淺議大型養(yǎng)路機(jī)械油液污染控制

夏瑞平 上海客運(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(duì)于大型養(yǎng)路機(jī)械來(lái)說(shuō)，液壓系統(tǒng)就是大型養(yǎng)路機(jī)械（以下簡(jiǎn)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(guò)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(duì)大機(jī)猶如血液對(duì)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(rùn)滑的重要條件。據(jù)國(guó)外權(quán)威資料統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)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(duì)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。

1 大機(jī)液壓油污染的原因

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(guò)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(guò)清洗，但未清洗干凈而殘留下來(lái)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(guò)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(guò)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(guò)嚴(yán)格的清洗就拿來(lái)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(guò)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(guò)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(guò)長(zhǎng)時(shí)間證明很適合南方的大機(jī)。不同品種、不同牌號(hào)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(guò)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。

2 大機(jī)液壓油污染的判定

（1）污染度等級(jí)的劃分：工作介質(zhì)的污染用污染度等級(jí)來(lái)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(píng)定工作介質(zhì)的污染程度，國(guó)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)（詳見(jiàn)表1、表2）。表1指污染度等級(jí)用污染物顆粒的大小劃分，表2指污染度等級(jí)用含污染物顆粒的數(shù)量劃分。污染度等級(jí)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(jí)，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(jí)，兩組數(shù)字之間用一斜線分隔。例如污染度等級(jí)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)（1 mL中的顆粒）

表2 ISO 4406污染度等級(jí)

（2）通過(guò)大機(jī)液壓油的油樣分析來(lái)判斷油液是否被污染。最簡(jiǎn)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

3 大機(jī)液壓油污染的危害

大機(jī)液壓油被污染后對(duì)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(duì)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(rùn)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。

4 大機(jī)液壓油污染的控制

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(guò)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(zhǎng)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(lái)控制污染。

4.1 消除殘留物污染

液壓系統(tǒng)組裝前后，必須對(duì)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。

4.2 減少外來(lái)的污染

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(chǎng)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(guò)過(guò)濾器，維修拆卸元件應(yīng)在無(wú)塵區(qū)進(jìn)行。

4.3 濾除系統(tǒng)產(chǎn)生的雜質(zhì)

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(guò)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(guò)濾系統(tǒng)（此時(shí)過(guò)濾精度βn可選用大些）從而使系統(tǒng)的污染物控制等級(jí)得到提高；應(yīng)定期檢查濾清器的濾網(wǎng)有無(wú)破裂，若有破裂要及時(shí)更換，對(duì)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。

4.4 控制液壓油液的工作溫度

在沒(méi)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(lái)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；

4.5 加強(qiáng)大機(jī)液壓系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)和管理

（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(jí)，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(hào)為T46。

（2）加強(qiáng)油品管理。為保證出庫(kù)油品的質(zhì)量，必須定期對(duì)庫(kù)存油料進(jìn)行取樣化驗(yàn)。新油入庫(kù)時(shí)應(yīng)化驗(yàn)，不合格的油品不準(zhǔn)入庫(kù)；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(guò)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(jí)保養(yǎng)制度。

（4）通過(guò)檢查油質(zhì)來(lái)確定是否該換油。因?yàn)椴煌囊簤河偷氖褂脡勖煌环N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(lái)檢測(cè)液壓油污染度的方法有以下幾種：鐵譜分析法（此方法無(wú)法檢測(cè)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(wú)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(chǎng)合，如野外和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)就受到限制，這些場(chǎng)合可使用便攜式污染測(cè)量?jī)x來(lái)檢測(cè)。如DCA數(shù)顯式污染報(bào)警儀、CM20測(cè)試儀、KLOTZ污染檢測(cè)儀、PFC200顆粒計(jì)數(shù)器、PCM100污染度檢測(cè)儀。若沒(méi)有這些儀器，可采用目測(cè)法和比色法。目測(cè)法就是通過(guò)看油的顏色、嗅油的味道、摸油液的光滑度來(lái)估測(cè)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(cè)的液壓油，另一只裝新的液壓油，將兩只瓶子對(duì)著太陽(yáng)看，來(lái)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(guò)濾出來(lái)，然后根據(jù)濾紙顏色來(lái)判斷介質(zhì)污染程度。具體方法：取同數(shù)量使用油和同號(hào)純油各少許，分離滴在濾紙上，過(guò)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(guó)家制定的典型液壓元件和液壓系統(tǒng)清潔度等級(jí)見(jiàn)表3、表4。

表3 典型液壓元件清潔度等級(jí)

表4 典型液壓系統(tǒng)清潔度等級(jí)

5 結(jié)束語(yǔ)

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(zhǎng)、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(guó)鐵路帶來(lái)不可估量的損失。