淺析液壓系統污染物的產生與防控措施

【摘 要】本文針對液壓系統常見的污染物的產生及危害進行了分析，并重點介紹了液壓系統污染的防控措施。

【關鍵詞】液壓系統 污染物 危害 防控

1. 前言

液壓傳動控制技術是實現現代傳動與控制的關鍵技術之一，近年來，由于微電子技術和控制理論學科的發展，更促進了液壓技術與控制技術的緊密結合、互相滲透，使其在工程機械、汽車制造、機床工業、航空航天、礦山冶金、農業機械、建筑機械等領域得到了廣泛的應用。然而在液壓傳動具有傳動平穩、易于實現無極變速和自動控制等優點的同時，又有十分脆弱的地方：

液壓系統抗污染能力較低就是最突出的一點，如果使用和維護不當，將出現故障，甚至安全事故。據相關資料統計，液壓系統的故障有70%～80%是由于工作介質的污染引起的，而液壓元件越來越精密，工作間隙越來越小，也使得系統對污染物越來越敏感。要想保證液壓系統正常、可靠的運行，延長液壓元件的使用壽命，就必須要保持系統的清潔。

在實際運行時，往往是多塵、高溫、低轉速、重載荷的環境。因此液壓系統受到污染是不可避免的，所以有效控制液壓系統污染，對系統的正常穩定運行具有重要意義。

2. 液壓系統污染的危害

當污染物混入系統之后，會加速元件的磨損、引起各種閥動作失靈或引起噪聲，堵塞元件的節流孔或節流縫隙，造成系統工作性能的改變，引起動作失調乃至完全失靈，輕則產生誤動作，重則造成事故。

若灰塵顆粒物混入液壓缸內會加快密封件的損壞速度，并造成缸體內表面拉傷，使得內泄量增大，產生推力不足、動作不穩、速度下降、振動、噪聲等現象。

工作介質中污染物過多還會堵塞液壓泵吸油口的濾網，造成阻力過大，使液壓泵不能正常工作，堵塞嚴重時甚至會將濾網擊穿，完全喪失過濾作用，造成液壓系統的惡性事故。

3. 液壓系統污染物產生的原因

液壓系統污染物的產生主要有兩大類：第一是在制造、安裝、維護過程中產生的外侵污染物；第二是系統工作中產生的污染物。

4.液壓系統污染物的影響

經過國內外多年研究表明，液壓系統污染物的含量多少直接影響到系統的正常工作，污染物越多，系統故障也越多，設備元件的使用壽命也越低。主要體現在以下方面：

（1）液壓系統所受影響

1）空氣：溶解或懸浮在油液中的空氣，會產生氣蝕，加速元件材料表面的剝蝕與損壞，加快油液的氧化速度，降低性能。

2）水：因腐蝕降低元件表面性能，并使銹蝕顆粒進入系統。水與添加劑作用產生的物質會加速油液變質；水與氧化物合成酸性物質會導致流體性質改變；水混入油液中會使油液乳化，減低潤滑性能；水在低溫環境下結冰也會引起系統故障。

3）固體顆粒：又分為軟質顆粒和硬質顆粒。軟質顆粒會覆蓋在元件表面，影響散熱。硬質顆粒中，較大的會造成缸體內表面壓痕、劃傷，以及工作間隙的堵塞，使設備出現突發性故障；較小的會產生磨蝕作用而引起設備性能下降，長期沉積還會引起閥內卡死。

4）熱能：影響設備散熱，導致內泄漏增多，泵體容積效率下降；使油液潤滑性能下降，加速油液變質；使密封件失效，造成泄漏；產生熱膨脹，使元件配合間隙減小，造成卡死或失靈。

5）微生物：使油液變色，產生難聞氣味，加劇元件的腐蝕，縮短油液與濾網（芯）的使用壽命。

6）化學物質：因化學作用腐蝕元件，使元件表面性能下降。

（2）液壓元件所受影響

1）液壓閥：污染物易造成滑動面或控制口磨損和粘著，使閥門出現反應慢、不穩定和卡死現象。

2）油缸：污染物會引起油缸密封件的磨損，造成漏油、失效等故障。

3）油泵：污染物會加劇油泵相對運動部件的磨損，使內泄漏增大，溫度升高，造成工作效率降低。

5. 液壓系統污染物的防控

由于液壓系統工作環境的客觀條件限制，要在使用過程中絕對防止、控制污染的發生是不可能的，只能通過一些方法把污染減小到最低的限度。因此，要保證液壓系統的正常穩定運行，必須從設計、安裝、使用、檢修等幾個方面采取措施。

1）去除系統中污染物最直接有效的方法就是在系統中不同位置安裝各種性能的過濾器，過濾與元件間隙尺寸相近的顆粒，將磨損降到最低點，以延長元件的壽命。一般在設計時考慮在泵的吸油口、壓力管口、回油管口、伺服器系統的伺服閥口、先導控制的油路中設置精度適宜的過濾器。除此之外，系統中加上一套循環過濾系統，定期對油箱中的油液進行循環過濾，也是一種行之有效的方法。

2）通常在液壓系統設備的安裝過程中會有大量的粉塵、焊渣、鐵屑、鐵銹等進入管道或者缸體內，這些污染物都必須清除干凈。首先，在加工液壓元件時要求采用“濕加工”，即所有的加工工序都要加潤滑液或清洗液，確保表面加工質量。其次，在安裝時采用“干裝配”，即在設備安裝時必須等元件表面干燥后再進行。整個過程中，禁止使用鐵質錘頭擊打，只能使用木錘、橡皮錘、銅錘和銅棒。安裝時不準帶手套，不準用纖維織品擦拭安裝面，以防纖維物侵入閥內。安裝完成后對系統進行除銹、吹掃等處理。對已安裝完但暫時不使用的液壓元件應用塑料塞子堵住油口。

3）在使用過程中，應定期取樣以掌握液壓系統運行中油液的污染情況。新交付使用的系統運行時，一般每半個月對液壓系統進行一次取樣，每一周對電液伺服系統進行一次取樣；運行超過三個月后，須每月對各液壓系統取樣一次。若取樣結果表明污染程度大于安全工作值，應及時更換系統油液。其次，還要注意定期更換過濾器的濾芯。一般新濾芯剛使用時，過濾前后的壓差應在0.08～0.12MPa之間，保證過濾壓差低于0.3～0.4MPa之間，系統運行中隨時注意觀察，提前更換濾芯。通常，紙質的濾芯只能使用一次，而纖維或金屬濾芯在清洗后可多次使用。

4）補加新的液壓油前，應將新買來的液壓油靜置幾天進行沉淀，再經過過濾后方可加入系統。油箱補加油液前必須檢查其內部清潔度，合格方可加入油液。若發現油液中含有水污染，則須采用分離法、離心法、吸附法或真空分離法去除系統油液中的水分。

5）檢修液壓系統設備時，為了避免帶入雜質形成污染，應注意在檢修前對設備周圍進行清掃，將設備本體和元件以及連接部分使用洗滌劑或溶劑清洗干凈；保證檢修器具的干凈，用綢布或海綿進行擦洗，以免粘連灰塵和油污；泵、閥等連接件在更換前應對其連接口和通道進行沖洗，清除雜質之后還須封口；若在檢修中需要更換密封部件時，必須先確認其材質，以免造成特定材質和液壓油的反應，如水基液壓液和聚氨酯橡膠在高溫下遇水會發生水解。

6. 結束語

總之，液壓系統的污染防控過程就是保持污染物的侵入與過濾之間的動態平衡，此過程貫穿于液壓系統設備的設計、生產、安裝、工作、維護保養和檢修等各個階段，只有操作者和維修人員考慮到每一步的保潔措施，采用合適的過濾器，定期更換液壓油，養成良好的使用、保養、維護習慣，才能使系統污染度降低從而延長液壓系統的使用壽命，保證其長期穩定的工作。

【參考文獻】

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