通过前期资料收集以及对精轧设备进行分析后，发现精轧弯窜系统以及液压阀台存在较大的泄漏，这与设备老化及维护理念存在密切关系。二热轧精轧弯窜系统是移动块，在长期高负荷下，CVC块与轧机牌坊存在间隙，造成设备偏载，油缸受力不均而引起泄漏。弯窜系统不仅仅影响油耗，同时对产线生产产品的板型，故障时间密切相关。然而精轧弯窜系统中CVC块从投产至今未进行整体更换过，只是对出现漏油的油缸在机更换密封，然而在投产使用13年后，设备磨损量较大，在机更换密封只能解决一时的泄漏问题，而不能从根本上杜绝异常消耗，不能从根本上消除间隙。精轧高压阀台阀块从投产至今也未整体更换过，在长时间时候液压阀，管接头及法兰密封逐步失效，出现大面积渗漏。通过攻关小组的研究，决定整体更换精轧CVC块，整体更换精轧高压阀块。通过一年的努力，现在精轧CVC块及高压阀块渗漏量大大减少。
通过HFI专项治理小组攻关小组成员的努力，与上一年相比，2019年精轧高压系统油耗下降了63%，见下图（图2）所示：
图2 精轧高压系统HFI指数对比图
从上图中可以看出，精轧高压系统HFI指数下降明显，说明添加新油量较少，其循环系统不需要除去原油中较多的杂质，循环系统中循环滤更换次数相比去年明显下降。
4.2 改进油液配送环节
HFI专项治理小组成立后，产线液压油消耗大幅下降，但是全厂生产线较多，液压系统较多，液压油的消耗仍然占比较大，每月平均使用50桶，一年使用600桶。原有的液压油输送方式为国贸公司使用货车桶装输送，通过对配送环节的监控管理发现桶装油存在以下几个问题：
（1）从桶加油至油罐时，油桶内会残留至少2%的油液无法添加至系统中，当冬季气温过低时挂壁损失甚至可以达到5%；
（2）配送成本增加导致油液成本增加，且配送时会存在少量油桶损坏而造成油液浪费的问题；
（3）产线需要请专人进行油液的添加，造成维护成本增加；
（4）桶装油不仅仅增加了油桶的费用，而且增加了油桶回收的费用，同时造成了环境污染。
在与供应商进行多次沟通及协商后，现产线已经成功实现液压油罐装输送，输送量按加入系统的标准流量计计算，直接将油桶2%–5%的挂壁损失消除，同时规定供油厂家和产线维护人员进行跟踪。在加油过程中，产线对油液进行抽样2瓶，一瓶送至我公司专业检验机构进行检验，一瓶由产线进行封存留档。
产线在进行罐装输送后，每次油液检测均为合格，且无油液的浪费，无运输成本，无维保成本，无回收成本，大大降低了产线生产成本。
4.3 改进润滑形式genesis
二热轧精轧机至卷取机的层冷辊道目前采用干油润滑，因该辊道受冷却水侵蚀，切转速高，起停频繁，在使用过程中轴承时常损害，因为被迫提高干油润滑的供油量，辊道下堆积大量润滑脂，造成油耗增加，并造成环境污染和消防隐患。同时由于产线层流辊道润滑管路存在缺陷，其A，B两腔管路布置在操作侧辊道下方，处理空间受限，且上方有层流冷却水喷射以及带钢经过，同时由于两腔管路接头布置位置相差不大，在生产过程中，一旦出现管路接头漏油的现象，无法在机处理，特别是靠里面的管路如果出现渗漏，利用短时间停机无法处理。
鉴于以上原因，借鉴兄弟厂况成功经验，产线通过与设备设计厂进行充分的技术交流后，决定将层流辊道润滑方式改为油气润滑，降低降低润滑脂消耗的同时减少对环境和冷却水的污染，消除火灾隐患，改善辊道的润滑效果。
油气润滑在学术界被称为“气液两相流体冷却润滑技术”，是一种新型的润滑技术，它与传动的单相流体润滑技术相比具有无可比拟的优越性。它成功的解决了干油润滑和油雾润滑所无法克服的难题。现在各大钢厂投入使用后，效果明显，大大延长了摩擦副的使用寿命，改善了现场的环境，降低了油脂
消耗。
在运行半年后，未出现层流辊道因润滑不足而死辊的故障，从现场的环境来看，未出现大面积润滑脂的堆积，消除了安全隐患，以及大大减轻了产线污水的处理。从油脂消耗量来看，目前油气润滑系统使用量不到1桶/月，相比改造前3桶/月来计算，按照每桶3000元的价格来计算，一年降低成本费用至少7.2万元。
4.4 恢复油水分离设备降低油液乳化消耗
设备润滑是防止和延缓零件磨损和其它形式失败的重要手段，润滑介质的管理是设备维护的重要内容之一。润滑介质系统同其他机械系统一样只有得到相应地维护，才能够发挥其最大的润滑保护性能，但是由于工况等原因，润滑系统中常伴有进水现象，其不仅导致油液抗乳化性能下降，同时也造成润滑油极压性能下降导致轴承的损坏和烧毁。热轧油膜润滑系统受工况条件影响容易产生进水，油箱容积多为5–6万升，每年因进水故障导致异常油液消耗多大3万升。
油水分离系统由于投产使用至今已达15年之久，设备老化破损严重，导致无法正常工作。现场系统进水后只能通过定期切换油箱通过重力分水，当进水严重时只能通过清洗油箱、更换新油的方法，通过消耗大量的油液保证设备润滑。
通过对现有设备现状进行分析，设备主要存在以下几个问题：（1）设备内部元件老化导导致系统内油水分离界限不能位于最佳分离界限。通过对油水分离系统整体结构和工作原理进行系统了解和分析，通过理论计算和实际运转情况对原有设备零件作出对应的调整；
丰田卡罗拉最新报价（2）部分感应元件灵敏度下降，导致油水分离系统运行后极不稳定，使用过程中反而造成大量油液外排。
据上述问题，通过商讨和研究后，决定针对油膜、稀油润滑介质油水分离系统进行完善。通过指导现场维护人员对油水分离器设备进行维修和调试，保障设备正常运转。设备维修后，粗轧润滑系统及精轧润滑系统油水分离器均恢复正常，通过对油水分离器的恢
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《装备维修技术》2021年第1期（总第181期）复使用，每年降低润滑油消耗3万升。
5. HFI小组工作效果
HFI专项治理小组成立以来，各区域油耗难点逐一得到解决，
且效果明显。从液压润滑故障时间，油脂消耗量，以及成本效益可
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以明显看出HFI专项治理效果。
下图为2015–2019年液压油消耗情况对比图。
图5.12011–2019年液压油消耗统计
图5.22011–2019年齿轮油消耗统计
从图可以明显看出2019年液压油的消耗相比前几年下降较快，特别是精轧高压系统油耗（红区域）降幅最大。2019年液压油总消耗相比上一年下降了大约45%左右。
mercedes从上图5.2中可以看出2019年齿轮油总消耗相比前几年有下降趋势，2019年相比2018年下降了13%左右。
科研课题：项目编号：99670，项目名称：Z2019005，校企协作建立职业等级评定体系的研究，项目负责人：颜俊。
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