液壓系統(tǒng)油液的污染與控制技術(shù)-論文

PAGEPAGE20液壓系統(tǒng)油液的污染與控制技術(shù)1.概述提高各類機(jī)械的使用性能，延長(zhǎng)壽命、降低故障和能耗是我們各類技術(shù)人員不懈的努力方向。當(dāng)前性能優(yōu)良的各種工程機(jī)械在我國(guó)各項(xiàng)建設(shè)中都起著重要的作用，但是經(jīng)常發(fā)生的各種故障和工作失效也都在苦惱著各使用部門，使之不能稱心如意的按期完成任務(wù)并取得理想的經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)資料介紹，在以液壓能源為驅(qū)動(dòng)力的各類機(jī)械中，有40%的故障是因液壓系統(tǒng)出現(xiàn)的，而在液壓系統(tǒng)中有70%以上的故障是因液壓油的污染造成的；從這一比例關(guān)系看，液壓油的污染問題已成為液壓技術(shù)發(fā)展的主要障礙，近些年國(guó)內(nèi)外的工業(yè)界對(duì)液壓油的污染研究和如何控制已做過大量工作，使液壓系統(tǒng)的污染控制在不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)展成為一項(xiàng)邊緣技術(shù)。它包括污染物的分析和檢測(cè)；控制污染物的來源；減少污染物的生成；油液中污染物的凈化；提高元件的污染耐受度；制定污染控制的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)等等。下面著重分析各類污染物的性質(zhì)、危害以及如何控制等方面，并提出開展污染控制工程的設(shè)想。2.污染物及其性質(zhì)系統(tǒng)工作中不需要的物質(zhì)，并對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生有害的作用，統(tǒng)稱為污染物；根據(jù)其存在的形式，可分為固態(tài)污染物（如：金屬粉末、礦粉、塵埃、各種氧化物以及各種微生物。）、氣態(tài)污染物（如：空氣、氯氣、二氧化碳等）和液態(tài)污染物（如：水、溶劑）。污染物的上述三種狀態(tài)在環(huán)境改變時(shí)，可能相互轉(zhuǎn)化，這些污染物在有機(jī)械力作用時(shí)也能產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。2.1固態(tài)污染物——固體顆粒固體顆粒是引起機(jī)械磨損的第一因素，也是污染控制研究的主要對(duì)象，世界各國(guó)都有廣泛研究，總結(jié)起來有如下幾個(gè)特性：a.細(xì)微性我們所研究的固體顆粒是以微米為計(jì)量單位的物質(zhì)，圖2.1-1是放大500倍的尺寸直觀圖。2μm的顆粒也是研究的重要對(duì)象。肉眼可見的最小顆粒尺寸為40μm，一些不同類型的微小固體顆粒尺寸范圍見表2﹒1-1。表2.1-1一些顆粒的尺寸范圍物質(zhì)尺寸μm物質(zhì)尺寸鹽面顆粒100可可粉顆粒8～10頭發(fā)直徑70紅細(xì)胞8白細(xì)胞25細(xì)菌2滑石粉顆粒10塵埃顆粒＜74b.沉降性存在于油液中的固體顆粒都受到三種力的作用，一是重力，二是擴(kuò)散力，三是浮力；當(dāng)重力大于浮力和擴(kuò)散力時(shí)，就會(huì)自然下沉，稱為沉降性，影響沉降性的因素有：顆粒密度、尺寸、形狀、油液的粘度以及力場(chǎng)等，在重力場(chǎng)的作用下，顆粒越小，粘度越大，越不易沉降，但在離心力場(chǎng)的作用下，可以分離。c.聚集性細(xì)顆粒粘結(jié)或聚集成團(tuán)塊的現(xiàn)象，在許多過程中都可能出現(xiàn)，在大多數(shù)情況下是不利的：例如，在顆粒的分細(xì)、混合、分散、分類、傳輸和測(cè)量等過程中不希望有顆粒聚集的情況，僅在極少情況下利用聚集作用來形成大顆粒。顆粒尺寸是顆粒聚集的重要因素。尺寸小的顆粒聚集作用大。因而聚集現(xiàn)象常從小顆粒開始，然后發(fā)展到大顆粒。據(jù)發(fā)現(xiàn)，在油箱內(nèi)經(jīng)過10微米濾油器過濾的油液，密封儲(chǔ)存后，會(huì)“生長(zhǎng)”出50至100微米的顆粒。顆粒結(jié)塊的原因主要是顆粒表面吸收了一層聚合物的膜，由自由酸殘余的極性結(jié)合，使小顆粒結(jié)合在一起。一般5微米以下的顆粒結(jié)合的趨勢(shì)較大。液體受到振動(dòng)時(shí)會(huì)加速小顆粒的結(jié)合。例如，在運(yùn)輸過程中或受到聲波和振動(dòng)等，都可能導(dǎo)致明顯的結(jié)合現(xiàn)象。因此從油罐中取得的新油，在使用前的過濾是很有必要的。d.吸附性如同墻壁落灰一樣，油液在系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)時(shí)污染物也會(huì)附著在壁面上，并逐漸增厚，當(dāng)受到外界振動(dòng)沖擊后會(huì)一起脫落，造成集中污染。它比分散污染更為有害，甚至是致命危害。e.磨損性污染顆粒的硬度對(duì)被污染系統(tǒng)的磨損有著密切的關(guān)系，在污染控制中，常把硬度視作抵抗表面擦傷的能力。內(nèi)森（Nathan）等人提出了污染物硬度與表面擦傷磨損之間的關(guān)系式：式中V——磨損體積K——磨損常數(shù)L——施加的載荷I——滑動(dòng)距離Pm——流動(dòng)壓力（與磨損表面的延展性有關(guān)）Ha——顆粒有效硬度H——表面有效硬度。從式中可知，如果顆粒的硬度等于或小于表面的硬度，表面的磨損量就很小。此式可用來由已知的一種顆粒產(chǎn)生的磨損量推算另一種顆?？赡茉斐傻哪p量。當(dāng)然，這是在假定二種顆粒的尺寸分布相同的條件下計(jì)算的。例如，當(dāng)材料表面的Mohs硬度Ha=4.0時(shí)，氧化鐵顆粒（Ha=5.5）對(duì)表面產(chǎn)生的磨損量為硅砂（Ha=7.0）的56.9%（假定二種顆粒的尺寸分布相同），即式中：W—氧化鐵顆粒對(duì)表面磨損量與硅砂磨損量的比值；Vi—氧化鐵顆粒對(duì)材料表面的磨損量；Vs—硅砂對(duì)材料表面的磨損量。被磨損下的顆粒在油液循環(huán)時(shí)又成為磨損顆粒，循環(huán)往復(fù)會(huì)越來越多，我們稱之為鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，必須設(shè)法消除。因?yàn)樵谀p過程中同時(shí)產(chǎn)生高溫，被磨損下來的顆粒得不到清除，很快就會(huì)發(fā)生類似集中污染，大量顆粒同時(shí)磨損，熱量來不及散發(fā)，導(dǎo)致磨擦副（如，軸瓦突然抱死）的故障。固體顆粒硬度見表2.1-2表2.1-2固體顆粒硬度顆粒莫式（Mosh）硬度產(chǎn)生原因金剛石9—10加工磨屑大切屑4—7加工切屑硅砂7環(huán)境火山灰6.5環(huán)境磨損硬金屬4—7系統(tǒng)生成金屬氧化物（特別是AL2O3）高達(dá)9系統(tǒng)生成鎢4.5系統(tǒng)生成鈷2.5系統(tǒng)生成鈦3.5系統(tǒng)生成只有當(dāng)顆粒硬度大于金屬表面硬度時(shí)，才能對(duì)金屬表面產(chǎn)生磨損；反之，顆粒硬度小于金屬表面硬度時(shí)，對(duì)金屬產(chǎn)生的磨損作用是很小的。f.催化作用油液中的水和空氣，以及熱能是油液氧化的必要條件，而油液中的金屬微粒對(duì)油液氧化起著重要的催化作用。試驗(yàn)研究表明，當(dāng)油液中同時(shí)存在金屬顆粒和水時(shí)，油液的氧化速度急劇增快，鐵和銅的催化作用使油液氧化速度分別增加10和30倍以上。g.尺寸分布和污染度等級(jí)顆粒尺寸分布是指一群顆粒中，每種尺寸的顆粒數(shù)量。不同的系統(tǒng)，不同的工作條件，不同的凈化措施所導(dǎo)至的分布各不相同，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的損害也相差很大。美國(guó)宇航協(xié)會(huì)1964年制定的NAS1638污染度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的ISO4406污染度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)在世界范圍內(nèi)得到廣泛認(rèn)可。表2.1-3是NAS1638—1964，是規(guī)定在100mL油液中，不同污染度等級(jí)所含不同尺寸段的固體顆粒數(shù)。各不同尺寸段的最大固體顆粒數(shù)的分布與ACFTD細(xì)粉塵分布規(guī)律很接近。見表2.1-3表2.1-3NAS1638-1964每100mL中含不同尺寸的固體顆粒個(gè)數(shù)?；贏CFTD（個(gè)）顆粒尺寸（μm）等級(jí)0001234567891011125—151252505001000200040008000160003200064000128000256000512000102400015—252244891783567121425285057001140022800456009100018240025—50481632631262535061012202540508100162003240050—100123611224590180360720144028805760＞10000112481632641282565121024經(jīng)過多年的實(shí)際使用后，在吸收ISO4406優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)NAS1638—1964進(jìn)行了修改，于1999年晉升為美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)AS4059-1999，然后2001年又修改為AS4059D-2001的最新版本，如表2.1-4 表2.1-4，AS4059D-2001（ACFTD） 顆粒數(shù)/100ml級(jí)000000123456789101112＞119539078015603120625012500250005000010000020000040000080000016000003200000＞57615230460912202430486097301950038900779001560003110006230001250000＞15142754109217432864173034606920139002770054400111000222000＞25351020397615230661212202450490098001960039200＞5011247132653106212424848170033906780＞100000112481632641282565121020級(jí)000＞1195＞576＞1514＞253＞501＞1000該標(biāo)準(zhǔn)吸收了ISO4406的優(yōu)點(diǎn)，又保留了NAS1638-1664的使用習(xí)慣，理論上分析，該標(biāo)準(zhǔn)比較完整。但是在實(shí)際使用中，依據(jù)當(dāng)前的設(shè)備精度水平，仍以＞5μm尺寸確定污染度等級(jí)為合理，所以在GJB420A-1999中明確提出，以＞5μm尺寸的數(shù)量確定污染度等級(jí)，也便于統(tǒng)一要求。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO4406-1991，見表2.1-5等級(jí)編碼0.91234567顆粒數(shù)/mL0.0025~0.0050.01~0.020.02~0.040.04~0.080.08~0.160.16~0.320.32~0.640.64~1.3等級(jí)編碼89101112131415顆粒數(shù)/mL1.3~2.52.5~55~1010~2020~4040~8080~160160~320等級(jí)編碼1617181920212223顆粒數(shù)/mL320~640640~13001300~25002500~50005000~1000010000~2000020000~4000040000~80000表2.1-5ISO4406-1991（基于ACFTD）個(gè)數(shù)/ml1999年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織修訂了自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，由原來用ACFTD粉塵校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)ISO4406-1991改為用ISOMTD粉塵校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)ISO11171-1999（國(guó)標(biāo)GB/T18854-2002等效移植）。顆粒尺寸由最大直徑改為等效投影面積的當(dāng)量直徑。新標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試數(shù)據(jù)更加真實(shí)，并且已被“美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)學(xué)會(huì)”NIST認(rèn)證。ACFTD粉塵將停止生產(chǎn)。規(guī)定今后凡用自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器檢測(cè)的，都用經(jīng)NIST認(rèn)證的新標(biāo)準(zhǔn)。粒徑尺寸μm后加當(dāng)前仍是新舊標(biāo)準(zhǔn)混用階段，將逐步過度到新標(biāo)準(zhǔn)。為便于對(duì)照兩種標(biāo)準(zhǔn)方法顆粒直徑表示尺寸對(duì)比，見表2.1-6表2.1-6ACFTD校準(zhǔn)尺寸與ISOMTD校準(zhǔn)等效尺寸對(duì)比原ACFTD粉塵表示的最大直徑＞1μm＞5μm＞15μm＞25μm＞50μm＞100μmISOMTD（NIST）等效投影直徑這就說明，用ACFTD校準(zhǔn)＞1μm的數(shù)量，相當(dāng)于用ISOMTD校準(zhǔn)＞4μm的數(shù)量；同理＞5μm相當(dāng)于＞6μm，＞15μm相當(dāng)于＞14μm依此類推。如果現(xiàn)在仍然用NAS1638標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試的（即ACFTD校準(zhǔn)）所得數(shù)據(jù)為5-15μm，15-25μm，25-50μm，50-100μm，＞100μm五個(gè)尺寸段的等級(jí)，與NIST校準(zhǔn)得到的數(shù)據(jù)：6-14μm，14-21μm，21-38μm，38-70μm，＞70μm五個(gè)尺寸段的等級(jí)結(jié)果是相近的。2.2空氣污染液壓油中溶解空氣是不可避免的，因無論是在生產(chǎn)過程和應(yīng)用過程中都無法做到與空氣隔絕。液壓油中空氣溶解量是依壓力和溫度的不同而不同，在1個(gè)大氣壓條件下，礦物油飽和溶解度約為體積的9—10%，不同氣體在礦物油中的溶解度見表2.1-7。表2.1-7氣體在四種礦物油中的溶解度（%）氣體溫度℃油ABCD平均氮?dú)?07.767.807.597.597.69407.907.957.787.787.85608.378.268.178.158.24808.358.448.478.578.46氧氣2014.714.914.514.4314.634014.414.313.914.114.186014.214.113.313.713.838013.313.813.313.813.55空氣209.569.399.139.149.31409.509.469.169.339.36609.629.459.519.419.50809.739.649.649.689.67隨著壓力的增加，各種液體飽和溶解度都是呈線性的增加（如圖2.1-2），同時(shí)又隨溫度的降低而不同程度的減小。正因如此，在系統(tǒng)中，不同位置壓力是不同的，隨著壓力的降低，超過飽和溶解度的空氣就會(huì)逸出成游離態(tài)，而當(dāng)壓力升高時(shí)又溶解，所以空氣在系統(tǒng)中有時(shí)溶解有時(shí)逸出，這種時(shí)隱時(shí)現(xiàn)的變化過程對(duì)系統(tǒng)有很大的危害，是系統(tǒng)中的頑癥。2.3水污染液壓系統(tǒng)難免在不同程度上存在著水份。水可以溶解在油中（稱為溶解水），也可以自由狀態(tài)存在于油中（稱游離水）。自由狀態(tài)水可以是沉淀水或乳化液。沉淀水由長(zhǎng)期靜止的水珠形成，存在于液體的底部或頂部，這取決于它們的比重。對(duì)礦物油，水一般沉淀于底部，對(duì)磷酸酯或含氯碳?xì)浠衔锏群铣梢?，則浮于頂部。在充分?jǐn)噭?dòng)的情況下，如通過泵的多次循環(huán)，水與液體可組成乳化液。乳化液的穩(wěn)定性決定于液體的性質(zhì)和狀態(tài)，液體粘度越大，與水的乳化液越穩(wěn)定。表面活性添加劑及污染物的存在，可使油包水類型的乳化液很緊密，從而減慢破乳化的速度。乳化液的離析傾向與液體的表面張力有關(guān)，液體的表面張力越高（高于35達(dá)因/公分），破乳化性越好；表面張力越低（低于25達(dá)因/公分），就可能存在永久性乳化液。添加劑和破乳劑對(duì)乳化液的持久性影響很大。氧化物和顆粒狀污染物可增加乳化液的持久性，可溶性氯化物等破乳劑可使乳化液加速離析。石油基油液與水接觸或在潮濕的環(huán)境下可吸收微量的水氣。吸水程度與液體基本成份及所用的添加劑有關(guān)。在正常環(huán)境下，經(jīng)過8周可達(dá)到飽和量。幾種常用油的含水飽合度a﹒液壓油200～400ppm(0.02～0.04%)b﹒潤(rùn)滑油200～750ppm(0.02～0.075%)c﹒變壓器油30～50ppm(0.003～0.005%)為減少水對(duì)油液產(chǎn)生的危害，應(yīng)盡可能減少油液中的水份，應(yīng)控制在飽和溶解度以下，油對(duì)水的溶解度是隨溫度的升高而增加，圖2.1-3一種透平油的溶解度隨溫度的變化曲線。3各種污染物對(duì)液壓系統(tǒng)的危害3.1固體顆粒污染的危害油液污染是引起各種機(jī)械壽命縮短和工作故障的主要因素。據(jù)前蘇聯(lián)統(tǒng)計(jì)資料，在100次飛機(jī)失事中，有20起是由于液壓系統(tǒng)污染引起的；污染的危害主要表現(xiàn)如下：3.1.1運(yùn)動(dòng)件表面磨損引起功能失效a.液壓泵和液壓馬達(dá)功能失效高速運(yùn)轉(zhuǎn)中的配油盤與轉(zhuǎn)子、柱塞與柱塞孔、滑靴與滑履等部件，都是在大載荷、小間隙條件下工作，油中的固體污染物可破壞油膜，劃傷運(yùn)動(dòng)表面。不但潤(rùn)滑性變壞，同時(shí)又生成大量金屬顆粒，鏈鎖反應(yīng)，惡性循環(huán)，造成出口壓力降低，回油量加大，效率降低，發(fā)熱量加大，導(dǎo)致功能失效。b.齒輪齒面磨損引起失效各種齒輪在工作中是滑動(dòng)和滾動(dòng)同時(shí)存在，而齒輪的主要工作狀態(tài)是重載、薄油膜，大于油膜厚度尺寸的固體污染物又都能進(jìn)入齒面接觸區(qū)，造成齒面的劇烈磨蝕，硬度大的顆粒劃傷更為嚴(yán)重；此外，重載摩擦的瞬時(shí)高溫可使齒面產(chǎn)生凹痕，反復(fù)工作使表面疲勞破壞，引起機(jī)械失效。c.其他元件表面破壞各種類型的運(yùn)動(dòng)件如軸承、油缸筒、閥類以及密封裝置等，都會(huì)因油液污染并在高壓、高溫和高速條件下不斷破壞工作表面，到一定程度引起功能失效。d.密封膠圈的破壞膠圈是流體系統(tǒng)不可缺少的密封裝置，密封件的壽命與油液固體污染度息息相關(guān)，污染度越高，固體顆粒嵌入膠圈摩擦面的機(jī)會(huì)越多，造成膠圈被劃傷、剝落，也對(duì)運(yùn)動(dòng)件表面產(chǎn)生磨蝕，產(chǎn)生新的污染物。溫度越高，對(duì)膠圈的損壞越大，漏油量增大，溫度升高，效率降低，產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，加速磨損。3.1.2金屬顆粒促進(jìn)油液氧化變質(zhì)由于油液中進(jìn)入水份和空氣，可引起油液乳化，也可產(chǎn)生微生物和膠質(zhì)狀物質(zhì)，更易引起酸堿度的變化，尤其是在某些金屬微粒的作用下產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，還可能產(chǎn)生偶發(fā)故障。a.運(yùn)動(dòng)件被卡死破壞油膜，增大摩擦力引起油液發(fā)熱燒結(jié)而剪斷液壓泵柱塞頭，使液壓泵瞬間失效，系統(tǒng)失去工作能力；也有因銹蝕引起電磁閥的滑閥卡死而不能換向，造成飛機(jī)在空中放不下起落架的嚴(yán)重故障。b.堵塞網(wǎng)孔因油液變質(zhì)生成微生物和各種膠狀物質(zhì)，可堵塞各類濾油器的網(wǎng)孔，造成濾油器功能提前失效；尤其是最后機(jī)會(huì)油濾失效后，可引起微孔被堵塞，或者是伺服閥的噴嘴擋板被堵塞，造成伺服控制系統(tǒng)失去控制功能，釀成嚴(yán)重后果。c.油液粘度變化粘度是液壓油的重要指標(biāo)，要求能滿足低溫條件下順利起動(dòng)，也可以保證高溫條件下的潤(rùn)滑性能，在水、空氣和金屬微粒的作用，破壞了油液的理化性能，也破壞了油液的粘度指標(biāo)，無法滿足高、低溫條件下的工作需要。d.油液酸值的增加酸值是液壓油的重要指標(biāo)，嚴(yán)格的限制在一定范圍內(nèi)；例如，YH-12航空液壓油新油酸值小于0.05mgKOH/g，而換油指標(biāo)為0.2～0.3mgKOH/g，酸值增加以后，會(huì)對(duì)系統(tǒng)的附件產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕。3.1.3固體顆粒污染的試驗(yàn)結(jié)果在系統(tǒng)中存在與配合間隙尺寸相當(dāng)?shù)墓腆w顆粒，直接進(jìn)入配合面，橋接于兩配合面之間，引起嚴(yán)重磨損。美國(guó)玻爾公司將與元件間隙尺寸相當(dāng)?shù)墓腆w顆粒清除掉，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生良好的結(jié)果。見表3-1表3-1，與配合間隙尺寸相當(dāng)?shù)墓腆w顆粒凈化后的效果元件效果泵/馬達(dá)泵和馬達(dá)的壽命提高4～10倍液壓傳動(dòng)元件壽命提高4～10倍閥各種閥的壽命分別提高5～300倍滾子軸承疲勞壽命延長(zhǎng)50倍徑向軸承疲勞壽命延長(zhǎng)10倍油液延長(zhǎng)油液壽命，降低油液成本世界各研究機(jī)構(gòu)在進(jìn)行研究污染度對(duì)壽命的影響時(shí)，所給出的研究結(jié)果差異很大，主要是因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境、污染物成份以及顆粒硬度等因素不同。一般來說（以NAS1638標(biāo)準(zhǔn)），污染度降低一級(jí)，壽命延長(zhǎng)一倍，反之亦然。假定使用污染度為7級(jí)的油液，機(jī)器壽命為10年，同樣是這臺(tái)機(jī)器將污染度降低幾級(jí)壽命就有驚人的變化，如表3-2：表3-2油液污染度與機(jī)器壽命的關(guān)系污染度NAS1638，級(jí)11975壽命，年0.632.510403.2水污染的危害水對(duì)液壓系統(tǒng)的危害也是相當(dāng)嚴(yán)重，它可使油液粘度下降，破壞油膜，引起嚴(yán)重的機(jī)械磨損；可產(chǎn)生酸性物質(zhì)，增加油液的酸值，對(duì)系統(tǒng)增加腐蝕；在低溫下，游離水常以冰塊形式存在，會(huì)引起運(yùn)動(dòng)件被卡住；水的含量超過300ppm就可以引起碳素鋼或合金鋼生銹，造成滑閥被卡死，操縱系統(tǒng)無法正常工作，現(xiàn)實(shí)中發(fā)生過因水污染飛機(jī)起落架放不下的故障。液壓油中含水量的不同，對(duì)軸承壽命的影響，美國(guó)TimkenBearing公司的試驗(yàn)結(jié)果見圖3-1：*取自：“MachineDesign”July86，“HowDirtAndWatertEffectBearingLife“byTimkenBearingCo.水和金屬對(duì)油液氧化加速的影響，美國(guó)Pall公司的數(shù)據(jù)見表3-3。

表3-3有金屬顆粒時(shí)水對(duì)氧化的影響序號(hào)金屬顆粒水小時(shí)酸值變化*1無無3500+02無有3500++0.733鐵無3500++0.484鐵有400+7.935銅無3000+0.726銅有100+11.03*當(dāng)酸值超過0.5時(shí)，表示油質(zhì)惡化。試驗(yàn)結(jié)果說明，在油液中含有銅和鐵金屬微粒時(shí)（這也是不可避免的）只要有水的存在，油液的酸值可迅速增加到不可容忍的指標(biāo)。3.3空氣污染的危害空氣對(duì)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的危害，各種文獻(xiàn)資料中也多有論述，但在工程實(shí)踐中往往被人們所忽視；空氣在液壓油中也是兩種狀態(tài)存在，一是溶解在油中，一是以游離狀態(tài)存在；以游離狀態(tài)存在對(duì)系統(tǒng)的破壞最為嚴(yán)重；它可降低油液的彈性模量，引起系統(tǒng)工作響應(yīng)遲緩；引起油液氧化而變質(zhì)；引起氣穴使泵打不出油而干磨擦；氣泡迅速被溶解的壓縮過程產(chǎn)生高溫爆炸，不但可大量生熱引起油溫升高，還由于爆炸力的大小難于計(jì)算和測(cè)試，此額外的作用力在油泵設(shè)計(jì)中往往被忽略，從而引起油泵配油系統(tǒng)的氣蝕，加速配油盤破裂等。僅以飛機(jī)液壓系統(tǒng)為例，論述空氣污染對(duì)系統(tǒng)的危害。3.3.1降低油液的彈性模量當(dāng)油液中有游離氣體存在時(shí)，就大幅度降低油液的彈性模量。例如：液壓油在無游離氣體時(shí)彈性模量平均值為1510MPa，如果夾雜空氣，油液的彈性模量會(huì)降到353MPa以下，能造成系統(tǒng)響應(yīng)遲緩，工作不穩(wěn)定，會(huì)影響飛機(jī)操縱的跟隨性，尤其是自動(dòng)化程度很高的第四代戰(zhàn)機(jī)，要求高機(jī)動(dòng)性，快速響應(yīng)，如果出現(xiàn)跟隨性不好，又是低空飛行時(shí)，會(huì)引起飛行員驚恐，甚至可造成機(jī)毀人亡的事故。由于液壓彈性增大，影響操縱力的穩(wěn)定，迂有復(fù)合操縱，大流量條件下工作，瞬間有氣泡析出，更容易產(chǎn)生操縱不到位的情況，對(duì)于全電傳自動(dòng)操縱影響更大。由于這一故障的發(fā)生是隨機(jī)的，有太多的不確定性因素，造成故障現(xiàn)象不易再現(xiàn)，也為故障分析工作造成困難。以至于長(zhǎng)期存在的問題但一直被忽略。3.3.2產(chǎn)生氣蝕當(dāng)系統(tǒng)的油液由低壓區(qū)進(jìn)到高壓區(qū)時(shí)，氣泡會(huì)瞬間被壓縮破滅，此時(shí)產(chǎn)生的局部高溫和高壓沖擊，造成元件表面惡化和劇烈振動(dòng)，氣泡破裂會(huì)產(chǎn)生巨大的沖擊力。例如，某航空液壓件廠，試驗(yàn)臺(tái)油箱用氮?dú)庵苯釉鰤?，在試制某型液壓泵時(shí)，發(fā)生了配油盤被打裂的故障，配油盤是高強(qiáng)度合金鋼制造，雖然有多年行之有效的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，但在28MPa壓力，4200轉(zhuǎn)/分時(shí)產(chǎn)生的爆炸力遠(yuǎn)比以往的21MPa壓力級(jí)的大，說明含氣量大，會(huì)產(chǎn)生一些事前無法估計(jì)的沖擊力。伴隨著高壓和高溫火花，除了引起機(jī)件破壞以外，還產(chǎn)生油液燃燒后殘留的灰分，這些灰分來源于油中的無機(jī)鹽、金屬有機(jī)物和灰塵等，當(dāng)灰分進(jìn)入積炭中變得堅(jiān)硬耐磨，加劇了機(jī)件磨損。3.3.3引起電液伺服閥工作失靈四代機(jī)是全電傳操縱，大量應(yīng)用電液伺服閥，以實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的改變飛機(jī)姿態(tài)，而當(dāng)油液中有微小氣泡出現(xiàn)時(shí)，氣泡會(huì)影響節(jié)流孔的通油能力，可影響力矩馬達(dá)的正常工作，造成伺服閥工作瞬間失靈，影響操縱特性，自動(dòng)化程度越高此項(xiàng)問題越突出。3.3.4增加系統(tǒng)的溫升當(dāng)油液中氣體含量太多，低壓區(qū)必然游離出氣泡，而氣泡被壓縮耗費(fèi)的能量轉(zhuǎn)變成熱量，引起系統(tǒng)溫升嚴(yán)重，溫度過高會(huì)帶來一系列弊病，例如：膠圈老化，系統(tǒng)漏油，油液潤(rùn)滑性能變差引起磨損嚴(yán)重，有資料介紹，當(dāng)系統(tǒng)中油液溫度降低8℃，油液壽命即可延長(zhǎng)一倍。為得到因含氣量的增加引起油溫升高的定量概念，于2003年戥同公司同貴陽液壓件廠共同做一次試驗(yàn)；試驗(yàn)狀態(tài)是用同一個(gè)試驗(yàn)臺(tái)，使用同一臺(tái)液壓泵，只改變油箱狀態(tài)，一個(gè)狀態(tài)是用氮?dú)庠鰤旱挠拖?，含氣量約為27%，另一個(gè)狀態(tài)是與空氣隔離的閉式油箱，含氣量約為5%；試驗(yàn)程序相同，記錄并對(duì)比在兩種油箱狀態(tài)下，液壓泵進(jìn)口油溫T1、出口油溫T2和泵殼體回油溫度T3；試驗(yàn)結(jié)果見表3-4表3-4含氣量對(duì)油液溫度影響的試驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)試點(diǎn)狀態(tài)油泵進(jìn)口平均溫度T1油泵出口平均溫度T2泵殼體回油平均溫度T3進(jìn)出口溫升T2-T1殼體回油溫升T3-T1氮?dú)庠鰤河拖錉顟B(tài)40.1℃51.5℃64.5℃11.4℃24.4℃閉式油箱狀態(tài)38.5℃42.3℃49.3℃3.8℃10.8℃試驗(yàn)結(jié)果說明：（1）油泵出口與進(jìn)口溫升之差T2-T1，閉式油箱只相當(dāng)于氣體增壓油箱的33%；（2）油泵殼體回油與進(jìn)口溫升之差T3-T1，閉式油箱只相當(dāng)氣體增壓油箱的44%。（3）減少油液中含氣量對(duì)于降低系統(tǒng)溫升，有著十分可觀的效果。此外，依據(jù)本試驗(yàn)流量測(cè)試結(jié)果，閉式油箱顯著的增加了流量，當(dāng)油泵進(jìn)口表壓分別為0.061MPa，0.041MPa，0.01MPa和0MPa時(shí)，閉式油箱出口平均流量為33.73升/分，而氣體增壓油箱平均流量為32.26升/分，容積效率增加了4.5%，顯著的增加了油泵的有效功率。3.3.5促進(jìn)油液氧化變質(zhì)空氣含量增多必然對(duì)油液產(chǎn)生氧化腐蝕，增加油液的酸值，縮短油液的使用壽命。此外，氣泡可破壞油膜，造成摩擦副失去潤(rùn)滑，即破壞了摩擦表面又生成了大量污染顆粒，等等；總之系統(tǒng)中空氣含量增加，給系統(tǒng)帶來的危害是巨大的。4.應(yīng)全方位實(shí)施油液的污染控制提高液壓系統(tǒng)的可靠性和壽命除強(qiáng)度和磨擦副的合理設(shè)計(jì)以外，強(qiáng)化污染控制技術(shù)在各生產(chǎn)階段的推廣是重要途徑。4.1污染控制設(shè)計(jì)要求

一個(gè)系統(tǒng)或一個(gè)附件使用性能的好壞，主要是取決于設(shè)計(jì)的好壞，材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)都是很重要的。4.1.1首先是選擇與各種材料相容性好的工作介質(zhì)，如果介質(zhì)，也就是液壓油選用不當(dāng)，例如粘溫特性、相容性、酸值、抗磨性、抗剪切性、熱穩(wěn)定性不好，就會(huì)引起系統(tǒng)磨損加劇，腐蝕嚴(yán)重，使系統(tǒng)提前失效。4.1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)貫徹提高附件污染耐受度原則，應(yīng)合理的選擇間隙和最小孔徑，盡可能降低因污染所能引起的嚴(yán)重后果。在選擇材料和磨擦副時(shí)應(yīng)貫徹低污染生成率原則，因低的污染生成率是降低系統(tǒng)污染度等級(jí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。除產(chǎn)品交付之前就帶進(jìn)系統(tǒng)的污染物以外，主要是在工作過程中生成的，有磨擦、沖刷、淤積，銹蝕、發(fā)熱、聚合等污染現(xiàn)象，這些都是設(shè)計(jì)階段應(yīng)加以注意的方面。關(guān)鍵的摩擦副應(yīng)選擇有試驗(yàn)結(jié)論的材料和參數(shù)。4.1.3油液中固體顆粒的凈化，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)不可忽視的重要內(nèi)容，首先是裝機(jī)濾油器的參數(shù)選擇和配置方案，其次是采用地面凈化裝置定期凈化。4.1.3.1濾油器及主要參數(shù)將系統(tǒng)工作中自身生成的和外面侵入的各種固體污染物從油液中清除，最普遍使用的方法是過濾。它是利用多孔性的介質(zhì)濾除油液中非可溶性固體顆粒，稱為濾油器。濾油器中的過濾元件有以下幾種：金屬編織網(wǎng)式、繞線式、合成纖維式、紙芯式和燒結(jié)式。金屬編織網(wǎng)式、繞線式可以經(jīng)過清洗后重復(fù)使用，紙芯式和燒結(jié)式是不能經(jīng)清洗后重復(fù)使用，必須定期更換。按照濾材過濾方式分類，濾油器可分為表面型和深度型兩大類，表面型濾油器的通孔認(rèn)為大小是均勻的，因而，所有大于通孔尺寸的污染顆粒均能被堵截在表面，而小于通孔尺寸的顆粒均能通過，金屬編織網(wǎng)式、繞線式和片式屬這一類。深度型過濾器的過濾元件為多孔性材料，內(nèi)有曲折迂回的通道，對(duì)固體顆粒的清除主要是靠堵截沉積和吸附作用，深度型過濾器過濾介質(zhì)的孔徑是不均勻的，它的過濾作用有更大的機(jī)率性，屬于這種類型的過濾器有燒結(jié)式、各種纖維和紙芯式等。濾油器的主要技術(shù)參數(shù)a.過濾精度絕對(duì)過濾精度是反映濾油器網(wǎng)孔最大直徑為多少微米，也是反映該濾油器對(duì)不同尺寸顆粒的濾除能力。它是選擇濾油器時(shí)第一個(gè)重要的參數(shù)。它決定著系統(tǒng)油液污染度水平的高低。一般來說濾油器精度越高，則系統(tǒng)的污染度等級(jí)也就越低。但是到目前為止，尚沒有濾油器精度與油液污染度水平的對(duì)應(yīng)關(guān)系，問題太復(fù)雜，因?yàn)闊o論是表面型還是深度型濾油器都沒有可能100%的將大于該精度尺寸的顆粒截住，都有穿過網(wǎng)孔的機(jī)會(huì)，而隨著堵截量的增大，和系統(tǒng)壓力流量的波動(dòng)，又都不同程度的將污物釋放到濾油器的下游，所以過濾精度也是個(gè)不斷變化的參數(shù)。當(dāng)前對(duì)于較高精度的系統(tǒng)應(yīng)選擇不低于5μm精度的濾油器。b.過濾比（βx值）過濾比是評(píng)定濾油器過濾精度的另一個(gè)重要指標(biāo)，是反應(yīng)過濾器對(duì)不同尺寸固體顆粒的過濾能力，過濾比β的定義是濾油器上游加入的某一尺寸的污染粒子數(shù)除以下游仍存在的該尺寸的粒子數(shù)，例如在濾油器上游加入5μm的粒子100個(gè)，在濾油器下游仍截獲有5μm的5個(gè)，則表示為：對(duì)于表面型濾油器過濾比可表明網(wǎng)孔的均勻程度，對(duì)于深度型也表明它截獲和吸附該尺寸顆粒的能力。但是它們都是隨過濾時(shí)間的增長(zhǎng)逐漸降低，一直到失效，甚至最后還可能到βx＜1，是系統(tǒng)的污染源。工程上濾油器的該指標(biāo)一般都是指多次通過達(dá)到某一壓差時(shí)的平均過濾比。過濾比有幾個(gè)特殊值：βx=1最小過濾精度，是表明對(duì)于X尺寸的顆粒沒有過濾能力；βx=2平均過濾精度，表明對(duì)于X尺寸的顆粒濾掉50%；βx=75絕對(duì)過濾精度，表明對(duì)于X尺寸的顆粒濾掉98.7%。c.對(duì)于當(dāng)前過濾比βx指標(biāo)的疑義現(xiàn)行的過濾比的指標(biāo)是濾油器生產(chǎn)研制單位為檢驗(yàn)過濾器性能，在特定的試驗(yàn)條件規(guī)定特定的試驗(yàn)方法而規(guī)定的精度指標(biāo)；實(shí)踐證明，這一指標(biāo)越高也確定表現(xiàn)出凈化能力越好；但是這一指標(biāo)沒有表征該濾油器在系統(tǒng)工作中的真實(shí)凈化效果?，F(xiàn)行過濾比定義為βx=Nu/Nd,即上游單位液體容積內(nèi)大于某給定尺寸的污染顆粒數(shù)與下游單位液體內(nèi)容內(nèi)大于同樣尺寸的污染顆粒數(shù)的比值，假如過濾比為75，即上游是下游同樣尺寸的污染物數(shù)量的75倍，而75倍可以跨越NAS1638的6個(gè)級(jí)別，這就說明只要有一次通過即可以降低6級(jí)，可以從NAS163812級(jí)降低到6級(jí)，這是從來沒有過的事。我們需要的過濾比應(yīng)在真實(shí)系統(tǒng)中，每次通過表現(xiàn)出的凈化能力；而現(xiàn)行過濾比指標(biāo)，是生產(chǎn)部門鑒定過濾能力的一種工藝方法，現(xiàn)行的βx值在用戶使用中沒有表現(xiàn)出應(yīng)有的過濾率，沒有反應(yīng)真實(shí)的凈化效果。我們希望得到在要求的污染度等級(jí)和相應(yīng)的壓力、流量條件下，每次通的過凈化能力，如果我們能夠掌握在真實(shí)系統(tǒng)中濾油器每次通過的凈化能力，又可以對(duì)液壓元件實(shí)現(xiàn)每次通過污染生成率的控制，我們就可以準(zhǔn)確掌握系統(tǒng)實(shí)時(shí)的污染度等級(jí)。只要將系統(tǒng)生成的污染物，能即時(shí)被濾油器濾出，保證濾油器過濾比βx≥1，則可以保證系統(tǒng)污染度不上升，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)污染度指標(biāo)的良性循環(huán)，只有當(dāng)濾油器濾出污染物超過納污容量時(shí)，可出現(xiàn)濾油器壓差上升，過濾比下降，出現(xiàn)βx＜1，油液污染度上升，此時(shí)必須更換濾油器。所以選擇納污容量大一點(diǎn)的濾油器是有利于系統(tǒng)凈化的。（注：關(guān)于βx指標(biāo)的論述見論文“過濾比指標(biāo)應(yīng)代表濾油器真實(shí)的凈化能力。）實(shí)現(xiàn)了上述愿望，就可能實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)長(zhǎng)壽命，無故障的工作，也可以減少經(jīng)常檢測(cè)和清洗的煩惱。我們認(rèn)為是完全可以實(shí)現(xiàn)的。d.壓差特性當(dāng)有液流流過濾油器時(shí)，由于自身的阻力在濾油器兩端總是形成壓差。壓差特性也是衡量濾油器綜合性能的重要指標(biāo)，它是流量、油液的粘度、孔徑尺寸、通道的形狀和總過濾面積的函數(shù)。國(guó)產(chǎn)飛機(jī)高壓油濾規(guī)定在額定流量時(shí)壓差ΔP≤0.25MPa;GB/T20080-2006規(guī)定高壓濾為ΔP≤0.1MPa，回油濾為0.05MPa，吸油濾為0.01MPa。選擇濾油器除精度、過濾比以外，還要求在額定流量下壓差越小越好。則在過濾材料和油液牌號(hào)確定的條件下，過濾面積越大壓差越小，而過濾面積越大，濾油器體積也越大，除安裝空間受限制以外，造價(jià)也越大。e.納污容量該納污容量是濾油器進(jìn)出口達(dá)到極限壓差時(shí)加入的污物總量，叫視在納污容量是衡量濾油器使用壽命長(zhǎng)短的重要指標(biāo)，在保證精度和壓差特性的條件下納污容量越大越好。容納的污染物越多說明可以達(dá)到極限壓差的時(shí)間越長(zhǎng)。f.安全閥開啟壓力該壓力指標(biāo)是防止因阻力過大濾芯骨架被壓扁而設(shè)置的，軍機(jī)高壓油濾不帶安全閥，民用幾乎都有安全閥，該指標(biāo)為多少合適？國(guó)標(biāo)GB/T20080-2006規(guī)定按協(xié)議，究竟協(xié)議應(yīng)該規(guī)定多少？美國(guó)軍用規(guī)范MIL—F—8815規(guī)定回油濾為100psi，相當(dāng)于7kgf/cm2,俄羅斯飛機(jī)回油濾為7kgf/cm2,高壓油濾為9kgf/cm2。建議我們工程機(jī)械也不要太低，太低易出現(xiàn)冬天大流量工作時(shí)頻繁開啟，造成大量污染物直接進(jìn)入液壓附件工作區(qū)，此時(shí)等于沒有油濾，故障頻頻發(fā)生。該指標(biāo)應(yīng)慎重規(guī)定。g.濾芯壓偏壓力該指標(biāo)是因高壓油濾不帶安全閥而防止壓差過大將濾芯骨架壓扁而設(shè)置的，美國(guó)軍用規(guī)范MIL—F—8815規(guī)定為1.5倍工作壓力，該指標(biāo)在生產(chǎn)中很難實(shí)現(xiàn)，工作中也很少遇到，究竟規(guī)定多少合適？國(guó)內(nèi)尚未見到有明確的規(guī)定。但是只要是不帶安全閥的油濾，總得有壓扁壓力指標(biāo)要求，由于我們?cè)诠ぷ髦杏龅竭^濾芯被壓扁的故障，建議無論如何濾芯壓扁壓力不能小于1/2額定壓力。綜上所述，機(jī)載系統(tǒng)工作中的凈化主要是采用濾油器，不同精度等級(jí)的濾油器可以滿足不同凈化水平要求的設(shè)備。但是濾油器仍然存在許多不足之處，當(dāng)油液粘度一定時(shí)，精度越高，壓差越大；如增大納污容量，勢(shì)必加大體積，結(jié)構(gòu)空間受限制；深度型濾油器性能好，但是不能清洗重復(fù)使用，需經(jīng)常更換備件；另外，濾油器多數(shù)有旁路安全閥，以防壓差過大，但在低溫大流量時(shí)易出現(xiàn)安全閥開啟，則出現(xiàn)大量污染物進(jìn)入系統(tǒng)，為使用維護(hù)工作帶來困難。這些都是選擇濾油器時(shí)必須綜合考慮的問題。4.1.3.2濾油器在系統(tǒng)中的配置濾油器配置在液壓泵出口和總回油路，有時(shí)也在油泵進(jìn)口處配置粗濾網(wǎng)，這是盡人皆知的，但是該問題也應(yīng)慎重對(duì)待，不同部位應(yīng)采用不同參數(shù)；根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，降低液壓油箱中油液的污染度，是減少污染物生成最為有效的手段；建議提高回油濾精度，增加納污容量是最為重要的參數(shù)。對(duì)于較為精密的系統(tǒng)，高壓與回油濾過濾精度為5μm較為理想。如果是非行走機(jī)械設(shè)置在廠房?jī)?nèi)的系統(tǒng)，采用油箱自身旁路循環(huán)凈化最為有利。4.1.4熱設(shè)計(jì)在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中熱設(shè)計(jì)是不可忽視的重要方面，忽視了熱平衡溫度，將會(huì)在產(chǎn)品的使用中帶來無法克服的困難。熱也是液壓系統(tǒng)的污染，可稱之為能量污染，也需要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)采取控制措施，提高系統(tǒng)總效率，盡可能減少生熱環(huán)節(jié)，對(duì)于不可避免的生熱，應(yīng)采取有效的措施散發(fā)出去，使系統(tǒng)溫度保持在與液壓油和非金屬材料相匹配的水平上，否則將會(huì)引起膠圈損壞、油液變質(zhì)，系統(tǒng)到處漏油以及損壞液壓泵等故障。4.1.5推廣采用閉式油箱4.1.5.1采用閉式油箱的必要性液壓油箱中的油液與空氣直接接觸，即開式油箱，是外界污染物進(jìn)入液壓系統(tǒng)的主要渠道，盡管開式油箱都加“呼吸器”阻擋空氣中灰塵進(jìn)入，但是這種濾網(wǎng)起到的作用仍然有限，因?yàn)閷?duì)系統(tǒng)危害最為嚴(yán)重的固體顆粒是5~15μm的尺寸范圍，空氣呼吸器對(duì)它的堵截作用很小，此等尺寸的固體顆粒，尤其是硬度很大的SiO2、Al2O3等氧化物，跨接與摩擦副之間，對(duì)摩擦副的磨損最為嚴(yán)重，也可以與油混合在一起造成淤積或卡死滑閥，引發(fā)突然故障。另外，大氣中的水分和空氣都通過開式油箱進(jìn)入系統(tǒng)，它的危害在前面已經(jīng)闡述。采用閉式油箱，隔絕油液與大氣的通道，是堵截污染物侵入系統(tǒng)的有效方案。4.1.5.2關(guān)于采用閉式油箱的排氣問題采用閉式油箱是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方向，它隔絕了空氣和空氣中的固體污染物及水分；但是也存在著一旦空氣進(jìn)入系統(tǒng)中排除就困難的問題。以飛機(jī)為例，當(dāng)前的軍用飛機(jī)都采用閉式油箱，為保證液壓泵進(jìn)口瞬間提供足夠的流量，油箱必須增壓，即使在地面停放時(shí)，油箱也有增壓壓力，例如：不同增壓方式有0.02~0.12MPa的表壓力，此種壓力時(shí)空氣的飽和溶解度約為12~22%，所以即使在地面停放時(shí)，通過油箱放氣活門排氣，也只能排除比12-22%多余的空氣，所以有資料介紹閉式油箱的系統(tǒng)含空氣量超過30%。鑒于此，采用閉式油箱的液壓系統(tǒng)，除應(yīng)設(shè)置排氣活門以外，還必須采用地面凈化裝置，定期連網(wǎng)凈化，地面凈化裝置的油箱通大氣，才能將系統(tǒng)的含氣量排除到小于10%進(jìn)而達(dá)到6%的含量。4.2污染控制工藝要求一個(gè)良好的污染控制設(shè)計(jì)方案也必須有一個(gè)良好的工藝手段予以保證才能取得滿意的效果。杜絕系統(tǒng)先天污染完全取決于工藝過程的保證。4.2.1零件加工階段應(yīng)有合適的光潔度和銳邊倒圓，以防微粒的剝落；在工序轉(zhuǎn)移階段應(yīng)有嚴(yán)格的清洗手段，并經(jīng)過檢驗(yàn)合格后，才能采用合適的包裝方式轉(zhuǎn)移到下道工序。4.2.2在裝配階段應(yīng)有清潔的裝配環(huán)境，裝配間應(yīng)有污染度等級(jí)要求，設(shè)置能濾出空氣中污染物的通風(fēng)設(shè)備；操作人員衣著應(yīng)有防塵措施。產(chǎn)品裝配完成后應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格的清洗，先在清洗試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行磨合運(yùn)轉(zhuǎn)，以除掉先期可剝落的粒子，試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)設(shè)置合適的過濾裝置，過濾精度應(yīng)與元件的間隙相匹配，以保證元件出廠能達(dá)到要求的污染度指標(biāo)。4.2.3管路的凈化程度是影響系統(tǒng)先天性污染水平的重要環(huán)節(jié)，在系統(tǒng)安裝前先對(duì)導(dǎo)管內(nèi)腔嚴(yán)格凈化，凈化后包裝保管。焊接的導(dǎo)管應(yīng)注意清除氧化皮。4.2.4檢測(cè)設(shè)備為能隨時(shí)掌握不同階段液壓油的污染度指標(biāo)，油液污染度檢測(cè)手段是必須的；當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的檢測(cè)設(shè)備較多，有顯微鏡法、顯微鏡樣板對(duì)比法、稱重法、自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)法等。如果沒有儀器保證而只用目測(cè)辦法檢查污染度是絕對(duì)不行的，因?yàn)槿说囊暳χ荒苡^察到＞40μm的顆粒，而實(shí)際油樣的污染粒子占比例最多的是15μm以下的，所以為保證一個(gè)清潔系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，符合精度要求的檢測(cè)手段是必不可少的。4.3污染控制使用維護(hù)要求

一個(gè)設(shè)計(jì)和制造都很優(yōu)良的機(jī)械，如果沒有與之相應(yīng)的維護(hù)水平，則該種機(jī)械也不會(huì)發(fā)揮出自己的應(yīng)有水平，維護(hù)水平包括兩個(gè)方面，一是人員素質(zhì)，是指維護(hù)人員應(yīng)經(jīng)過污染控制的基本訓(xùn)練，對(duì)污染的危害，以及維護(hù)中應(yīng)注意哪些內(nèi)容都應(yīng)有清楚的認(rèn)識(shí)。第二是應(yīng)具有相應(yīng)的凈化設(shè)備，沒有相應(yīng)的凈化設(shè)備是無法達(dá)到凈化水平的要求。4.3.1維護(hù)設(shè)備系統(tǒng)的加油、清洗和調(diào)試，常常與其他維護(hù)設(shè)備相連接，這些維護(hù)設(shè)備如果不進(jìn)行污染控制，必然帶入系統(tǒng)。為防止維護(hù)設(shè)備污染系統(tǒng)，目前各國(guó)都要求維護(hù)設(shè)備的污染度水平低于系統(tǒng)的污染度水平至少一級(jí)。4.3.2各種附件試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)中的各種元件故障后返廠修理，修理后必經(jīng)性能試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試，即使裝配前有良好的清洗工序，而試驗(yàn)臺(tái)達(dá)不到污染控制等級(jí)要求，也同樣在試驗(yàn)后有許多污染物進(jìn)入元件，裝機(jī)后對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。這就是為什么有的元件剛剛返修幾天就又出故障的原因。4.3.3維修和加油在系統(tǒng)維修和更換元件時(shí)，系統(tǒng)要排油、元件拆下來、換上新元件、再注入新油，這一過程有許多機(jī)會(huì)把污染物帶入系統(tǒng)中，例如元件拆卸后，管路端頭保護(hù)不好，甚至不保護(hù)，這時(shí)雨水、砂塵等許多污染物會(huì)進(jìn)入系統(tǒng)。由于當(dāng)前液壓油的標(biāo)準(zhǔn)中大多沒有污染度指標(biāo)要求，所以出廠的液壓油污染度都比較嚴(yán)重，不要認(rèn)為新油就是清潔的，所以，向系統(tǒng)加入的液壓油，必須先經(jīng)過凈化，達(dá)到符合加油標(biāo)準(zhǔn)時(shí)才可以加到系統(tǒng)中去。4.3.4提高使用維護(hù)人員的技術(shù)素質(zhì)提高使用維護(hù)人員的素質(zhì)是至關(guān)重要的，是減少污染物侵入系統(tǒng)的重要因素；使用人員必須經(jīng)過培訓(xùn)，懂得污染控制對(duì)安全工作和延長(zhǎng)設(shè)備壽命的重要性，否則任何機(jī)械都是在大自然環(huán)境中，尤其是行走機(jī)械，風(fēng)、砂、雨、雪都無法避免，必須依靠提高使用人員的素質(zhì)，在不同的環(huán)境條件下，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，采取可能的措施，防止污染物侵入，保護(hù)系統(tǒng)清潔。5.系統(tǒng)的凈化5.1固體顆粒的凈化，最常用的方法是過濾凈化，采用不同的濾材制成濾油器或，單獨(dú)安裝于系統(tǒng)上或以過濾器為主要元件制作成大型的凈化裝置。5.1.1濾油器的選擇不同污染度等級(jí)要求的系統(tǒng)，應(yīng)選擇不同參數(shù)的濾油器，選擇濾油器時(shí)應(yīng)考慮油液粘度、使用環(huán)境、工作條件等因素，原則上過濾精度越高可保持系統(tǒng)污染度越低，納污容量越大保持的時(shí)間可越長(zhǎng)。防止旁通閥頻繁開啟，旁通閥開啟壓力不應(yīng)太小。建議濾油器的精度如下表污染度等級(jí)NAS1638（級(jí)）深度型濾油器絕對(duì)過濾精度（μm）6-7＜58-9＜710-11＜105.1.2凈油機(jī)的選擇只憑在系統(tǒng)中設(shè)置的濾油器是不能完全滿足系統(tǒng)的污染度要求的，一是各種系統(tǒng)使用條件差別較大，污染生成率不同，維修次數(shù)不同等多種因素，必須依據(jù)污染度檢測(cè)結(jié)果對(duì)系統(tǒng)采用補(bǔ)充凈化。分幾種情況：行走機(jī)械的液壓系統(tǒng)可實(shí)行地面定期凈化，固定設(shè)備的液壓系統(tǒng)可同時(shí)采用濾油器和凈化裝置，尤其是大型設(shè)備，有集中泵站的系統(tǒng)，采用為油箱專門設(shè)置的旁路凈化裝置與系統(tǒng)上的濾油器并存凈化效果會(huì)更好?，F(xiàn)行的凈化裝置主要有以下各種：a.濾油機(jī)以濾油器為核心元件的凈化設(shè)備，這是社會(huì)上普遍使用的，以其小巧玲瓏、價(jià)格低廉、使用方便等優(yōu)點(diǎn)多年來占據(jù)了凈油設(shè)備的統(tǒng)治地位。隨著污染物檢測(cè)手段的不斷提高，各種類型高精度濾材也不斷涌現(xiàn)，目前，過濾精度已到5μm、3μm甚至有0.5μm的。在濾油機(jī)上也有采用分級(jí)過濾再加大過濾面積的大型濾油機(jī)，也可以取得較好的凈化效果。但是，對(duì)于地面維護(hù)設(shè)備，他的缺點(diǎn)在使用維護(hù)中卻逐漸被暴露出來：（1）不能濾除系統(tǒng)中的水份和空氣，只能凈化固體污染物；（2）深度型濾油器無法清洗重復(fù)使用，隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，過濾比逐漸降低，直到過濾效率＜1，必須隨時(shí)更換濾芯，需大量備件。（3）表面型濾油器雖可重復(fù)使用，但精度低，無法達(dá)到10μm以下的過濾精度，且納污量小。（4）濾油器是以堵截污染物為主要凈化手段，當(dāng)被堵截的污染物增多以后還會(huì)隨液流的沖擊，又從網(wǎng)孔中釋放到下游，最后出現(xiàn)截獲的與釋放的污物相等的局面，此時(shí)就失去過濾能力了，而且由于污染報(bào)警裝置的精度很低，過濾能力的尺度很難掌握，造成很長(zhǎng)時(shí)間凈化也難以達(dá)到要求。（5）關(guān)于旁通閥的開啟問題旁通閥本是為保護(hù)濾芯骨架不被壓扁而設(shè)置的，但是當(dāng)旁通閥開啟之時(shí)，就出現(xiàn)大量污物涌進(jìn)系統(tǒng)，造成系統(tǒng)重大污染。一般旁通閥開啟壓力是在25~30℃條件下以32號(hào)滑油為標(biāo)準(zhǔn)制定的，而實(shí)際使用的油液除航空液壓油粘度較小以外，多數(shù)為46號(hào)以上，在北方冬天低溫條件下使用，對(duì)于沒有濾芯壓扁壓力指標(biāo)的油濾完全可能出現(xiàn)油濾旁通閥頻頻開啟，造成系統(tǒng)頻發(fā)故障，失去過濾效果。（6）凈油機(jī)的自生污染該類型凈油機(jī)為維持油液在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，必須采用油泵作為動(dòng)力源，無論選用哪種油泵，都會(huì)有自生污染，尤其是當(dāng)油泵進(jìn)口油液的污染度超過NAS163810級(jí)以上，油泵的自生污染也非常嚴(yán)重，這也加重了作為凈化核心元件的濾油器的負(fù)荷，縮短了濾油器的壽命。以濾油器為凈化元件的濾油機(jī)，存在著上述這些缺點(diǎn)，導(dǎo)致使用一段時(shí)間以后，過濾效率越來越低，已逐漸被多功能的凈油機(jī)所代替。b.離心分離凈油機(jī)該種凈油機(jī)是利用離心分離技術(shù)將固體顆粒和游離水從油液中分離出去的設(shè)備。它是利用油液高速旋轉(zhuǎn)，使大于油液密度的固體顆粒和游離水產(chǎn)生更大的離心力，可從油液中被分離出去的原理而研制的。俄羅斯TECAP公司推出的COг－913系列產(chǎn)品就屬于此種類型，可凈化各種石油基潤(rùn)滑油、液壓油、柴油以及植物油等，還有防爆型可凈化柴油和煤油的。對(duì)于固體污染物凈化性能優(yōu)良，一次通過可除去絕大多數(shù)5μm以上微粒，據(jù)介紹清潔度可達(dá)ГOCT172165級(jí)。該凈油機(jī)已經(jīng)比濾網(wǎng)式凈油機(jī)有較大的進(jìn)步，不但可以除污物也可以排除游離水；但是該凈油機(jī)也有著一定的缺點(diǎn)，它無法排除油中溶解的空氣和溶解的水，使用中也存在著內(nèi)壓升高后必須停機(jī)排氣的要求，為使用帶來不便。5.2水和空氣的凈化5.2.1真空濾網(wǎng)式過濾凈油機(jī)為增加除水、除氣功能，它是在濾網(wǎng)過濾基礎(chǔ)上增加真空室，使油液流過時(shí)不斷將油中的水蒸發(fā)后和空氣一起排除，該種凈油機(jī)實(shí)現(xiàn)了固、液、氣三態(tài)污染物的凈化。美國(guó)波爾公司的HSP凈油機(jī)就屬于這種類型，除效率較低以外濾油器存在的缺點(diǎn)，如經(jīng)常更換備件以及可能為系統(tǒng)帶來的二次污染問題仍然是它的短處。5.2.2采用GHP離心真空復(fù)合式凈油機(jī)，是集除污、除水、除氣功能于一身的高效能凈化裝置，利用離心分離原理，將大于油液密度的金屬和非金屬顆粒及水分分離出去，同時(shí)也能將游離空氣與油液分開而排除；此外，對(duì)于溶解于油中的水和空氣，是利用高速離心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)自然產(chǎn)生負(fù)壓的特性，將超過-0.08MPa壓力時(shí)飽和溶解量的水和空氣，從油液中自然析出，在排氣裝置的作用下，排除機(jī)器外。該凈油機(jī)清除固體污染物的能力可到NAS16385級(jí)，除水可小于100ppm，除氣可到4%。而且對(duì)大含水量的油液可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)排水的功能，是目前最為理想的油液凈化裝置。6污染物的檢測(cè)為監(jiān)控油液的污染度水平，必須定期檢測(cè)，而液壓油中污染物數(shù)量多少，即油液污染度等級(jí)的鑒定，必須用相應(yīng)的儀器設(shè)備，不能用目測(cè)，因?yàn)閷?duì)系統(tǒng)破壞最為嚴(yán)重的顆粒尺寸是5~15μm。人們的眼睛只能看到大于40μm尺寸的顆粒，所以即使是NAS163812級(jí)的油樣，用目測(cè)也絕對(duì)是清潔的。看不到任何污染物。目前常用的固體污染度等級(jí)檢測(cè)方法和污染物種類及含量的檢測(cè)方法，主要如下：6.1顯微鏡記數(shù)法用來測(cè)量油液的污染度等級(jí)，各國(guó)都有自己的顯微鏡記數(shù)方法，但大同小異，基本原理如下：用100ml的液樣，用孔徑按國(guó)標(biāo)GB/T20082-2006的規(guī)定為2μm(c)的濾膜過濾，過濾后將濾膜烘干，放在顯微鏡下統(tǒng)計(jì)濃度有代表性的一部分面積不同尺寸范圍內(nèi)的顆粒數(shù)。再換算成總面積，計(jì)算出各種不同尺寸段各有多少個(gè)顆粒數(shù)。查表對(duì)應(yīng)是那一個(gè)污染度等級(jí)。此種方法，簡(jiǎn)單易行，價(jià)格低廉，但小顆粒尺寸的數(shù)量精度稍差。6.2自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)法是一種先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備，世界已經(jīng)有許多種類，我國(guó)也引進(jìn)不少消光法或遮光法原理的自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器。它是由一個(gè)光源產(chǎn)生一束聚焦的光線，光線通過被測(cè)液流后照射到光電管上，由光電管將光能轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，當(dāng)液流中有污染顆粒，則電信號(hào)變化，電信號(hào)強(qiáng)弱與污染顆粒尺寸成正比，再記錄通過的脈沖信號(hào)數(shù)量，直接通過計(jì)算機(jī)給出檢測(cè)結(jié)果。該記數(shù)器的特點(diǎn)是整個(gè)分析過程完全自動(dòng)化，操作方便，節(jié)省時(shí)間，消除人為因素，價(jià)格較高，精度在10%~20%。該記錄儀，有臺(tái)式和在線式；臺(tái)式用于試驗(yàn)室分析，要求條件更嚴(yán)格，測(cè)試結(jié)果也更準(zhǔn)確；在線檢測(cè)儀直接聯(lián)在系統(tǒng)上用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地檢測(cè)，應(yīng)用方便，可連續(xù)記錄。生產(chǎn)廠主要有美國(guó)：太平洋、頗爾、派克公司等，德國(guó)：克勞斯、帕瑪思、賀德克公司等。6.3顯微鏡對(duì)比法該種方法是一種近似的測(cè)試方法，采用對(duì)比顯微鏡，有一個(gè)目鏡，兩個(gè)物鏡，其中一個(gè)物鏡放標(biāo)準(zhǔn)樣片，樣片上有5~12級(jí)不同污染度等級(jí)的典型樣件，另一個(gè)物鏡上放取樣烘干的濾膜。同一個(gè)目鏡同時(shí)顯示樣件和濾膜兩種視場(chǎng)，可對(duì)比濾膜的污染度和標(biāo)準(zhǔn)樣件的污染度，確定為那個(gè)污染度等級(jí)。該種方法用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)比較方便。與自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)法測(cè)試結(jié)果，誤差不超過1級(jí)。6.4光譜分析儀用于分析污染物所含元素，判斷污染物來源，分析污染物產(chǎn)生原因，常用的主要有流體發(fā)射光譜或流體吸收光譜，將測(cè)出光譜與標(biāo)準(zhǔn)分析曲線對(duì)比，確定屬那種元素及含量多少。7.污染控制技術(shù)的普及和推廣油液的污染已成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要障礙，世界各國(guó)已逐漸認(rèn)識(shí)到油液污染控制是延長(zhǎng)機(jī)械壽命、減少故障、節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境最有效手段之一。先進(jìn)國(guó)家都大力開展油液污染控制技術(shù)的研究，包括污染機(jī)理，摩擦副，油液凈化手段，各種檢測(cè)手段，濾材研究以及各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的編制與實(shí)施等等，已構(gòu)成一門獨(dú)立的學(xué)科。國(guó)外的許多資料介紹，污染度降低一級(jí)，設(shè)備壽命延長(zhǎng)一倍，如果我們能將我國(guó)機(jī)械設(shè)備由目前絕大多數(shù)超過NAS163812級(jí)降低到8級(jí)，理論上壽命延長(zhǎng)16倍，即使是2倍，如此龐大的中國(guó)，它的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是無法估量的。僅以2005年國(guó)內(nèi)滑油用量為300萬噸計(jì)，當(dāng)壽命延長(zhǎng)一倍，以每公斤20元計(jì)，就是節(jié)約600億，而這僅僅是一小部分，對(duì)于減少故障、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的價(jià)值，簡(jiǎn)直是驚人的。而有如此重大意義的新興學(xué)科，在我國(guó)尚未被普遍重視，許多部門對(duì)此，知之甚少，這是應(yīng)急待解決的。7.1加強(qiáng)宣傳，提高認(rèn)識(shí)