夏瑞平 上??瓦\(yùn)專線基礎(chǔ)設(shè)施維修基地
液壓系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備。對于大型養(yǎng)路機(jī)械來說,液壓系統(tǒng)就是大型養(yǎng)路機(jī)械(以下簡稱大機(jī))的心臟。一個(gè)液壓系統(tǒng)能否正常工作,除系統(tǒng)設(shè)計(jì)、液壓元件制造和維護(hù)外,油的清潔度是十分重要的因素。油液的污染將會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作,同時(shí)會(huì)使液壓元件過度磨損,嚴(yán)重的甚至?xí)斐纱髾C(jī)設(shè)備的故障。液壓油對大機(jī)猶如血液對生命,清潔的液壓油在機(jī)械內(nèi)循環(huán)流動(dòng)是保證大機(jī)設(shè)備正常運(yùn)行和潤滑的重要條件。據(jù)國外權(quán)威資料統(tǒng)計(jì),現(xiàn)場70%-80%液壓系統(tǒng)的工作不穩(wěn)定和出現(xiàn)故障都與液壓油的污染有關(guān)。因此,對液壓油污染控制就顯得尤為重要。
大機(jī)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(zhì)。液壓油受到污染常常是大機(jī)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障的主要原因,控制液壓油的污染是保證大機(jī)正常工作的重中之重。
大機(jī)液壓油液被污染的原因是很復(fù)雜的,但大體上有以下幾個(gè)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、運(yùn)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(jīng)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)侵入物的污染: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(diǎn),如外露的往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(xì),濾清器幾年不清洗、濾清不經(jīng)常更換,換油或補(bǔ)油時(shí)不注意油的清潔,臟的油桶未經(jīng)過嚴(yán)格的清洗就拿來用,從而把污染物帶入。
(3)生成物的污染:主要指大機(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在工作過程中所產(chǎn)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(zhì)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(dòng)而遍布整個(gè)液壓系統(tǒng)。當(dāng)通過泵、馬達(dá)、油缸、閥各液壓元件時(shí),會(huì)加劇各摩擦副的磨損,產(chǎn)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(yán)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(huì)腐蝕機(jī)件,并使液壓元件表面的污物分散到油液中去而難以清除,還降低濾清器附著污物的能力,常常使節(jié)流小孔堵塞,從而使液壓元件失效造成大機(jī)設(shè)備故障。
(4)液壓油中混入其它油品:目前上海局大機(jī)使用的液壓油是殼牌的T46,這種液壓油經(jīng)過長時(shí)間證明很適合南方的大機(jī)。不同品種、不同牌號的液壓油其化學(xué)成分是不相同的,當(dāng)液壓油中混入其它油品后,就改變了其化學(xué)組成,從而使其性質(zhì)也發(fā)生變化。在大機(jī)這個(gè)行業(yè)中,曾經(jīng)發(fā)生過油品混用。
(5)環(huán)境造成的污染:在大機(jī)這個(gè)特殊行業(yè)中,主要污染源就是它的作業(yè)環(huán)境。由于大機(jī)作業(yè)是露天作業(yè),而且受惡劣的道床影響,一作業(yè)到處是灰塵。因此保證大機(jī)所有裸露在外的油管、油箱、液壓元件等的密閉性就顯得尤為重要。
(1)污染度等級的劃分:工作介質(zhì)的污染用污染度等級來表示,它是指單位體積工作介質(zhì)中固體顆粒污染物的含量,即工作介質(zhì)中所含固體顆粒的濃度。為了定量地描述和評定工作介質(zhì)的污染程度,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的標(biāo)準(zhǔn)ISO4406中已經(jīng)給出了污染度等級標(biāo)準(zhǔn)(詳見表1、表2)。表1指污染度等級用污染物顆粒的大小劃分,表2指污染度等級用含污染物顆粒的數(shù)量劃分。污染度等級用兩組數(shù)字表示工作介質(zhì)中固體顆粒的污染度,前面一組數(shù)字代表1 mL工作介質(zhì)中尺寸不小于5 μm的顆粒數(shù)等級,后面一組數(shù)字代表1 mL工作介質(zhì)中尺寸不小于15 μm的顆粒數(shù)等級,兩組數(shù)字之間用一斜線分隔。例如污染度等級數(shù)字為18/15的液壓油,表示它在每毫升內(nèi)不小于5 μm的顆粒數(shù)在1 300~2 500之間,不小于15μm的顆粒數(shù)在160~320之間。
表1 油液污染度等級標(biāo)準(zhǔn)(1 mL中的顆粒)
表2 ISO 4406污染度等級
(2)通過大機(jī)液壓油的油樣分析來判斷油液是否被污染。最簡單的是從鐵譜上判斷干凈的液壓油和被污染的液壓油。圖1所示為干凈的液壓油,圖2所示為被污染的液壓油。
圖1 干凈液壓油的鐵譜圖片
圖2 被污染的液壓油鐵譜圖片
大機(jī)液壓油被污染后對液壓傳動(dòng)系統(tǒng)所造成的主要危害有:
(1)固體顆粒和膠狀生成物堵塞濾清器,使液壓泵吸油不暢、運(yùn)轉(zhuǎn)困難,產(chǎn)生噪聲;堵塞閥類元件的小孔或縫隙,使閥類元件動(dòng)作失靈;
(2)微小固體顆粒會(huì)加速有相對滑動(dòng)零件表面的磨損,使液壓元件不能正常工作;同時(shí),它也會(huì)劃傷密封件,使泄漏流量增加;
(3)水分和空氣的混入會(huì)降低液壓油液的潤滑能力,并加速其氧化變質(zhì);產(chǎn)生氣蝕,使液壓元件加速損壞;使液壓傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)振動(dòng)、爬行等現(xiàn)象。
由于大機(jī)液壓油被污染的原因比較復(fù)雜,液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作過程中液壓油在不斷地產(chǎn)生污染物,因此,要徹底防止污染是很困難的。為了延長大機(jī)液壓元件的使用壽命,保證液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的正常工作,應(yīng)將液壓油液的污染程度控制在一定的范圍內(nèi)。一般常采取如下措施來控制污染。
液壓系統(tǒng)組裝前后,必須對零件進(jìn)行嚴(yán)格的清洗。特別是在更換新的液壓元件時(shí),一定要做到用干凈的汽油或柴油洗干凈后,再用干凈的液壓油沖洗。保證裝機(jī)前液壓元件的完全干凈。
為了減少液壓系統(tǒng)的污染源,應(yīng)改善大機(jī)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境,加強(qiáng)粉塵治理,減少工作現(xiàn)場的粉塵。油箱通大氣處要加空氣濾清器,向油箱灌油應(yīng)通過過濾器,維修拆卸元件應(yīng)在無塵區(qū)進(jìn)行。
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)油口處,按照要求的過濾精度,設(shè)置濾清器,選用濾清器時(shí)還要考慮納垢能量。在精度相同的情況下,應(yīng)盡量選用濾油面積大的濾清器。在需要時(shí),還可以增設(shè)外循環(huán)過濾系統(tǒng)(此時(shí)過濾精度βn可選用大些)從而使系統(tǒng)的污染物控制等級得到提高;應(yīng)定期檢查濾清器的濾網(wǎng)有無破裂,若有破裂要及時(shí)更換,對變質(zhì)油和清潔度超標(biāo)油禁止使用,油箱內(nèi)壁一般不要涂刷油漆,以免油中產(chǎn)生沉淀物質(zhì),為防止空氣進(jìn)入系統(tǒng),回油管口應(yīng)在油箱液面以下,液壓泵和吸油管應(yīng)嚴(yán)格密封。另外,應(yīng)根據(jù)需要,在系統(tǒng)的有關(guān)部位設(shè)置適當(dāng)精度的濾清器,并且要定期檢查、清洗或更換濾芯。
在沒有特定要求的情況下,可有限地考慮選用體積式調(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;另外還可以采用雙油箱結(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的情況下,可采用冷卻器進(jìn)行強(qiáng)制冷卻;
(1)選擇合適的液壓油。要根據(jù)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)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(zhì)與元件金屬材料及其密封材料的相容性。綜合以上因素,目前我們選用的液壓油牌號為T46。
(2)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(shí)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(shí)應(yīng)使用過濾器;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(nèi)部的污垢,定期更換濾芯。建立大機(jī)液壓系統(tǒng)一級保養(yǎng)制度。
(4)通過檢查油質(zhì)來確定是否該換油。因?yàn)椴煌囊簤河偷氖褂脡勖煌?,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(dòng)顆粒計(jì)數(shù)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(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,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(jì)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(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,分離滴在濾紙上,過一定時(shí)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(shí)要清洗油箱,沖洗系統(tǒng)管道元件。
為了有效地控制液壓系統(tǒng)的污染,以保證液壓系統(tǒng)的工作可靠性和液壓元件的使用壽命,國家制定的典型液壓元件和液壓系統(tǒng)清潔度等級見表3、表4。
表3 典型液壓元件清潔度等級
表4 典型液壓系統(tǒng)清潔度等級
綜上所述,在大機(jī)行業(yè)中,控制液壓油污染顯得特別重要。由于大機(jī)使用的液壓元件都是進(jìn)口件,進(jìn)口周期長、價(jià)格昂貴。一旦液壓元件由于被污染而損壞,輕則會(huì)影響單位的正常施工生產(chǎn),嚴(yán)重的甚至?xí)绊戣F路的正常運(yùn)輸秩序,給我國鐵路帶來不可估量的損失。