液壓系統(tǒng)的油液污染控制與管理相關(guān)問(wèn)題探討

摘 要：油液污染引起的液壓系統(tǒng)的故障在實(shí)際工作中經(jīng)?？梢?jiàn)，油液的污染影響著液壓設(shè)備的工作可靠性。油液的污染度與關(guān)鍵液壓元件的污染耐受度在一定的污染控制措施下能夠達(dá)到一定平衡，從而元件的壽命和可靠性就得以保證，本文對(duì)于油液污染控制相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行探討，著重分析了液壓系統(tǒng)污染監(jiān)測(cè)和控制問(wèn)題，對(duì)于今后液壓系統(tǒng)使用和保養(yǎng)具有一定幫助。

關(guān)鍵詞：液壓油 污染物 檢測(cè) 分析 控制

中圖分類號(hào)：TH137 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）04（b）-0100-02

可以從外部原因和內(nèi)部原因這兩個(gè)方面來(lái)分析液壓油的污染問(wèn)題。一方面，從外部原因來(lái)說(shuō)，固體雜質(zhì)、水分、其他油類及空氣等如果進(jìn)入液壓系統(tǒng)，就有可能造成液壓油的污染；另外一方面，出去帶來(lái)的污染物以外，由于系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中而出現(xiàn)的液壓油理化性能變化，以及相關(guān)的零件磨損等問(wèn)題出現(xiàn)的油污染[1，2]。所以可見(jiàn)，為了在使用過(guò)程中能夠確保延長(zhǎng)元件的壽命，提高延長(zhǎng)相應(yīng)的故障時(shí)間間隔，監(jiān)測(cè)液壓系統(tǒng)油液則是液壓系統(tǒng)日常維護(hù)工作的重要環(huán)節(jié)之一。

1 污染控制的原理

元件的污染耐受度和油液的污染度嚴(yán)重影響著液壓元件的工作壽命和可靠性，同時(shí)，對(duì)其有直接影響作用的還包括工作液和顆粒污染物的性質(zhì)。

這里可以從兩個(gè)方面來(lái)提高元件工作壽命和可靠性，一方面，通過(guò)利用耐污染元件，可以從設(shè)計(jì)參數(shù)、結(jié)構(gòu)和材質(zhì)等方面進(jìn)行改進(jìn)，這樣就可以從某些特定方法來(lái)提高元件耐污染性能；另外一方面，為了滿足油液的污染度得以降低的要求，就是可以采取一些控制污染的措施。從實(shí)際情況來(lái)看，后一種方法比較常用而且較為經(jīng)濟(jì)。

下述的幾種方法則是常用的可以有效的控制液壓系統(tǒng)的污染的措施[3]：第一，盡管在在加工和組裝過(guò)程中一直存在相關(guān)的殘留物質(zhì)，但是經(jīng)常對(duì)于元件和系統(tǒng)進(jìn)行清洗能夠使得系統(tǒng)被污染可能性降低；第二，污染物侵入系統(tǒng)的措施也應(yīng)該得以采取，這樣可以有效進(jìn)行外界侵入的污染物的控制；第三，把高效能的濾油器利用在液壓系統(tǒng)中，這樣就可以不斷把系統(tǒng)中的內(nèi)部產(chǎn)生的污染物進(jìn)行清除操作。

2 油液污染控制的措施

2.1 液壓元件的清洗

相關(guān)有效措施對(duì)于加工中不可避免的存在著的液壓元件的殘留污染物顯得尤為必要，這是因?yàn)檫@樣可以使得元件的清潔度得以滿足。反之，如果元件沒(méi)有得到合理的清洗工作，這樣的元件進(jìn)入系統(tǒng)后，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的油液沖刷以及機(jī)械振動(dòng)，這樣元件附著的污染物就得以進(jìn)入到整個(gè)油液系統(tǒng)之中，就造成了油液污染。另外，這樣的后果往往是使得元件早期失效，所以元件內(nèi)部固有的污染物往往容易造成下述失效情況。

對(duì)于元件清洗凈化來(lái)說(shuō)，應(yīng)該從最初的制造工序開(kāi)始，以后相關(guān)的每一步工序都應(yīng)該把元件清洗工作做到位。尤其對(duì)于最后一步裝配工序來(lái)說(shuō)，應(yīng)該努力清除裝配帶來(lái)的污染物，這樣對(duì)于元件最后清洗工作得以減輕，另外能有力保證元件的清潔度。鑄件的清理、加工零件的粗洗和精洗等則是在元件凈化的過(guò)程中常見(jiàn)的幾個(gè)部分。

為了清除鑄件表面粘結(jié)的型砂和氧化物，一般都是采用噴丸或在旋轉(zhuǎn)筒中翻滾等方法，還有相關(guān)的化學(xué)方法可以采用。其中，對(duì)于粗洗的主要過(guò)程來(lái)說(shuō)，主要是指清除加工殘留物、腐蝕物和油脂等等方面，在這其中的過(guò)程中，主要利用相關(guān)液體（可以包括洗滌液、溶劑、堿液或酸液）對(duì)于零件進(jìn)行特定情況下的浸泡、刷洗或沖洗。另外，精洗的對(duì)象則是對(duì)于元件清潔度要求極高的零件，其往往緊跟在粗洗的步驟之后，一般可以采用超聲波清洗和蒸汽浴洗。對(duì)于超聲波清洗來(lái)說(shuō)，可以在超聲波槽內(nèi)對(duì)于浸泡零件，一般液體使用特定的清潔劑，主要原理則是利用激烈沖擊力（由超聲波在槽內(nèi)液體中產(chǎn)生），這種力量能使得零件表面的污染物進(jìn)行脫離而進(jìn)行清洗。對(duì)于蒸汽浴洗，首先，需要放置在加熱的溶劑蒸汽中，利用蒸汽的作用，這樣就能使得零件表面冷凝，從而表面的污染物得以洗去清除。

2.2 液壓油過(guò)濾與凈化

液壓系統(tǒng)中用以控制油液污染度主要是通過(guò)濾油器進(jìn)行的，這樣就可以通過(guò)其工作，使其在系統(tǒng)工作中產(chǎn)生相應(yīng)的濾除作用，把內(nèi)部和外界的污染物進(jìn)行清除，從而保證控制油液污染度一直在元件污染耐受度的限度之內(nèi)。

首先，對(duì)于濾油器的選擇來(lái)說(shuō)，其性能條件應(yīng)該注意下面幾個(gè)問(wèn)題：（1）保證一定過(guò)濾精度，即使得油液達(dá)到要求的污染度。（2）盡可能減小流體阻力引起的壓力損失。（3）納污容量較大，這樣可以有效避免濾芯的頻繁更換。

3 液壓系統(tǒng)污染監(jiān)測(cè)與控制

3.1 油液中金屬磨屑的監(jiān)測(cè)與控制

在液壓系統(tǒng)油液中的顆粒污染物中，金屬磨屑占有一定的比率，根據(jù)不同的情況，一般在20%～70%之間，與元件的磨損則是這部分的金屬磨屑主要來(lái)源。要想獲得有關(guān)系統(tǒng)內(nèi)元件磨損的信息則可以通過(guò)相關(guān)的油液中的金屬磨屑進(jìn)行檢測(cè)而得到。其中，要想知道元件的磨損形式、部位和程度，都是可以通過(guò)油液中金屬磨屑的種類、形態(tài)和含量等信息而獲得，相關(guān)的元件元件的剩余壽命的預(yù)測(cè)，以及相關(guān)的故障預(yù)測(cè)也就成為可能，可以看作是必要的維修措施的依據(jù)。所以說(shuō)，液壓元件磨損檢測(cè)和故障診斷的一種有效方法就是油液中的金屬磨屑的監(jiān)測(cè)方法。

光譜分析、鐵譜分析和磁塞檢測(cè)等方法則是油液中金屬磨屑的檢測(cè)通?？刹捎谩９庾V分析能夠方便的檢測(cè)出油液中各種金屬元素的含量，但對(duì)于尺寸大于8 μm以上的顆粒不敏感，而元件不正常磨損產(chǎn)生的磨屑一般都大于10 μm。要想分辨分辨磨屑的種類可以通過(guò)磨屑的形貌和尺寸進(jìn)行，這樣在顯微鏡下的鐵譜分析法就可以。同時(shí)，磨屑的相對(duì)含量可以通過(guò)光密度計(jì)進(jìn)行檢測(cè)，但是需要指出定量測(cè)試的精度不夠高。利用設(shè)置在系統(tǒng)中的磁性元件攔截和吸附油液中的金屬磨屑的原理則這就是所謂的磁塞法，即控制系統(tǒng)在金屬磨屑積累到一定量時(shí)發(fā)出信號(hào)。

3.2 油液污染的監(jiān)測(cè)與控制及結(jié)果分析

液壓系統(tǒng)污染控制可以通過(guò)兩個(gè)方面進(jìn)行：一是，系統(tǒng)的油液利用采用合理的技術(shù)手段進(jìn)行過(guò)濾凈化；二是，防止污染物進(jìn)入整個(gè)系統(tǒng)。為了合理選擇合理的措施進(jìn)行油液污染的監(jiān)測(cè)，同時(shí)提高元件工作的壽命，保證油液污染控制有效性，應(yīng)該定時(shí)檢測(cè)達(dá)到元件的污染耐受度以后的系統(tǒng)油液的污染度。

液壓系統(tǒng)的工況監(jiān)測(cè)與故障診斷，目前已廣泛采用各種現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)，其中包括油液污染度檢測(cè)和污染物分析，以及機(jī)器震動(dòng)和噪聲的檢測(cè)等。所以可見(jiàn)，整個(gè)工況監(jiān)測(cè)和維護(hù)工作中最基本的部分就是油液的污染監(jiān)測(cè)。

對(duì)于油液取樣來(lái)說(shuō)，可以從以下兩個(gè)方面進(jìn)行討論。

（1）設(shè)定取樣點(diǎn)。

在設(shè)定設(shè)定取樣點(diǎn)過(guò)程中，需要考慮兩個(gè)方面的因素：一是，為了能夠準(zhǔn)確的反映整個(gè)系統(tǒng)油液的污染狀況，應(yīng)該選擇代表性油樣；二是，裝置的安裝方便應(yīng)該進(jìn)行考慮，系統(tǒng)內(nèi)污染最嚴(yán)重且容易發(fā)生故障的部位則是往往取樣點(diǎn)的確定位置，主要包括相關(guān)的濾油器的上游、主油泵下游等等。對(duì)于油箱直接取樣進(jìn)行分析，需要注意取樣管進(jìn)入油液深度的一半左右。這樣能夠避免油液分層可能使油樣沒(méi)有代表性。另外，管路從系統(tǒng)取樣應(yīng)該計(jì)算取樣點(diǎn)的雷諾數(shù)，應(yīng)該使得雷諾數(shù)Re>2000，這能保證管中液流里紊流狀態(tài)。

（2）取樣間隔。

在整個(gè)油液污染監(jiān)測(cè)和故障診斷中一個(gè)重要內(nèi)容就是以運(yùn)行時(shí)間確定取樣時(shí)間，在考慮運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)短和技術(shù)狀態(tài)的影響的基礎(chǔ)上，可以根據(jù)系統(tǒng)壓力，還有就是設(shè)備工作性質(zhì)來(lái)確定相關(guān)的取樣間隔。為了及時(shí)掌握系統(tǒng)的內(nèi)部運(yùn)行情況，工作初期（500 h以內(nèi)）的磨合狀態(tài)應(yīng)該選擇取樣間隔要小的情況。這樣條件下，應(yīng)該特別要注意設(shè)備初始安裝運(yùn)行或大修后的第1天或運(yùn)行1周、1個(gè)月后進(jìn)行采樣分析。縮短取樣周期則是在在快到維修期限的時(shí)候進(jìn)行。系統(tǒng)過(guò)熱、工作不穩(wěn)定、噪聲和振動(dòng)加大等異常問(wèn)題如果在正常工作期間，應(yīng)該進(jìn)行采樣分析。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于積極的預(yù)防性維護(hù)措施的液壓系統(tǒng)油液來(lái)說(shuō)，應(yīng)定期檢測(cè)系統(tǒng)油液的污染度，這樣在確定元件的污染耐受度后，可以有效進(jìn)行相關(guān)措施的實(shí)施，確保油液的污染度保持在元件污染耐受度以內(nèi)，這樣得以保證系統(tǒng)可靠性以及元件壽命。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭長(zhǎng)松，馬彪，孫憲林，等.液壓系統(tǒng)污染控制動(dòng)平衡研究[J].機(jī)床與液壓， 2005（8）.

[2] 李越.液壓系統(tǒng)污染問(wèn)題的探討[J].機(jī)床與液壓，2004（1）.

[3] 周映華.工程機(jī)械液壓系統(tǒng)污染的失效分析[J].機(jī)床與液壓，2009（10）.