液 壓 系 統(tǒng) 污 染 的 分 析 與 對 策張 雪 華Analysis of Contamination and Countermeasure of Hydraulic SystemZhang Xue2hua(福 建 龍 巖 師 專 機(jī) 電 工 程 系 ,福 建 龍 巖 364012)摘 要 :對 產(chǎn) 生 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 的 種 類 、 原 因 及 影 響 進(jìn) 行 分 析 ,進(jìn) 而 找 出 影 響 因 素 及 控 制 污 染 的 措 施 。關(guān) 鍵 詞 :液 壓 系 統(tǒng) ;污 染 ;液 壓 油中 圖 分 類 號 :TH137 文 獻(xiàn) 標(biāo) 識 碼 :B 文 章 編 號 :100024858 (2003) 0920059203液 壓 系 統(tǒng) 廣 泛 地 應(yīng) 用 于 各 種 工 業(yè) 設(shè) 備 中 ,一 個 液壓 系 統(tǒng) 能 否 正 常 地 工 作 ,除 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 、 元 件 制 造 和 維 護(hù)外 ,油 的 清 潔 度 是 十 分 重 要 的 因 素 。 油 液 的 污 染 將 會影 響 系 統(tǒng) 的 正 常 工 作 和 使 元 件 過 度 的 磨 損 ,甚 至 會 造成 設(shè) 備 事 故 。 液 壓 油 對 液 壓 設(shè) 備 猶 如 血 液 對 于 生 命 ,清 潔 的 液 壓 油 在 機(jī) 械 內(nèi) 循 環(huán) 流 動 是 保 證 設(shè) 備 正 常 運(yùn) 行和 潤 滑 的 重 要 條 件 。 有 關(guān) 資 料 表 明 ,現(xiàn) 場 70 % 80 %液 壓 系 統(tǒng) 的 工 作 不 穩(wěn) 定 和 出 現(xiàn) 故 障 都 與 液 壓 油 污 染 有關(guān) 。1 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 的 種 類 與 產(chǎn) 生 污 染 的 原 因液 壓 系 統(tǒng) 污 染 主 要 是 液 壓 油 被 污 染 ,即 指 液 壓 油中 含 有 水 、 空 氣 、 固 體 顆 粒 、 化 學(xué) 物 質(zhì) 和 微 生 物 等 雜 物 ,另 外 油 溫 的 變 化 導(dǎo) 致 油 的 變 質(zhì) 也 是 一 種 污 染 。按 系 統(tǒng) 劃 分 ,污 染 大 致 可 分 為 原 有 污 染 物 、 侵 入 污染 物 和 生 成 污 染 物 3 種 。(1) 原 有 污 染 物 是 指 潛 藏 在 元 件 和 管 道 內(nèi) 的 污 染物 。 主 要 是 系 統(tǒng) 元 件 、 組 合 件 在 加 工 、 裝 配 、 包 裝 、 儲 存和 運(yùn) 輸 等 過 程 中 殘 留 的 污 染 物 ,如 金 屬 切 屑 、 氧 化 皮 、焊 渣 、 型 砂 及 塵 埃 等 ;(2) 侵 入 污 染 物 是 指 外 界 侵 入 的 污 染 物 。 如 油 箱呼 吸 口 密 封 性 差 、 液 壓 缸 的 活 塞 桿 表 面 未 設(shè) 置 防 塵 圈 ,引 起 外 界 的 污 染 物 侵 入 ;還 有 如 維 修 過 程 中 不 注 意 清潔 ,將 環(huán) 境 周 圍 的 雜 物 帶 入 油 箱 和 管 道 內(nèi) ;另 外 ,忽 視油 液 的 過 濾 ,從 而 把 污 染 物 帶 入 ;以 粗 代 細(xì) 、 甚 至 不 用過 濾 器 、 過 濾 器 幾 年 不 清 洗 、 濾 網(wǎng) 不 經(jīng) 常 清 洗 、 換 油 或補(bǔ) 油 時 不 重 視 油 的 過 濾 、 臟 的 油 桶 未 經(jīng) 嚴(yán) 格 清 洗 就 拿來 用 ,從 而 把 污 染 物 帶 入 ;(3) 內(nèi) 部 生 成 污 染 物 指 工 作 期 間 所 產(chǎn) 生 的 污 染物 。 系 統(tǒng) 在 組 裝 、 運(yùn) 行 、 調(diào) 試 過 程 中 元 件 磨 損 所 產(chǎn) 生 的金 屬 磨 耗 物 ,管 道 內(nèi) 銹 蝕 剝 落 物 ,密 封 件 磨 耗 物 和 碎片 ,以 及 油 液 氧 化 變 質(zhì) 生 成 沉 淀 物 和 膠 質(zhì) 。 油 中 的 水使 金 屬 腐 蝕 形 成 水 銹 等 。2 污 染 對 液 壓 系 統(tǒng) 的 影 響收 稿 日 期 :2003207206作 者 簡 介 :張 雪 華 (1966 ) ,女 ,福 建 龍 巖 人 ,講 師 ,學(xué) 士 ,主要 從 事 液 壓 傳 動 與 控 制 等 課 程 的 教 學(xué) 工 作 。在 液 壓 系 統(tǒng) 的 各 類 污 染 物 中 ,固 體 顆 粒 最 常 見 且危 害 最 大 。 有 關(guān) 資 料 表 明 ,在 污 染 引 發(fā) 的 液 壓 系 統(tǒng) 故障 中 ,除 了 30 %源 于 腐 蝕 外 ,其 余 70 %都 是 由 于 固 體顆 粒 存 在 造 成 液 壓 元 件 表 面 機(jī) 械 磨 損 。 固 體 顆 粒 不 僅加 快 液 壓 元 件 磨 損 ,而 且 會 堵 塞 元 件 的 間 隙 和 孔 口 ,使控 制 元 件 動 作 失 靈 而 引 起 系 統(tǒng) 失 效 。 系 統(tǒng) 失 效 主 要 有3 種 模 式 :即 突 然 失 效 、 退 化 失 效 、 瞬 時 失 效 。 突 然 失效 主 要 是 進(jìn) 入 元 件 的 大 顆 粒 污 染 物 (一 般 超 過 100 m)造 成 的 ,它 通 過 妨 礙 元 件 表 面 的 相 對 運(yùn) 動 直 至 元件 卡 死 來 造 成 損 壞 。 退 化 失 效 是 由 滲 入 運(yùn) 動 間 隙 的 小顆 粒 引 起 的 ,其 特 點(diǎn) 是 系 統(tǒng) 性 能 逐 漸 降 低 ,顆 粒 破 壞 了潤 滑 油 膜 ,并 與 元 件 表 面 相 作 用 ,通 過 輕 微 形 式 的 疲 勞造 成 磨 損 ,直 到 情 況 嚴(yán) 重 時 產(chǎn) 生 磨 粒 磨 損 。 研 究 表 明 ,當(dāng) 污 染 等 級 高 時 ,系 統(tǒng) 工 作 不 到 100 h 就 會 失 效 ,而 在特 別 清 潔 的 情 況 下 ,系 統(tǒng) 工 作 10000 h 性 能 才 會 適 度降 低 。 瞬 時 失 效 是 顆 粒 瞬 間 干 擾 元 件 性 能 所 致 。 另外 ,固 體 顆 粒 還 起 著 催 化 劑 的 作 用 。 并 促 使 油 液 氧 化導(dǎo) 致 其 性 能 下 降 。 由 于 固 體 顆 粒 的 存 在 還 增 加 了 油 液的 熱 容 量 ,所 以 還 將 影 響 到 周 圍 傳 遞 熱 的 能 力 。除 了 固 體 顆 粒 外 ,液 壓 油 中 的 氣 泡 或 泡 沫 是 一 種無 形 的 污 染 物 。 它 可 以 使 油 液 本 身 的 剛 度 減 小 ,容 積效 率 減 小 或 可 靠 性 降 低 ,油 中 的 氣 泡 瞬 時 壓 縮 還 會 使氣 泡 溫 度 急 劇 升 高 ,加 速 油 液 的 氧 化 、 降 低 油 的 潤 滑 性952003 年 第 9 期 液 壓 與 氣 動和 加 速 密 封 件 的 老 化 。 據(jù) 報(bào) 道 ,到 達(dá) 允 許 溫 度 上 限 后 ,每 超 過 10 則 液 壓 油 的 氧 化 速 度 加 快 1 倍 ,易 形 成 不溶 解 的 泥 垢 狀 沉 淀 物 ,這 種 沉 淀 物 會 堵 塞 濾 網(wǎng) 和 液 壓閥 的 孔 及 通 道 ;另 一 方 面 又 使 油 液 氣 化 、 水 分 蒸 發(fā) ,液壓 元 件 因 此 而 受 穴 蝕 破 壞 。 液 壓 油 的 堵 塞 和 氣 化 ,使油 流 不 暢 ,致 使 熱 量 不 能 及 時 帶 走 、 散 發(fā) ,這 反 過 來 又進(jìn) 一 步 加 劇 了 油 液 的 溫 升 ,造 成 了 惡 性 循 環(huán) ,最 終 導(dǎo) 致故 障 。油 液 污 染 會 使 系 統(tǒng) 工 作 不 正 常 ,常 出 故 障 ,元 件 磨損 加 快 ,壽 命 縮 短 直 至 損 壞 。 具 體 危 害 如 下 : 污 染 物 會 加 速 泵 的 運(yùn) 動 零 件 的 磨 損 ,導(dǎo) 致 液 壓裝 置 內(nèi) 泄 漏 增 加 ,造 成 泵 的 容 積 效 率 降 低 ,機(jī) 械 效 率 降低 ,元 件 壽 命 縮 短 ,動 力 利 用 率 低 下 ,最 后 導(dǎo) 致 執(zhí) 行 元件 運(yùn) 動 減 慢 ; 污 染 物 會 使 閥 的 滑 動 零 件 被 磨 損 ,控 制 閥 磨損 ,則 導(dǎo) 致 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 定 位 精 度 差 ,泄 漏 增 加 ,進(jìn) 而 導(dǎo) 致系 統(tǒng) 過 熱 。 污 染 物 沉 淀 使 滑 閥 粘 結(jié) ,從 而 導(dǎo) 致 電 磁 線圈 失 效 ,閥 芯 粘 結(jié) 可 能 產(chǎn) 生 大 的 沖 擊 負(fù) 載 ,進(jìn) 而 損 壞 軟管 、 管 件 、 接 頭 以 及 其 他 部 件 ; 污 染 物 會 使 節(jié) 流 口 和 壓 力 閥 的 阻 尼 孔 時 堵 時通 ,引 起 系 統(tǒng) 工 作 壓 力 和 速 度 不 穩(wěn) 定 、 動 作 不 靈 敏 ; 污 染 物 會 加 速 密 封 件 的 損 壞 和 缸 筒 或 活 塞 桿負(fù) 載 能 力 降 低 ,還 會 使 缸 的 緩 沖 失 靈 ; 污 染 物 會 把 濾 網(wǎng) 堵 死 ,使 泵 吸 油 困 難 而 吸 入 空氣 產(chǎn) 生 噪 聲 、 并 使 泵 發(fā) 熱 ; 污 染 物 會 把 閥 芯 卡 住 ,使 閥 動 作 失 靈 ,造 成 事故 ; 油 液 混 入 水 分 使 油 變 質(zhì) ,這 不 僅 腐 蝕 機(jī) 件 和 影響 聚 氨 脂 橡 膠 密 封 件 的 性 能 ,同 時 ,由 于 油 膜 變 化 會 使工 作 臺 運(yùn) 行 時 產(chǎn) 生 “ 爬 行 ” 。3 控 制 污 染 的 措 施有 效 地 控 制 液 壓 系 統(tǒng) 中 的 污 染 物 侵 入 和 污 染 物 生成 是 污 染 控 制 關(guān) 鍵 所 在 ,如 何 防 止 ,有 以 下 措 施 :1) 合 理 設(shè) 置 過 濾 器要 根 據(jù) 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(diào) 速閥 的 進(jìn) 油 口 等 處 ,按 照 要 求 的 過 濾 精 度 ,設(shè) 置 過 濾 器 ,選 用 過 濾 器 時 還 要 考 慮 納 垢 容 量 。 在 精 度 相 同 的 情 況下 ,應(yīng) 盡 量 選 用 濾 油 面 積 大 的 過 濾 器 。 這 樣 可 減 少 過濾 器 濾 芯 更 換 次 數(shù) 和 降 低 外 界 污 染 物 的 侵 入 概 率 。 在需 要 時 ,還 可 增 設(shè) 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 ;2) 合 理 設(shè) 計(jì) 油 箱油 箱 內(nèi) 部 應(yīng) 裝 設(shè) 濾 網(wǎng) 式 隔 板 ,油 箱 蓋 要 封 閉 嚴(yán) 密 ,在 油 箱 的 注 油 口 應(yīng) 設(shè) 置 空 氣 濾 清 器 ,油 箱 蓋 上 部 安 裝的 元 件 或 管 接 頭 若 有 外 泄 油 ,不 應(yīng) 讓 這 些 外 泄 油 回 入油 箱 內(nèi) 使 用 ,而 應(yīng) 將 廢 油 引 出 處 理 ,并 及 時 排 除 外 泄漏 ;3) 嚴(yán) 格 控 制 工 作 油 的 溫 度在 沒 有 特 定 要 求 的 情 況 下 ,可 優(yōu) 先 考 慮 選 用 體 積式 調(diào) 速 回 路 ,此 種 調(diào) 速 回 路 溫 升 小 、 效 率 高 ;用 擴(kuò) 大 油箱 容 量 和 通 風(fēng) 自 然 冷 卻 來 緩 解 油 溫 的 升 高 ;另 外 還 可采 用 雙 油 箱 結(jié) 構(gòu) 方 案 ,以 實(shí) 現(xiàn) 不 同 溫 升 情 況 下 的 油 溫調(diào) 節(jié) ;當(dāng) 系 統(tǒng) 功 率 損 失 較 大 ,發(fā) 熱 量 大 而 結(jié) 構(gòu) 又 不 允 許有 較 大 的 油 箱 容 量 情 況 下 ,可 采 用 冷 卻 器 進(jìn) 行 強(qiáng) 制 冷卻 ;4) 加 強(qiáng) 液 壓 系 統(tǒng) 的 維 護(hù) 保 養(yǎng) 和 管 理 定 期 清 洗 濾 芯 、 油 箱 、 管 道 和 元 件 內(nèi) 部 的 污 垢 ,定 期 更 換 濾 網(wǎng) 、 油 箱 。 建 立 液 壓 系 統(tǒng) 一 級 保 養(yǎng) 制 度 ; 通 過 檢 驗(yàn) 油 質(zhì) 來 確 定 是 否 應(yīng) 該 換 油 。 因 為 不同 液 壓 油 的 使 用 壽 命 不 同 ,同 一 種 液 壓 油 在 不 同 的 設(shè)備 、 不 同 的 環(huán) 境 、 不 同 的 維 護(hù) 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 5 m 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 ) 、 顯 微 鏡 計(jì)數(shù) 法 (可 定 性 地 比 較 固 體 污 染 物 的 尺 寸 大 小 及 分 布 ) 、自 動 顆 粒 計(jì) 數(shù) 法 (可 以 直 接 讀 出 顆 粒 的 大 小 和 分 布 ) 。前 面 這 些 方 法 在 某 些 場 合 ,如 野 外 和 生 產(chǎn) 現(xiàn) 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(shù) 顯 式 污 染 報(bào) 警 儀 、 CM20 測 試 儀 、 KLOTZ污 染 檢測 儀 、 PFC200 顆 粒 計(jì) 數(shù) 器 、 PCM100 污 染 度 檢 測 儀 。 若沒 有 這 些 儀 器 ,則 可 采 用 目 測 法 和 比 色 法 。 目 測 法 就是 通 過 看 油 液 的 顏 色 、 嗅 油 液 的 味 道 、 摸 油 液 的 光 滑 度來 估 測 液 壓 油 的 污 染 程 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(jù) 濾 紙 顏 色 來判 斷 介 質(zhì) 污 染 程 度 。 具 體 方 法 :取 同 數(shù) 量 使 用 油 和 同號 純 油 各 少 許 ,分 別 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 。 加 強(qiáng) 油 品 管 理 。 為 保 證 出 庫 油 品 的 質(zhì) 量 ,必 須定 期 對 庫 存 油 料 進(jìn) 行 取 樣 化 驗(yàn) 。 新 油 入 庫 時 應(yīng) 化 驗(yàn) ,不 合 格 的 油 品 不 準(zhǔn) 入 庫 ;油 應(yīng) 妥 善 保 管 ;建 立 液 壓 設(shè) 備“ 用 油 卡 ” ;油 液 轉(zhuǎn) 筒 或 注 入 時 應(yīng) 過 濾 ;并 注 意 油 桶 、 注06 液 壓 與 氣 動 2003 年 第 9 期油 口 、 漏 斗 口 等 容 器 的 清 潔 。5) 設(shè) 計(jì) 液 壓 油 污 染 狀 態(tài) 監(jiān) 控 技 術(shù) 對 于 過 濾 精 度 要 求 較 高 的 液 壓 系 統(tǒng) ,可 使 用 帶堵 塞 指 示 信 號 的 過 濾 器 ; 大 型 液 壓 設(shè) 備 或 自 動 線 的 回 油 系 統(tǒng) 可 在 總 回油 管 路 的 回 油 過 濾 器 前 安 裝 一 個 壓 力 傳 感 器 ,也 可 在獨(dú) 立 過 濾 系 統(tǒng) 中 加 一 個 壓 力 傳 感 器 ,由 壓 力 傳 感 器 檢測 油 液 流 動 和 污 染 情 況 。4 結(jié) 束 語總 之 ,在 產(chǎn) 品 設(shè) 計(jì) 上 應(yīng) 完 善 污 染 控 制 系 統(tǒng) ,在 制 造安 裝 時 加 強(qiáng) 工 藝 控 制 ,如 對 液 壓 元 件 和 油 路 進(jìn) 行 嚴(yán) 格的 清 洗 ,對 油 箱 內(nèi) 表 面 進(jìn) 行 除 銹 拋 光 ,刷 涂 防 銹 漆 進(jìn) 行防 銹 處 理 ,這 樣 可 減 少 系 統(tǒng) 被 污 染 的 機(jī) 會 。產(chǎn) 生 液 壓 油 污 染 的 原 因 有 很 多 ,液 壓 系 統(tǒng) 被 污 染后 的 影 響 也 很 大 。 液 壓 油 在 使 用 過 程 中 又 在 不 斷 產(chǎn) 生污 染 物 ,所 以 徹 底 解 決 液 壓 油 污 染 問 題 是 不 可 能 的 ,但通 過 采 取 一 些 確 實(shí) 可 行 的 方 法 可 控 制 液 壓 油 污 染 ,使液 壓 油 的 清 潔 度 保 持 在 一 定 的 等 級 內(nèi) 是 可 行 的 ,從 而能 保 證 液 壓 系 統(tǒng) 正 常 工 作 ,減 小 設(shè) 備 故 障 率 ,延 長 液 壓元 件 的 使 用 壽 命 。參 考 文 獻(xiàn) :1 史 紀(jì) 定 ,嵇 光 國 . 液 壓 系 統(tǒng) 故 障 診 斷 與 維 修 技 術(shù) M.北京 :機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 ,1990.2 管 龍 根 ,等 . 油 溫 和 液 壓 系 統(tǒng) 故 障 J .礦 山 機(jī) 械 ,2002(4) .3 田 少 民 . 液 壓 油 污 染 檢 測 技 術(shù) 現(xiàn) 狀 J .工 程 機(jī) 械 ,1999(5) .信 息 日 本 流 體 動 力 系 統(tǒng) 學(xué) 會 國 際 交 流 委 員 會 擔(dān) 當(dāng) 理 事真 田 一 志 博 士 就 中 日 交 流 事 宜 訪 問 中 國日 本 流 體 動 力 系 統(tǒng) 學(xué) 會 (J FPS)國 際 交 流 委 員 會 主 任 (擔(dān) 當(dāng) 理 事 ) 、 橫 濱 國 立 大 學(xué) 助 教 授 真 田 一 志 博 士 于 2003年 7 月 28 日 至 31 日 對 中 國 進(jìn) 行 了 為 期 四 天 的 訪 問 ,雙 方 就 中 日 流 體 傳 動 與 控 制 學(xué) 術(shù) 界 的 國 際 交 流 事 宜 進(jìn) 行 了誠 摯 友 好 的 會 談 。真 田 一 志 博 士 來 訪 期 間 ,流 體 傳 動 與 控 制 分 會 主 任 委 員 、 燕 山 大 學(xué) 王 益 群 校 長 及 分 會 副 總 干 事 、 燕 山 大 學(xué) 機(jī)械 工 程 學(xué) 院 院 長 孔 祥 東 教 授 ,分 會 副 主 任 委 員 、 北 京 機(jī) 械 工 業(yè) 自 動 化 研 究 所 陳 貞 發(fā) 教 授 和 分 會 副 總 干 事 、 北 京 機(jī)械 工 業(yè) 自 動 化 研 究 所 趙 曼 琳 高 工 ,分 會 副 主 任 委 員 、 浙 江 大 學(xué) 流 體 傳 動 及 控 制 國 家 重 點(diǎn) 實(shí) 驗(yàn) 室 主 任 王 慶 豐 教 授 ,分 會 國 際 交 流 與 合 作 委 員 會 主 任 、 浙 江 大 學(xué) 陳 鷹 教 授 等 分 別 在 秦 皇 島 、 北 京 和 杭 州 會 見 了 真 田 一 志 博 士 和 榆 次 油研 公 司 日 方 代 表 蕭 欣 志 副 總 經(jīng) 理 。7 月 28 日 在 分 會 秘 書 處 ,陳 貞 發(fā) 教 授 和 趙 曼 琳 高 工 與 日 本 客 人 會 談 ,中 日 雙 方 分 別 介 紹 了 兩 國 學(xué) 會 的 工 作及 發(fā) 展 情 況 ,共 同 表 示 希 望 通 過 交 流 ,加 強(qiáng) 合 作 ,促 進(jìn) 兩 國 液 壓 行 業(yè) 的 發(fā) 展 。 在 京 活 動 期 間 ,客 人 們 參 觀 了 北 京 機(jī)械 工 業(yè) 自 動 化 所 液 壓 中 心 實(shí) 驗(yàn) 室 和 機(jī) 器 人 中 心 。真 田 一 志 博 士 于 7 月 29 日 專 程 到 燕 山 大 學(xué) 拜 會 了 分 會 主 任 委 員 、 燕 山 大 學(xué) 王 益 群 校 長 ,并 轉(zhuǎn) 達(dá) 了 日 本 流 體動 力 系 統(tǒng) 學(xué) 會 會 長 佐 藤 三 祿 教 授 給 分 會 的 來 信 。 王 益 群 主 任 委 員 對 日 本 流 體 動 力 學(xué) 會 會 長 的 來 函 作 了 書 面 答復(fù) ,請 真 田 博 士 轉(zhuǎn) 遞 。 王 益 群 主 任 委 員 對 日