工程機械液壓系統清潔度控制

曾波　曹源文

【摘 要】本文主要通過分析工程機械液壓系統污染物的來源及危害，以及介紹污染物的鑒別、評定以及等級劃分，提出了對工程機械的使用和保養維修時應注意的一些措施，以達到工程機械液壓系統污染控制。

【關鍵詞】 工程機械 液壓系統 污染控制

1.引言

現代液壓技術的發展，使人們對液壓系統的可靠性和元件的使用壽命提出了更高的要求。據統計，工程機械液壓系統的故障大約有75%以上是由于油液污染及油質劣化造成的。這不僅影響工程液壓系統的工作效能、可靠性及其壽命，還造成極大的經濟損失實踐證明，采取有效的污染控制措施是提高液壓系統工作可靠性和延長原件壽命的重要途徑。

2.污染物的種類及其危害

2.1 固態污染物的危害

（1）加速液壓元件的磨損。

（2）堵塞元件的間隙和孔口，使控制元件動作失靈，甚至失效，引起液壓故障。

2.2 氣態污染物的危害

（1）降低油液的容積彈性模量，使系統剛性變差而影響系統的控制性能。

（2）使油液溫度升高，局部的氣蝕作用產生的高溫，使油品焦化變質。

（3）產生氣蝕，加劇元件內部表面的腐蝕，并使系統產生振動和噪聲。

（4）空氣中的氧加速油液的氧化變質。

（5）油液中的氣泡使油液的潤滑性能劣化。

2.3 液態污染物的危害

（1）水與油液中的硫和氯作用產生硫酸和鹽酸，對元件有強烈的腐蝕作用

（2）水與油液中的某些添加劑作用產生沉淀和膠質等有害污染物，加速油液的品質劣化。

（3）液壓油中自由狀態的水與油液經過激烈的攪動形成乳化液，這樣大大降低了油液的潤滑性。

（4）在低溫工作條件下油液中的水結成微小冰粒，易于堵塞控制元件的間隙和孔口而引起故障。

3.污染物材質的鑒別及評定

3.1油液中顆粒污染物材質的鑒別

3.1.1光譜法

光譜法主要有發射光譜和原子吸收光譜兩種方法。發射光譜法可以用來檢測各種金屬以及硅、磷等元素。原子吸收光譜法可測定污染物中各種金素元素。

3.1.2 X射線能譜分析法

掃描電子顯微鏡不僅可用于較粗糙表面的微觀結構分析，如分析顆粒污染物的尺寸與形貌，而且與X射線能譜儀結合，可對微區或顆粒的化學成分進行分析。這種分析方法的優點是觀察試樣顯微圖像的同時，能夠快速地對試樣進行成分分析。

3.1.3 X射線波譜分析法

X射線波譜儀的原理是利用晶體對特征X射線的衍射來接受各種元素產生的單一波長X射線信號。X射線波譜儀的測定范圍為原子序數為5～92的各種元素。

3.1.4 鐵譜法

鐵譜法主要用于鑒別油樣中與磨損過程有關的金屬磨損。鐵譜儀的工作原理是利用強磁力將油液中的金屬磨屑分離出來，以便進行磨屑成分鑒別和含量測定。

3.2油液污染度的評定

液壓系統油液污染度是指單位容器油液中固體污染物的含量，即油樣中所含固體顆粒污染物的濃度。

3.2.1稱重法

稱重法是測定單位容積油液中所含顆粒污染物的重量，一般用mg/L（mg/100mL）表示重量污染度。稱重法所需的測試裝置比較簡單，操作簡便，但只能反映油液中顆粒污染物的總量而不能反映顆粒的大小和尺寸分布。

3.2.2顆粒計數法

顆粒計數法用以測定油液中各種尺寸顆粒污染物的顆粒數。油液中的顆粒濃度有兩種表示方法：區間顆粒濃度和累計顆粒濃度。顆粒計數法需要用的儀器設備主要有顯微鏡和各種類型的自動顆粒計數器。

3.3油液中空氣和水的測定

3.3.1空氣含量測定

1.油液外觀評定法

當液壓油中混有不同含量的空氣時，其渾濁程度有所不同。因此，從油液的外觀可以大致評定空氣的含量。

2.濁度計法

濁度計為一電監測裝置。從光源射出的平行光束透過油液，入射光受氣泡的影響而發生散射。透過測定散射光或透射光的光強，可以確定油液中的氣泡的含量。

3.油液壓縮法

當油液中混有空氣時，其容積彈性模量減小，可壓縮性增大。通過測定在一定壓力下油液體積的變化率，可以推算出油液中的空氣含量。

3.聲速法

以微小氣泡狀態懸浮在油液中的空氣會顯著降低油液的容積彈性模量，因而也顯著改變聲波在油液中的傳播速度。通過測定油液中的聲速可以評定油液中的空氣含量。

3.3.2含水量的測定

1.蒸餾法

在被測試樣中加入一種能與樣液混合而與水不相容的溶劑，利用水分蒸餾分析裝置將樣液加熱進行蒸餾。水從油液中蒸發出來，經冷凝后沉積在帶有刻度的收集管內。根據樣液的容積和收集管內水的容積，即可確定油液中的含水量。

2.電量法

電解法原理如下：將一定量的樣液注入電解液內，通過電解使電解液中的碘離子在陽極氧化為碘。所產生的碘與樣液中的水發生反應，當樣液中的水被耗盡，電解即自行停止。用庫倫儀測定樣液電解所消耗的電量，根據法拉第定律可以求出樣液中的含水量。

3.半定量評定法

將數滴油液滴在凹狀薄鋁箔上，用火柴加熱鋁箔。若油液中含有水，即可聽到炸裂聲或看到瞬間發生的泡沫。

4.油液污染度等級

4.1美國NSA—1638污染度等級

這個污染度等級由美國國家宇航學會在1964年提出。目前在美國和世界各仍

得到廣泛應用。這個標準以顆粒濃度為基礎，按100mL中給定的5個顆粒尺寸區間內最大顆粒允許數劃分為14個等級，最清潔的為00級，污染度最高的為12級。

4.2 ISO—4406國際污染度等級標準

這個標準用兩個數碼代表油液污染度等級。前面的數碼代表1mL油液中尺寸大于5μm的顆粒數等級，后面的數碼代表1mL油液中尺寸大于15μm的顆粒數等級，兩個數碼之間用一斜線分隔。例如，污染度等級18/13表示油液中大于5μm的顆粒數的等級數碼為18，大于15μm的顆粒數的等級數碼為13。

4.3我國GB/T 14039—93污染度等級

我國制定的液壓系統油液污染度等級標準等效采用ISO—4406國際標準。但根據我國實際情況將等級數碼有24擴張到30，并取消0.9的等級。這樣從0到30總共有31個污染度等級數碼。

5.污染度的控制措施

5.1對于油液應注意的情況

（1）采購符合條件的液壓油品，經過過濾后再注入容器。

（2）貯存時，采用密封的專用容器在室內存放。如不得已只能在室外存放時，應選擇蔭涼干燥處臥放，并蓋上防雨布。貯存期不能超限，貯存過期的油液未經檢驗合格不得使用。

（3）新油在加注機械的油箱前必須經過過濾。要樹立“新油不干凈”的意識。過濾最好采用過濾機進行過濾，也可采用精度合適的工業濾紙進行過濾。

（4）加油器具，如油泵、耐油膠管、漏斗及油箱在加注前應清晰干凈，并且要專用，以免混入其他油種及雜質。

（5）加油時要清理干凈加油口及油蓋附近，并選擇空氣清新的環境，避免其他雜質混入油液。

（6）定期檢查油液情況，檢查油質，必要時要及時更換。換油要徹底，不僅要放盡油箱里的舊油，還要替換整個也要系統管路里的舊油。換油后要排除空氣，清洗或更換濾芯。

5.2對于使用時應注意的情況

（1）在粉塵污染嚴重的施工環境中，油缸活塞桿一定要加裝防塵罩，以免雜質通過油缸的反復運動侵入液壓油中。

（2）避免帶病作業和超負荷運轉，以盡量減少非正常磨損產生的污染雜質。

（3）注意控制液壓油的油溫，使之保持在正常范圍。油溫過高會加速油的氧化變質。

5.3對于保養和維修時應注意的情況

（1）對于懷疑有故障的液壓元件要經過液壓測試儀檢測確認后，方可按解體維修或更換。修復后的元件或新元件，也要經測試合格后方可進行系統安裝。

（2）拆卸后的元件要經過仔細清洗后方可安裝，對于外露的元件孔口要用塑料帽、膜封裝。

（3）擦洗液壓元件禁用棉紗或棉布，宜用泡沫塑料或者綢布。

（4）正確選用和更換油封、防塵圈。特別注意密封裝置與所使用的液壓油的相容情況。

（5）定期檢查空氣濾清器或者油箱呼吸器是否完好，必要時要及時更換。

6.結束語

綜上所述，對于液壓工程機械，只要使用合格的液壓油，并注意在裝配、使用和維護當中，保持液壓系統的清潔， 嚴格控制污染物對于液壓系統的侵害，就能極大的提高工程機械液壓系統的清潔度，提高工程機械的使用效率，延長工程機械的使用壽命，縮短工程的施工工期，提高工程的經濟效益。

參考文獻

[1] 龔烈航.液壓系統污染控制.北京：國防工業出版社，2010

[2] 夏志新.液壓系統污染控制.北京機：機械工業出版社，1992