液壓油污染與檢測的論文

1、淺談液壓油的污染與控制摘要分析了液壓油的作用，污染的原因，以及液壓油被污染后對液壓傳動系統(tǒng)造成的危害，并提出了對液壓油污染的控制措施，以確保液壓系統(tǒng)的正常工作。關鍵詞液壓油 作用污染 檢測 控制前言：液壓設備故障的75%以上是由液壓油的污染造成的。在生產實踐中，液壓油的質量和正確選用往往被人們所忽視，使用液壓油不重質量，會造成液壓泵、液壓閥等元件的大面積過早磨損而喪失工作能力。了解液壓油在液壓設備中的作用，重視液壓油的質量，增強液壓油的污染與防護意識，以及液壓油在不同設備中選用，能極大限度地降低液壓設備的故障發(fā)生率，從而提高企業(yè)的經濟效益。一、液壓油在液壓設備中的作用液壓油作為液壓系統(tǒng)的傳遞介

2、質，實現能量形式的轉換、運動方式的變化，從而達到傳遞和控制作用。液壓油在液壓系統(tǒng)中的具體作用表現在以下幾方面。（1）傳動作用。液壓油具有一定的粘度。液壓油的可壓縮性極小，可近似地認為是不可壓縮液體，液壓油將作用于其上的壓力不變地向各個方向進行傳遞，使執(zhí)行元件產生預定的運動。（2）潤滑作用。在液壓傳動裝置中，形成運動的摩擦偶合面被具有一定強度的液壓油膜隔開，此油膜能夠支承載荷，可以避免或減少摩擦偶合面的直接接觸，達到改善摩擦偶合面的摩擦性能，降低摩擦系數，減輕機件磨損，并降低能量損耗等。（3）冷卻作用。液壓油具有良好的導熱性，能夠及時帶走摩擦偶合面所產生的摩擦熱量，并及時沖走摩擦偶合面所形成的磨

3、屑和污染物等，從而達到降低摩擦偶合面的溫度和減輕機件的磨損等。（4）防腐作用。金屬材料長期暴露在大氣中，金屬表面將遭到腐蝕，結果導致機件表面質量，嚴重危害其使用性能。如將其浸泡在液壓油中，可使金屬表面與水、空氣或其他有害氣體隔開，從而減輕腐蝕。（5）阻尼、減振作用。液壓油具有一定的可壓縮性，能將液壓沖擊能量快速轉變成液壓能，起阻尼、緩沖或減振的作用，從而確保設備和操作人員的安全。二、液壓油污染產生的原因液壓油被污染指的是液壓油中含有水分、空氣、微小固體顆粒及膠狀生成物等雜質。液壓油受到污染常常是系統(tǒng)發(fā)生故障的主要原因。因此，控制液壓油的污染是十分重要的。液壓油液被污染的原因是很復雜的，但大體上

4、有以下幾個方面：1殘留物的污染： 主要指液壓元件以及管道、油箱在制造、儲存、運輸、安裝、維修過程中，帶入的砂粒、鐵屑、磨料、焊渣、銹片、油垢、棉紗和灰塵等，雖然經過清洗，但未清洗干凈而殘留下來的殘留物所造成的液壓油液污染；2侵人物的污染：主要指周圍環(huán)境中的污染物，例如空氣、塵埃、水滴等通過一切可能的侵入點，如外露的往復運動活塞桿、油箱的通氣孔和注油孔等侵入系統(tǒng)所造成的液壓油液污染；還如維修過程中不注意清潔，將環(huán)境周圍的污染物帶入，以粗代細，甚至不用過濾器，過濾器幾年不清洗、濾網不經常清洗、換油或補油時不注意油的過濾、臟的油桶未經過嚴格的清洗就拿來用，從而把污染物帶入。3生成物的污染：主要指液壓

5、傳動系統(tǒng)在工作過程中所產生的金屬微粒、密封材料磨損顆粒、涂料剝離片、水分、氣泡及油液變質后的膠狀物等所造成的液壓油液污染。這些顆粒污物類似于研磨金屬加工面使用的研磨劑，液壓系統(tǒng)中的污染顆粒隨著液壓油的流動而遍布整個系統(tǒng)。當通過泵、缸、閥各液壓元件時，會加劇各摩擦副的磨損，產生出新的污染顆粒，造成惡性循環(huán)，大大降低元件的使用壽命，嚴重地威脅著液壓系統(tǒng)的正常工作。油液分解殘余物及表面活性媒介物等，它們會腐蝕機件，并使元件表面的污物分散到油液中去而難以清除，還降低過濾網附著污物的能力，常常使節(jié)流小孔堵塞。使液壓元件失效造成事故故障。4液壓油中混入的其它油品：不同品種、不同牌號的液壓油其化學成分是不相

6、同的，當液壓油中混入其它油品后，就改變了其化學組成，從而使用其性質也發(fā)生變化。三、油液污染度的評定標準目前，我國工程施工機械行業(yè)對液壓系統(tǒng)油液污染度的評定主要采用以下標準：1我國制定的國家標準GBT1403993液壓系統(tǒng)工作介質固體顆粒污染等級代號，該標準等效采用國際標準ISO“061987。固體顆粒污染等級代號由用斜線隔開的兩個標號組成，第一個標號表示1m1工作介質中大于5斗m的顆粒數；第二個代號表示1ml工作介質中大于15m的顆粒數。2美國NASl638污染等級標準(如下表)。該等級采用“顆粒尺寸分布”表示液壓油的污染程度.該等級采用“顆粒重量”表示液壓油的污染程度(如下表)。四液壓油污染

7、的危害。污染是液壓系統(tǒng)的主要危害，污染物混入液壓系統(tǒng)后會加速零件的磨損、研傷燒傷甚至破壞，引起液壓元件性能早期下降，液壓系統(tǒng)產生故障。由此可見，污染造成的后果是嚴重的。其危害有：1 對系統(tǒng)工作性能的影響由于液壓油中的污染物部分或全部堵塞了液壓元件的節(jié)流孔或縫隙，就改變了液壓系統(tǒng)的工作性能，引起動作失調，甚至系統(tǒng)完全失靈。如壓力閥的壓力產生隨機漂移。當污染物顆粒嵌入閥芯滑動面間，使移動阻力增大，反應遲鈍，動態(tài)響應速度變慢，嚴重時閥芯被卡牢。在液壓油固體污染物中，金屬顆粒約占75% ，塵埃約占15% ，其他雜質如氧化物、纖維、樹脂等約占10% 。磨損使閥的泄漏增加，造成控制閥流量放大系數及控制靈敏

8、度下降，使泵、馬達、液壓油缸的容積效率降低，控制系統(tǒng)剛性減小等。2 對液壓元件的影響液壓元件工作性能的下降與顆粒污染物的數量、大小、形狀、密度和硬度等有關。其中數量、大小、硬度起主要作用。液壓油中固體顆粒污染物使泵的運動件表面磨損加劇，刮傷、咬死，泵的效率降低，故障頻繁壽命縮短。如某注塑機的葉片泵產生噪聲大、溫升高和壓力波動大等故障。經分解檢查，發(fā)現轉子端面、配油盤磨損嚴重，定子工作面則完全磨壞。閥類元件的共同特點是閥芯和閥體配合精密，間隙很小，帶有硬度的固體顆粒物一旦嵌入滑動面中，使閥芯移動困難或卡牢，磨損加劇閥口密封被破壞而產生故障。伺服閥污染敏感性試驗表明：每100mL油液中，直徑1-

9、5m的顆粒超過25-500萬個時，伺服閥將完全失去功能。液壓油中固體顆粒污染物會加速液壓油缸密封裝置的損壞，使缸運動表面拉傷、磨損、導致內外泄漏增加，推力不足或動作不穩(wěn)定，爬行、速度下降，產生異常的響聲與振動等故障。液壓油污染到一定的程度后，會引起濾油器網眼堵塞，液壓泵吸油困難而產生氣蝕、振動和噪聲。堵塞嚴重時，會因壓力降過大而將濾網擊穿，完全喪失過濾作用，造成惡性循環(huán)。3.液壓油油劣化變質對元件的影響 液壓油劣化變質后粘度和防銹性能降低，油液乳化，消泡性降低，低溫流動性變差，有效使用時間縮短。引起液壓油變質的原因很多，如蒸發(fā)、氧化、污染、混入異種油等。其中氧化是主要的因素，而節(jié)流口棱邊發(fā)熱，

10、工作油溫太高是液壓油氧化的重要原因。系統(tǒng)工作油溫達到65OC以上時，液壓油的氧化速度加快。油溫每增加10OC ，氧化作用增加一倍。另外油中混入水分或異種油都會引起油液變質。 變質后的液壓油對元件的機械效率、容積效率等性能以及壽命等都有很大影響。例如，褐色膠狀懸浮物會把節(jié)流（阻尼）孔堵死或使閥芯膠著，使動作失靈。五、液壓油污染的測定方法液壓油中的污染物包括：液體污染物(如水分)、氣體污染物(如空氣)和固體顆粒污染物，其中油液中的固體顆粒污染是引起系統(tǒng)失效的主要原因?，F主要對其測定方法進行討論：1重量分析法。按照SAE ARP785標準，使100ml液壓油樣品通過微孔尺寸為08斗m的濾紙以阻留污染

11、物，然后將污染物烘干后在精密天平上稱出顆粒的總重量，依標準定出污染度等級。這種方法可以反映液壓油中污染物的總量，但無法核查污染物粒子的尺寸大小及分布情況，適用于液壓油日常性的性質管理場合。2自動粒子計數法。其原理是利用光源照射壓油樣品，液壓油中污染物顆粒在光電傳感器上投影所發(fā)出的脈沖信號來測定液壓油的污染度。測得的信號與標準顆粒產生的信號相比較，就可以算出液壓油樣品中污染物顆粒的大小與數量。這種計數法使用的自動粒子計數器是按照IS04402規(guī)定的分度法核準的儀器，常用的有電感式、光散射式、遮光式3種，其中以美國H認C系列最為著名。3顯微鏡計數法。將100ml液壓油樣品進行真空過濾，把得到的顆粒

12、經溶劑處理后，放在顯微鏡下查出其尺寸大小及數量，從而推測油液的污染原因。這種方法可定量比較固體污染物的尺寸及數量，近似評定NAs513級。4光譜分析法。常用原子吸收光譜儀或等離子體發(fā)射光譜儀，檢測液壓油中磨損金屬和非金屬硅、硼等元素的濃度。這種方法的測試精度高，但儀器價格較高，而且不能分析大于5恤m的顆粒。5鐵譜分析法。鐵譜分析法可以檢測一般光譜儀不能檢測的大粒(1陸m一250斗m)磁性顆粒。鐵譜儀能分析磨粒形態(tài)、大小和成分，并能測定磨粒的濃度值或在譜片上覆蓋的面積百分比。鐵譜分析的缺點是無法檢測非磁性污染物(鋁、青銅、黃銅、鉻和硅等)。六、.液壓油污染的控制由于液壓油液被污染的原因比較復雜，

13、液壓傳動系統(tǒng)在工作過程中液壓油液又在不斷地產生污染物，因此，要徹底地防止污染是很困難的。為了延長液壓元件的使用壽命，保證液壓傳動系統(tǒng)的正常工作，應將液壓油液的污染程度控制在一定的范圍內。一般常采取如下措施來控制污染：1消除殘留物污染：液壓系統(tǒng)組裝前后，必須對零件進行嚴格的清洗。2減少外來的污染：為了減少液壓系統(tǒng)的污染源，改善設備的運轉環(huán)境，加強粉塵治理，減少工作現場的粉塵。油箱通大氣處要加空氣濾清器，向油箱灌油應通過過濾器，維修拆卸元件應在無塵區(qū)進行。3濾除系統(tǒng)產生的雜質：根據系統(tǒng)和元件的不同要求，分別在泵的吸油口、壓力管路、泵的吸油管路、回油管路、伺服閥或調速閥的進油口處，按照要求的過濾精度

14、，設置過濾器，選用過濾器時還要考慮納垢能量。在精度相同的情況下，應盡量選用濾油面積大的過濾器。在需要時，還可以增設外循環(huán)過濾系統(tǒng)（此時n可選用大些）從而使系統(tǒng)的污染物控制等級得到提高；應定期檢查過濾器的濾網有無破裂，若有破裂要及時更換，對變質油和清潔度超標油禁止使用，油箱內壁一般不要涂刷油漆，以免油中產生沉淀物質，為防止空氣進入系統(tǒng)，回油管口應在油箱液面以下，液壓泵和吸油管應嚴格密封。應根據需要，在系統(tǒng)的有關部位設置適當精度的過濾器，并且要定期檢查、清洗或更換濾芯。4控制液壓油液的工作溫度：在沒有特定要求的情況下，可有限考慮選用體積式調速回路，此種調速回路溫升小、效率高；用擴大油箱容量和通風自

15、然冷卻來緩解油溫的升高；另外還可以采用雙油箱結構方案，以實現不同溫升情況下的油溫調節(jié)；當系統(tǒng)功率損失較大，發(fā)熱量大而結構又不允許有較大的油箱容量的情況下，可采用冷卻器進行強制冷卻；5加強液壓系統(tǒng)的維護保養(yǎng)和管理（1）選擇合適的液壓油。要根據液壓系統(tǒng)的特點和使用環(huán)境，選擇合適的液壓油，首先要求具備合適的粘度、合適的固體顆粒污染等級，其次，要考慮液壓油的抗氧化性、抗乳化性及是否有耐磨添加劑等，此外，還需考慮液壓工作介質與元件金屬材料及其密封材料的相容性。（2）加強油品管理。為保證出庫油品的質量，必須定期對庫存油料進行取樣化驗。新油入庫時應化驗，不合格的油品不準入庫；油應妥善保管；建立液壓設備“用油

16、卡”；油液轉筒或注入時應過濾；并注意油筒、注油口、漏斗口等容器的清潔。（3）定期清洗濾芯、油箱、管道和元件內部的污垢，定期更換濾芯。建立液壓系統(tǒng)一級保養(yǎng)制度；（4）通過檢查油質來確定是否該換油。因為不同的液壓油的使用壽命不同，同一種液壓油在不同的設備、不同的環(huán)境、不同的維護條件下，使用期限相差很大。常用來檢測液壓油污染度的方法有以下幾種：鐵譜分析法（此方法無法檢測非磁性污染物）、光譜分析法（此法不能分析大于5um的顆粒）、重量分析法（此方法無法核查污染顆粒的尺寸大小及分布）、自動顆粒計數法（可以直接讀出顆粒的尺寸大小及分布）。前面這些方法在某些場合，如野外和生產現場就受到限制，這些場合可使用便攜式污染測量儀來檢測。如DCA數顯式污染報警儀、CM20測試儀、KLOTZ污染檢測儀、PFC200顆粒計數器、PCM100污染度檢測儀。若沒有這些儀器，可采用目測法和比色法。目測法就是通過看油的顏色、嗅油的味道、摸油液的光滑度來估測液壓油的污染程度。也可用兩只潔凈透明的玻璃瓶，一只裝待測的液壓油，另一只裝新的液壓油，將兩只瓶子對著太陽看，來估計液壓油的污染度。比色法是指將一定體積油樣中的污染物用濾紙過濾出來，然后根據濾紙顏色來判斷介質污染程度。具體方法：取同數量使用油和同號純油各少許，分離滴在濾紙上，過一定時間后，比較兩種濾紙的顏色，從而確定油液污染程度和確定是否換油。換油時要清