作者：郑晓敏
在连轧生产中，轧机液压油品泄漏检测一直是个难题，其主要原因是液压管路点多面广，泄漏位置隐蔽，轧机冷却水和液压油颜色一致、难以区分，以上因素决定了采用传统的人工目视检查方式检测难度大，并且往往需要停机、停水逐一排查，检查耗时长，会对生产造成不利影响。液压站在不设值班人员的情况下，泄漏往往是在一整箱液压油漏完之时才会被发现，发现时间严重滞后。为了找到泄漏点，还必须重新加油，在油品继续泄漏的情况下才可能发现泄漏点。从开始泄漏到泄漏点的最终确认这一时间段内大量的油品会白白漏掉，既增加了生产成本，又加重了环境污染。
节能降耗、降本增效、建设环境友好型企业既是国家对企业的要求更是企业自身生存和发展的需要。为此，河北科技大学与河北钢铁集团石家庄钢铁有限责任公司科技人员联合开发了液压泄漏在线识别系统。系统通过监测液压油液位下降速度实现对整个液压系统泄漏情况的识别，并利用易泄漏液压支路的管壁温度变化判断是否存在泄漏点，点面兼顾，实现了对整个液压系统油品泄漏情况的在线自动识别。该系统自2012年应用于石钢轧钢生产线至今，工作稳定可靠，报警及时准确，实现了全天候实时在线监测，节油效果明显，经济效益显著。
1 泄漏识别原理
液压系统主要由液压泵、油箱、液压管路、液压控制及执行元件组成。油箱是液压油的存储设备，液压油泄漏会导致油箱液位下降，因此油箱液位下降速度快慢是判断整个液压系统泄漏程度的最直接指标。
液压系统在工作中有能量损失，包括压力损失、容积损失和机械损失，这些损失会转化为热能使液压系统的工作油温升高‘¨。当液压管路发生泄漏时，流经泄漏管路的液压油热能以热传导方式使液压管路管壁温度升高，而且油品泄漏速度越快，管壁温度上升幅度越高。因此可以根据液压管路温度高低能反映管路内油液流动速度快慢这一规律实现对液压易泄漏部位泄漏的识别。
综上，通过总量泄漏识别和易泄漏部位泄漏识别，可以既解决整个液压系统的泄漏识别问题，又解决液压支路的泄漏识别问题。
2 系统硬件组成
2.1 总量泄漏识别
油箱液位检测方式有2种：磁性浮子液位计和连续式测量液位计。磁性浮子液位计底端与油箱底部相连通，根据连通器原理，液位计液面与油箱液面一致，总是浮在液位计液面上的磁性浮子所在位置直接反映了油箱的实际液面。液位计外壁垂直方向等距离安装若干磁敏开关，当磁性浮子位置与磁敏开关位置相平时，磁敏开关产生电信号，该信号将液位信息经导线传至PLC进行程序处理。连续式测量液位计则是对油箱液面位置进行连续检测。
如图l所示，石钢轧钢生产线总量泄漏识别系统由液压油箱、磁敏开关、液位计（带磁性浮子）、PLC等组成。磁敏开关通过屏蔽双绞线连接至PLC的数字量输入模板。
2.2 易泄漏部位泄漏识别
如图2所示，易泄漏部位泄漏识别系统由液压系统各易泄漏支路、测温元件、PLC、人机界面计算机( HMI)组成。测温元件以接触式安装方式安装在易泄漏支路管路的外壁上，并经屏蔽双绞线以四线制方式‘21连接至PLC的模拟量输入模板，PLC与HMI通过网络线路相连。
变化，PLC监测的2个信号变化时间间隔￡若小于允许的泄漏设定时间To，则判定液压系统总体泄漏速度已超出正常范围，系统存在较大泄漏，PLC立即向人机界面计算机发出报警，相应报警信息以文本形式显示在界面上。当液位采用连续式测量液位计测量时，判断系统泄漏的原理与磁敏开关的一致，即可以每隔一段时间（比如几分钟）对液压油的液位数据读取一次，若该时间段内液位下降高度Δh大于允许下降高度则自动产生报警。由于该方式下△hο。可以在软件中设置得很小，因此对系统泄漏的反应更灵敏，识别精度更高，可以在更短的时间内对泄漏事故产生报警。总量泄漏识别方案同样适用于其他流体介质系统的泄漏检测，如稀油润滑站。
3.2 易泄漏部位泄漏识别
经过对石钢公司轧钢厂液压泄漏情况的统计发现：90%以上的泄漏出现在轧机垫块平衡管路，因此将重点放在对平衡管路的泄漏监测上。在全线22架轧机的每一架次的垫块平衡管路外壁上安装1个测温电阻Ptl00，测温电阻采用接触式安装，测温信号接入PLC的模拟量输入模板，采集到的温度在PLC内进行处理。
首先，采用“优化平均值法”确定不泄漏管路的温度基准值：
(1)对测量的温度值进行预筛选，将不在合理温度区间（石钢轧钢厂车间内的年气温变化幅度为-20 -50℃）的测量值判定为无效值，予以剔除，只有有效值参与后续计算。
(2)对各区域、各架次的垫块平衡管路进行分组（6-8架轧机为l组）。由于统计显示，区域内单架次泄漏的几率为90%，2个架次同时发生泄漏的几率约为9%，3个架次同时出现泄漏的几率几乎为0，因此对组内测量温度按大小进行排序后，为了避免测量误差对识别结果的影响，除去2个最大温度和2个最小温度，将剩余的温度值求和后再取平均值，该平均温度即为该区域对应架次不泄漏管路温度基准值。
然后，将各架次平衡管路温度与不泄漏管路温度基准值相比得出温升幅度，再与设定温升幅度进行比较，若高于设定则立即在人机画面上显示报警。
在环境温度20℃时，对轧机平衡管路的泄漏程度、对应的温升幅度、系统反应时间（识别时间）的统计见表l。
如表1所示，当某一架次管路温度比基准温度高3℃（报警门槛值，实际应用时该值可调）时，说明该管路已经存在较大泄漏，系统立即在人机界面上产生红色报警信息，提示维护人员对该架次的平衡管路择时进行检查和处理；如果高于6 c|C（实际应用时可调），则立即产生棕色报警信息，提示该管路已经发生严重泄漏，必须立即停车处理。由此解决了泄漏发现晚和泄漏点查找困难的问题。
各架次液压平衡管路温度在人机界面上以棒图实时显示，如图3所示。即使泄漏量没有达到报警门槛值，点检人员也能够根据棒图显示的温度高低对现场各管路的泄漏情况一目了然，例如，图中显示16号轧机垫块平衡管路温度已超限，画面顶端立即出现报警信息。
4 系统优点和应用效果
总量泄漏识别优点如下：(1)对整个液压系统油品泄漏的监测实现全覆盖，无死角；(2)可根据液压系统规模和生产实际灵活设置监测参数，对不同液压系统的适应性强；(3)该检测方式可用于各种封闭循环液体介质系统的泄漏检测。液压易泄漏部位识别优点如下：(1)采用温升幅度比较法和分组计算判断法，消除了不同季
3 系统功能及实现
3.1 总量泄漏识别
在冶金工业中，一套液压系统要实现完全无泄漏很困难，因此实际应用中一般规定一个允许的泄漏速度。笔者用油箱液位下降高度△h所用时间f与允许时间To相比较来判断整个系统泄漏是否超出正常范围。
如图1所示，若干只彼此间距为△h的磁敏开关安装在液位计外壁上（安装个数根据实际使用情况确定），当系统泄漏造成油箱液面下降时，上下相邻的2个磁敏开关信号状态会依次发节、不同天气状况、不同时段、不同区域分布造成的环境温度不同对泄露识别结果的影响；(2)仅在监测部位使用测温元件，使得投资最少；(3)
测温元件在测温管路外壁安装，不破坏原有结构，实施简便；(4)监测的温度以棒图形式实时显示，表现液压泄漏状况的方式更为直观；(5)根据泄漏程度不同，可实现分级报警。
该系统在石钢轧钢厂已稳定运行2年多，节油率达60%以上，年可增效益128. 25万元，经济效益显著。因其工作稳定可靠、能够全天候实时在线监测、辨识能力强、报警及时准确，所以石钢轧钢厂已经取消了原有的人员巡检，并将其作为液压系统泄漏监测的常规手段。
本液压泄漏在线识别技术于2012年获得2项国家实用新型专利授权，在工业领域装备自动化程度越来越高的今天，应用前景十分广阔，一旦推广应用必将产生良好的经济和社会效益。
摘要：
针对冶金行业缺少行之有效的液压泄漏在线监测手段这一技术难题，开发了液压泄露在线识别系统，通过对液压油品泄漏的总量监测和对易泄漏部位的重点监测，点面兼顾，实现了对整个液压系统油品泄漏情况的在线自动识别。实际应用证明该系统工作可靠，检测结果准确，节油效果显著。
