液壓系統(tǒng)污染的分析與對策張雪華ANALYSISOFCONTAMINATIONANDCOUNTERMEASUREOFHYDRAULICSYSTEMZHANGXUE2HUA福建龍巖師專機電工程系,福建龍巖364012摘要對產生液壓系統(tǒng)污染的種類、原因及影響進行分析,進而找出影響因素及控制污染的措施。關鍵詞液壓系統(tǒng)污染液壓油中圖分類號TH137文獻標識碼B文章編號10002485820030920059203液壓系統(tǒng)廣泛地應用于各種工業(yè)設備中,一個液壓系統(tǒng)能否正常地工作,除系統(tǒng)設計、元件制造和維護外,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,甚至會造成設備事故。液壓油對液壓設備猶如血液對于生命,清潔的液壓油在機械內循環(huán)流動是保證設備正常運行和潤滑的重要條件。有關資料表明,現(xiàn)場7080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。1液壓系統(tǒng)污染的種類與產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、化學物質和微生物等雜物,另外油溫的變化導致油的變質也是一種污染。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另外,忽視油液的過濾,從而把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、換油或補油時不重視油的過濾、臟的油桶未經嚴格清洗就拿來用,從而把污染物帶入3內部生成污染物指工作期間所產生的污染物。系統(tǒng)在組裝、運行、調試過程中元件磨損所產生的金屬磨耗物,管道內銹蝕剝落物,密封件磨耗物和碎片,以及油液氧化變質生成沉淀物和膠質。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,學士,主要從事液壓傳動與控制等課程的教學工作。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。突然失效主要是進入元件的大顆粒污染物一般超過100M造成的,它通過妨礙元件表面的相對運動直至元件卡死來造成損壞。退化失效是由滲入運動間隙的小顆粒引起的,其特點是系統(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,直到情況嚴重時產生磨粒磨損。研究表明,當污染等級高時,系統(tǒng)工作不到100H就會失效,而在特別清潔的情況下,系統(tǒng)工作10000H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。據報道,到達允許溫度上限后,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),這反過來又進一步加劇了油液的溫升,造成了惡性循環(huán),最終導致故障。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動零件的磨損,導致液壓裝置內泄漏增加,造成泵的容積效率降低,機械效率降低,元件壽命縮短,動力利用率低下,最后導致執(zhí)行元件運動減慢污染物會使閥的滑動零件被磨損,控制閥磨損,則導致執(zhí)行機構定位精度差,泄漏增加,進而導致系統(tǒng)過熱。污染物沉淀使滑閥粘結,從而導致電磁線圈失效,閥芯粘結可能產生大的沖擊負載,進而損壞軟管、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載能力降低,還會使缸的緩沖失靈污染物會把濾網堵死,使泵吸油困難而吸入空氣產生噪聲、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,這不僅腐蝕機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行時產生“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鍵所在,如何防止,有以下措施1合理設置過濾器要根據系統(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等處,按照要求的過濾精度,設置過濾器,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和降低外界污染物的侵入概率。在需要時,還可增設外循環(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2合理設計油箱油箱內部應裝設濾網式隔板,油箱蓋要封閉嚴密,在油箱的注油口應設置空氣濾清器,油箱蓋上部安裝的元件或管接頭若有外泄油,不應讓這些外泄油回入油箱內使用,而應將廢油引出處理,并及時排除外泄漏3嚴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然冷卻來緩解油溫的升高另外還可采用雙油箱結構方案,以實現(xiàn)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情況下,可采用冷卻器進行強制冷卻4加強液壓系統(tǒng)的維護保養(yǎng)和管理定期清洗濾芯、油箱、管道和元件內部的污垢,定期更換濾網、油箱。建立液壓系統(tǒng)一級保養(yǎng)制度通過檢驗油質來確定是否應該換油。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5M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、顯微鏡計數法可定性地比較固體污染物的尺寸大小及分布、自動顆粒計數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,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“用油卡”油液轉筒或注入時應過濾并注意油桶、注06液壓與氣動2003年第9期油口、漏斗口等容器的清潔。5設計液壓油污染狀態(tài)監(jiān)控技術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結束語總之,在產品設計上應完善污染控制系統(tǒng),在制造安裝時加強工藝控制,如對液壓元件和油路進行嚴格的清洗,對油箱內表面進行除銹拋光,刷涂防銹漆進行防銹處理,這樣可減少系統(tǒng)被污染的機會。產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是可行的,從而能保證液壓系統(tǒng)正常工作,減小設備故障率,延長液壓元件的使用壽命。參考文獻1史紀定,嵇光國液壓系統(tǒng)故障診斷與維修技術M北京機械工業(yè)出版社,19902管龍根,等油溫和液壓系統(tǒng)故障J礦山機械,200243田少民液壓油污染檢測技術現(xiàn)狀J工程機械,19995信息日本流體動力系統(tǒng)學會國際交流委員會擔當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)學會JFPS國際交流委員會主任擔當理事、橫濱國立大學助教授真田一志博士于2003年7月28日至31日對中國進行了為期四天的訪問,雙方就中日流體傳動與控制學術界的國際交流事宜進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、燕山大學王益群校長及分會副總干事、燕山大學機械工程學院院長孔祥東教授,分會副主任委員、北京機械工業(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、浙江大學流體傳動及控制國家重點實驗室主任王慶豐教授,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會的工作及發(fā)展情況,共同表示希望通過交流,加強合作,促進兩國液壓行業(yè)的發(fā)展。在京活動期間,客人們參觀了北京機械工業(yè)自動化所液壓中心實驗室和機器人中心。真田一志博士于7月29日專程到燕山大學拜會了分會主任委員、燕山大學王益群校長,并轉達了日本流體動力系統(tǒng)學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會會長的來函作了書面答復,請真田博士轉遞。王益群主任委員對日方提出的交流建議表示贊同,并表示希望通過多種交流形式,促進行業(yè)進步與發(fā)展。蕭欣志副總經理,分會副總干事趙曼琳、孔祥東會見時在座。會見后,在王益群校長和孔祥東院長的陪同下,參觀了燕山大學流體傳動及控制實驗室。真田一志博士一行于7月30日抵達杭州,對浙江大學進行參觀訪問,同時就日本JFPS邀請中國青年科學家赴日進行學術交流的具體事宜與浙江大學陳鷹教授交換了意見。雙方明確表示日方提出的這一交流形式,有利于促進兩國之間在流體傳動及控制領域的交流與合作,中方愿意接受邀