工程機械油液污染控制探討

李永強 邸亞東 孫大語

摘要：圍繞工程機械液壓、潤滑等流體系統中油液污染控制的目的、實現這些目的的路徑及其邏輯關系等問題，進行討論和梳理，詮釋了油液污染控制的根本意義和內在邏輯，并在總結歸納現有理論的基礎上提出了“確定控制目標、設計控制方案、維持控制水平”3條實施路徑。能夠在流體系統設備全壽命運行周期內為油液污染控制技術的最優化提供解決思路。

關鍵詞：污染控制;過濾器;設計方案;驗收水平;試驗驗證

1油液污染的來源及危害

1.1油液污染的來源

液壓系統油被污染的原因是多方面的，油液的污染源可概括為系統殘留的、內部生成的以及外界侵入的。

（1）系統中殘留的污染物

液壓系統和元件在加工制造、裝配、包裝、運輸及儲存等過程中，殘留有型砂、切屑、磨料、焊渣、銹片等污染物，在裝入系統前未進行徹底清洗。在液壓系統工作時，這些污染物就進入到液壓油中，使液壓油污染。

（2）系統內部生成的污染物

液壓系統在工作中自身會生成一些固態顆粒污垢進入液壓油中，其中既有液壓元件磨損剝離、被沖刷和腐蝕而產生的金屬顆粒或橡膠粉末，又有油液氧化產生的污染物等。

（3）外界侵入的污染物

液壓系統和元件在運輸、儲存和工作過程中，外界的灰塵、沙粒等通過往復伸縮的活塞桿和流回油箱的漏油等進入液壓油里。在更換和添加油液時，也常常會進入污染物。另外在檢修時，稍不注意也會使灰塵、棉絨等進入液壓油中。

1.2油液污染的危害

油液污染物對液壓系統的危害是非常嚴重的，它主要存在形式有固體顆粒、水、空氣以及化學污染物等。

固體顆粒與液壓元件表面相互作用時，會產生磨損和表面疲勞，加速元件磨損，并可能堵塞液壓元件里的阻尼孔，或是閥芯憋死。當油液中的污垢堵塞濾油器的濾孔時，還會使泵吸油困難，產生氣蝕、振動和噪聲，從而造成液壓系統事故。

水分和空氣的進入使液壓油的潤滑性能降低，加速氧化變質，產生氣蝕，加速液壓元件磨蝕，使液壓系統出現振動和爬行現象。

化學污染物在油液中有溶劑、表面活性化合物和油液氧化分解產生生物等。有的化合物與水反應生成新的酸類物質會腐蝕金屬，同時也會污染油液，使油液變質、變色、變味。

2油液污染控制的路徑

實現油液污染控制的目的路徑概括起來有3個：如何確定污染的控制目標;如何設計污染的控制方案;如何維持污染的控制水平。解決了這3個根本問題，就找到了正確的、全面的、經濟地實現油液污染控制目的的路徑和措施。

2.1確定控制目標

需要說明的是，液壓、滑油、燃油這3種流體系統對油液污染控制的要求是有差異的，本文著重以液壓系統為例進行論述。

2.1.1技術指標

油液污染的控制目標是針對如何保證高端裝備油液系統的性能與可靠性提出來的技術指標，通常分為油液系統污染度的驗收水平、控制水平和安全水平等指標。

（1）驗收水平。指裝備交付出廠時油液系統污染度的極限水平。即裝備交付（合格入庫）前，由質量控制人員或用戶代表根據檢驗規則要求，抽檢流體系統油液的污染度不能超過所允許的最高等級。簡單的說，驗收水平就是內廠的控制目標。

（2）控制水平。指裝備交付出廠在使用期間油液系統污染度的極限水平。即在裝備正常使用的壽命周期內，由維護人員根據使用維護手冊要求，抽檢流體系統油液的污染度不能超過所允許的最高等級。簡單的說，控制水平就是外場的控制目標。

（3）安全水平。指裝備油液系統污染度達到了威脅裝備安全的極限水平。即在裝備正常使用的壽命周期內，由維護人員根據使用維護手冊要求，抽檢流體系統油液的污染度所允許的威脅裝備安全的最高等級。安全水平是一個新指標，是與污染敏感度相對應的全新概念。

2.1.2控制目標的確定

油液系統污染度的驗收水平和控制水平是由設備的主機單位根據其裝備的流體系統污染控制要求而確定的，污染度的驗收水平一般比控制水平低1～2級，例如具體目標是：驗收水平7級，控制水平一般確定為8～9級。正確地確定污染控制目標主要應從以下幾個方面進行研究：

（1）國內外同類裝備的流體系統污染控制要求;

（2）流體系統的壓力、流量、溫度、壽命、環境、可靠性及維修性等要求;

（3）精密元器件的配合間隙、有相對滑動或轉動的摩擦副;

（4）系統油液介質的要求，全面評估油液污染引起故障、停機的后果及成本;

（5）針對泵源、精密閥門、作動筒等污染敏感的元器件進行耐污染驗證試驗。

確定了油液污染控制目標的思路和方法，具體的目標應該是多少，需要大量的研究工作，最終用數據和試驗驗證做技術支撐。

2.2設計控制方案

2.2.1過濾器的選擇

過濾器有兩種選擇方法：一是通過媒體在市場上選擇名牌產品;二是尋求有質保能力，知名度、信譽度、售后服務都好的廠商進行研發制造。

為了確保被選過濾器性能指標滿足技術要求，需要提供擁有資質實驗室出具的第三方檢測報告。如果被選過濾器的批量比較大，可選擇多家廠商滿足配套，根據第三方檢測報告結果的優劣，并在相同價格條件下每年動態的分配各個廠商的配套份額。

2.2.2過濾器的布局

典型的液壓系統設置有3個過濾器：即高壓過濾器、回油過濾器和泵殼體回油過濾器。高壓過濾器安裝在泵源出口與執行元器件進口之間，回油過濾器安裝在執行元器件出口與油箱之間，高壓與回油過濾器的設計流量相同，一般是系統流量的3倍左右;泵殼體回油過濾器安裝在油泵殼體回油出口與油箱之間，由于該油路的流量（遠小于泵出口流量的95%）和壓力（小于0.1MPa）都很小，所以泵殼體回油過濾器的流量一般設計為10～20L/min。

結語

通過對液壓系統油液污染問題的研究，實行全面污染控制，有效降低了機械設備因油液污染而造成的故障停機率，并且通過對油液污染控制新技術進行探討，使得油液污染的控制更加科學、高效，提高了機械設備的工作效率，有力保障了設備液壓系統的正常作業。

參考文獻

[1]高秀華等.工程機械結構與維護檢修技術[M].化學工業出版社，2004.1