液壓系統的油液污染控制與管理相關問題探討

摘 要：油液污染引起的液壓系統的故障在實際工作中經常可見，油液的污染影響著液壓設備的工作可靠性。油液的污染度與關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到一定平衡，從而元件的壽命和可靠性就得以保證，本文對于油液污染控制相關問題進行探討，著重分析了液壓系統污染監測和控制問題，對于今后液壓系統使用和保養具有一定幫助。

關鍵詞：液壓油 污染物 檢測 分析 控制

中圖分類號：TH137 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（b）-0100-02

可以從外部原因和內部原因這兩個方面來分析液壓油的污染問題。一方面，從外部原因來說，固體雜質、水分、其他油類及空氣等如果進入液壓系統，就有可能造成液壓油的污染；另外一方面，出去帶來的污染物以外，由于系統在運動過程中而出現的液壓油理化性能變化，以及相關的零件磨損等問題出現的油污染[1，2]。所以可見，為了在使用過程中能夠確保延長元件的壽命，提高延長相應的故障時間間隔，監測液壓系統油液則是液壓系統日常維護工作的重要環節之一。

1 污染控制的原理

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

這里可以從兩個方面來提高元件工作壽命和可靠性，一方面，通過利用耐污染元件，可以從設計參數、結構和材質等方面進行改進，這樣就可以從某些特定方法來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。從實際情況來看，后一種方法比較常用而且較為經濟。

下述的幾種方法則是常用的可以有效的控制液壓系統的污染的措施[3]：第一，盡管在在加工和組裝過程中一直存在相關的殘留物質，但是經常對于元件和系統進行清洗能夠使得系統被污染可能性降低；第二，污染物侵入系統的措施也應該得以采取，這樣可以有效進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中，這樣就可以不斷把系統中的內部產生的污染物進行清除操作。

2 油液污染控制的措施

2.1 液壓元件的清洗

相關有效措施對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，這是因為這樣可以使得元件的清潔度得以滿足。反之，如果元件沒有得到合理的清洗工作，這樣的元件進入系統后，經過相應的油液沖刷以及機械振動，這樣元件附著的污染物就得以進入到整個油液系統之中，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，所以元件內部固有的污染物往往容易造成下述失效情況。

對于元件清洗凈化來說，應該從最初的制造工序開始，以后相關的每一步工序都應該把元件清洗工作做到位。尤其對于最后一步裝配工序來說，應該努力清除裝配帶來的污染物，這樣對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程中常見的幾個部分。

為了清除鑄件表面粘結的型砂和氧化物，一般都是采用噴丸或在旋轉筒中翻滾等方法，還有相關的化學方法可以采用。其中，對于粗洗的主要過程來說，主要是指清除加工殘留物、腐蝕物和油脂等等方面，在這其中的過程中，主要利用相關液體（可以包括洗滌液、溶劑、堿液或酸液）對于零件進行特定情況下的浸泡、刷洗或沖洗。另外，精洗的對象則是對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。對于超聲波清洗來說，可以在超聲波槽內對于浸泡零件，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（由超聲波在槽內液體中產生），這種力量能使得零件表面的污染物進行脫離而進行清洗。對于蒸汽浴洗，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 液壓油過濾與凈化

液壓系統中用以控制油液污染度主要是通過濾油器進行的，這樣就可以通過其工作，使其在系統工作中產生相應的濾除作用，把內部和外界的污染物進行清除，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。

首先，對于濾油器的選擇來說，其性能條件應該注意下面幾個問題：（1）保證一定過濾精度，即使得油液達到要求的污染度。（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 液壓系統污染監測與控制

3.1 油液中金屬磨屑的監測與控制

在液壓系統油液中的顆粒污染物中，金屬磨屑占有一定的比率，根據不同的情況，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源。要想獲得有關系統內元件磨損的信息則可以通過相關的油液中的金屬磨屑進行檢測而得到。其中，要想知道元件的磨損形式、部位和程度，都是可以通過油液中金屬磨屑的種類、形態和含量等信息而獲得，相關的元件元件的剩余壽命的預測，以及相關的故障預測也就成為可能，可以看作是必要的維修措施的依據。所以說，液壓元件磨損檢測和故障診斷的一種有效方法就是油液中的金屬磨屑的監測方法。

光譜分析、鐵譜分析和磁塞檢測等方法則是油液中金屬磨屑的檢測通?？刹捎谩９庾V分析能夠方便的檢測出油液中各種金屬元素的含量，但對于尺寸大于8 μm以上的顆粒不敏感，而元件不正常磨損產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磨屑的形貌和尺寸進行，這樣在顯微鏡下的鐵譜分析法就可以。同時，磨屑的相對含量可以通過光密度計進行檢測，但是需要指出定量測試的精度不夠高。利用設置在系統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，即控制系統在金屬磨屑積累到一定量時發出信號。

3.2 油液污染的監測與控制及結果分析

液壓系統污染控制可以通過兩個方面進行：一是，系統的油液利用采用合理的技術手段進行過濾凈化；二是，防止污染物進入整個系統。為了合理選擇合理的措施進行油液污染的監測，同時提高元件工作的壽命，保證油液污染控制有效性，應該定時檢測達到元件的污染耐受度以后的系統油液的污染度。

液壓系統的工況監測與故障診斷，目前已廣泛采用各種現代檢測技術，其中包括油液污染度檢測和污染物分析，以及機器震動和噪聲的檢測等。所以可見，整個工況監測和維護工作中最基本的部分就是油液的污染監測。

對于油液取樣來說，可以從以下兩個方面進行討論。

（1）設定取樣點。

在設定設定取樣點過程中，需要考慮兩個方面的因素：一是，為了能夠準確的反映整個系統油液的污染狀況，應該選擇代表性油樣；二是，裝置的安裝方便應該進行考慮，系統內污染最嚴重且容易發生故障的部位則是往往取樣點的確定位置，主要包括相關的濾油器的上游、主油泵下游等等。對于油箱直接取樣進行分析，需要注意取樣管進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有代表性。另外，管路從系統取樣應該計算取樣點的雷諾數，應該使得雷諾數Re>2000，這能保證管中液流里紊流狀態。

（2）取樣間隔。

在整個油液污染監測和故障診斷中一個重要內容就是以運行時間確定取樣時間，在考慮運行時間長短和技術狀態的影響的基礎上，可以根據系統壓力，還有就是設備工作性質來確定相關的取樣間隔。為了及時掌握系統的內部運行情況，工作初期（500 h以內）的磨合狀態應該選擇取樣間隔要小的情況。這樣條件下，應該特別要注意設備初始安裝運行或大修后的第1天或運行1周、1個月后進行采樣分析?？s短取樣周期則是在在快到維修期限的時候進行。系統過熱、工作不穩定、噪聲和振動加大等異常問題如果在正常工作期間，應該進行采樣分析。

4 結語

對于積極的預防性維護措施的液壓系統油液來說，應定期檢測系統油液的污染度，這樣在確定元件的污染耐受度后，可以有效進行相關措施的實施，確保油液的污染度保持在元件污染耐受度以內，這樣得以保證系統可靠性以及元件壽命。

參考文獻

[1] 鄭長松，馬彪，孫憲林，等.液壓系統污染控制動平衡研究[J].機床與液壓， 2005（8）.

[2] 李越.液壓系統污染問題的探討[J].機床與液壓，2004（1）.

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