對液壓油污染及防治規律性的研究

關於液壓油污染的來源，防治液壓油污染的文章很多，但對探索液壓油污染及防治規律性的文章並不多見，從眾多的液壓油污染原因、防治液壓油污染的方法中歸納出液壓油污染和防治污染的規律性，可以更科學、更有效地開展液壓油污染的防治，並有利於在現有技術上進行創新，筆者根據國內外資料，試對此進行研究，得出了一些初步結論供同行參考。

　　1、液壓油污染度的定義及標準

液壓油污染度是指液壓油受污染的程度，判定液壓油污染度的標準有國際標準化組織制定的ISO4406，我國制定的GB/T14039-95與ISO4406同效。

　　2、液壓油污染及防治的規律性

液壓油污染及防治的規律性有：防治液壓油污染的重要性，液壓油污染物來源的多樣性、液壓油污染物產生的必然性、液壓油污染度的可測性、防治液壓油污染的系統性，過濾液壓油污染的匹配性。

　　2.1　防治液壓油污染的重要性

統計資料表明工程機械液壓系統的故障70%～80%是由於液壓油污染超標引起的，文獻[1]提供了美國卡特彼勒公司的一份實驗資料：一台流量為12升/ 分的液壓油泵，按年200個工作日，每個工作日8小時計算。當液壓油的污染度為ISO18/15時，則一年中流過油泵的雜質量為35.5kg;如果液壓系統的污染度超標，為ISO21/18，那一年中流過油泵雜質量為384kg，是前者的'10.8倍，由此可見液壓油污染度超標將會給液壓系統造成嚴重損害，文獻[2]對我國某廠1400t徑鍛機主潤滑系統故障分析後，得出量化結論：當油中雜質含量接近0.09%(重量比)時就會對鍛機產生嚴重負面影響，故障增多;文獻[2]對舟橋用工程機械液壓元件的耐油污染度進行測試，各種液壓元件的油污染顆粒直徑允許值為：液壓閥5～15μm，軸向柱塞泵/馬達：10～15μm，徑向柱塞泵/馬達：15～25μm，葉片泵為20～30μm;在常壓液壓系統中，液壓油中水分含量必須<0.5%，礦物液壓油中空氣溶解度≯5～10%，兩者若超標都會增加液壓系統的故障率。

卡特彼勒公司推薦的液壓油為符合ISO18/15的，這類液壓油每1ml含雜質微粒2500個(微粒直徑為6μm)，直徑為14μm的微粒不超過320個。眾多的故障分析表明，若液壓油污染度超標，會導致液壓油性能差，零件摩擦磨損增大，傳遞動力遲緩或停頓、降低作業性能。所以防治液壓油污染度超標對於降低工程機械液壓系統故障率，保證液壓系統正常的性能，減少摩擦件的磨損，延長液壓油換油週期等具有十分重要的作用。

　　2.2　液壓油污染物來源的多樣性和必然性

液壓油污染物來源的具有多樣性的特點，可分為外部侵入和內部產生兩大途徑。

(1)外部侵入。

a、零件製造時產生的切屑、磨屑等未清乾淨就裝機帶入;

b、液壓油在貯存時由於油箱呼吸器管口加蓋不嚴，灰塵、雨水和空氣侵入，由於 温度變化停機時空氣中的水分侵入;

c、在加註液壓油時由於加註容器，輸油管不潔將粉塵等雜質混入;

d、在維修拆裝裝入過程雜質混入。

(2)內部產生摩擦件在運行中產生磨損，磨屑會混入油中，據西門子公司的實驗報告，90%油污染引發的故障產生於磨損產生的磨屑微粒，另外油在高温時會氧化。油温在華氏 140～180度時為正常，油温再升高，則油的氧化率會升高，油温每升高10℃，油的氧化率會提高1倍，液壓油氧化會生成油泥(膠狀物)或為液壓油的雜質。

應當指出，對外部雜質的侵入預防的機率很大，只要預防措施有力，幾乎從技術上可使預防率達到95%以上，但內部都產生的雜質由於在運行不斷產生，因此無法從技術上做到零磨損和零氧化，只能做到微磨損和微氧化，所以液壓油的污染是一定會產生的，有必然性，對運行的機器零污染是不可能的，但是針對污染物的來源多樣性，採取對應的多樣措施，可以實現低污染。

　　2.3　液壓油污染度的可測性

為了科學地防治液壓油的污染必須檢測液壓油的污染度，檢測方法分為兩大類。

(1)離線(取樣、間斷)分析。定期或不定期從液壓油箱中抽取一定量的液壓油和化學分析，常用的方法有介質常數法、光譜檢測法、常規分析法、鐵譜分析法、顆粒計數法等。在現場採用便攜式的污染度檢測儀進行油樣的理論指標分析或用經驗判定法定性分析。

(2)在線監測，即在液壓和過濾系統安裝信息元件，實時監測液壓油的雜質含量、水分含量，當監測數據超標則系統發出警報聲響(或信號燈亮)通知用户採取措施處理。

　　2.4　防治液壓油污染的系統性

從以上分析可知，液壓油污染具有來源多樣性和必然性的特點，因此必須運用系統工程學方法，對液壓油污染防治從液壓系統元件的設計、製造、使用、維護和提高液壓油的性能(抗氧化性、抗泡沫性…)、液壓油的管理等多方面着手，使液壓油污染最小化，清除液壓油污染的污染物最大化。

　　2.5　過濾液壓油污染物的匹配性

在液壓系統中採用過濾器是最有效的清除油中污染物的方法，當今過濾器技術有了飛躍的發展，開發出型號多樣的過濾器。

(1)按使用場所(位置)不同可分為機外式和機內式兩大類。機外式是在工程機械外部設置過濾機，對工程機械的液壓油進行過濾(又稱人工腎)。機內式是將過濾器裝在工程機械內，在工程機械運行時，隨機對液壓油進行過濾。

(2)按過濾器濾芯的使用方法的不同，可分為濾芯更換式(濾芯失效後更換濾芯)和自清潔式(運用自身液壓油流沖洗方式對濾芯進行自清潔，可以長時間不更換濾芯)。

(3)按信號傳遞方式可分為自動式(即濾清器配有信號元件，可以自動記錄油的污染數據量並傳遞給信號記錄或警報系統。)和被動式(只能憑肉眼觀察濾清程度)。

(4)按濾清器功能分為單功能型(只有清除固體污染物顆粒的功能)和多功能型(有清除固體污染顆粒、水分等多種功能)。

(5)按濾清器濾芯材質可分為紙質型、粉末冶金型、合成纖維型、金屬網型……等。

(6)按過濾精度可分為高精度濾清器、普通精度過濾器等不同型號的濾清器過濾方式、濾網材質、網孔直徑…等參數均不相同，各有一定的應用範圍。各種工程機械的作業性能、作業環境不同，因此其液壓系統中的過濾元件必須與工程機械液壓系統的要求相匹配，超標高配將會增加機械出廠價格和運行成本，不達標低配則會達不到油液清潔度要求。

所以在選擇液壓系統過濾元件時，應進行技術經濟比較，擇優、合理地匹配。如卡特彼勒公司開發的高壓液壓裝置，其零件間隙，最小的為2μm，因此必須匹配高精度的過濾器，使液壓油中固體雜質微粒直徑≥2μm的微粒能夠清除掉。另外該公司通過採用兩種方式對液壓油進行過濾，即在機械維修時(在維修站或現場)用過濾機對液壓油進行過濾，在機械運行時，依靠機內高精度的過濾器進行液壓油過濾，由於採用2種過濾方式，既使液壓油的清潔度達到標準，又減輕了機內過濾器的過濾負荷，延長了機內過濾器的使用壽命。