对液压油污染及防治规律性的研究

关于液压油污染的来源，防治液压油污染的文章很多，但对探索液压油污染及防治规律性的文章并不多见，从众多的液压油污染原因、防治液压油污染的方法中归纳出液压油污染和防治污染的规律性，可以更科学、更有效地开展液压油污染的防治，并有利于在现有技术上进行创新，笔者根据国内外资料，试对此进行研究，得出了一些初步结论供同行参考。

　　1、液压油污染度的定义及标准

液压油污染度是指液压油受污染的程度，判定液压油污染度的标准有国际标准化组织制定的ISO4406，我国制定的GB/T14039-95与ISO4406同效。

　　2、液压油污染及防治的规律性

液压油污染及防治的规律性有：防治液压油污染的重要性，液压油污染物来源的多样性、液压油污染物产生的必然性、液压油污染度的可测性、防治液压油污染的系统性，过滤液压油污染的匹配性。

　　2.1　防治液压油污染的重要性

统计资料表明工程机械液压系统的故障70%～80%是由于液压油污染超标引起的，文献[1]提供了美国卡特彼勒公司的一份实验资料：一台流量为12升/ 分的液压油泵，按年200个工作日，每个工作日8小时计算。当液压油的污染度为ISO18/15时，则一年中流过油泵的杂质量为35.5kg;如果液压系统的污染度超标，为ISO21/18，那一年中流过油泵杂质量为384kg，是前者的'10.8倍，由此可见液压油污染度超标将会给液压系统造成严重损害，文献[2]对我国某厂1400t径锻机主润滑系统故障分析后，得出量化结论：当油中杂质含量接近0.09%(重量比)时就会对锻机产生严重负面影响，故障增多;文献[2]对舟桥用工程机械液压元件的耐油污染度进行测试，各种液压元件的油污染颗粒直径允许值为：液压阀5～15μm，轴向柱塞泵/马达：10～15μm，径向柱塞泵/马达：15～25μm，叶片泵为20～30μm;在常压液压系统中，液压油中水分含量必须<0.5%，矿物液压油中空气溶解度≯5～10%，两者若超标都会增加液压系统的故障率。

卡特彼勒公司推荐的液压油为符合ISO18/15的，这类液压油每1ml含杂质微粒2500个(微粒直径为6μm)，直径为14μm的微粒不超过320个。众多的故障分析表明，若液压油污染度超标，会导致液压油性能差，零件摩擦磨损增大，传递动力迟缓或停顿、降低作业性能。所以防治液压油污染度超标对于降低工程机械液压系统故障率，保证液压系统正常的性能，减少摩擦件的磨损，延长液压油换油周期等具有十分重要的作用。

　　2.2　液压油污染物来源的多样性和必然性

液压油污染物来源的具有多样性的特点，可分为外部侵入和内部产生两大途径。

(1)外部侵入。

a、零件制造时产生的切屑、磨屑等未清干净就装机带入;

b、液压油在贮存时由于油箱呼吸器管口加盖不严，灰尘、雨水和空气侵入，由于 温度变化停机时空气中的水分侵入;

c、在加注液压油时由于加注容器，输油管不洁将粉尘等杂质混入;

d、在维修拆装装入过程杂质混入。

(2)内部产生摩擦件在运行中产生磨损，磨屑会混入油中，据西门子公司的实验报告，90%油污染引发的故障产生于磨损产生的磨屑微粒，另外油在高温时会氧化。油温在华氏 140～180度时为正常，油温再升高，则油的氧化率会升高，油温每升高10℃，油的氧化率会提高1倍，液压油氧化会生成油泥(胶状物)或为液压油的杂质。

应当指出，对外部杂质的侵入预防的机率很大，只要预防措施有力，几乎从技术上可使预防率达到95%以上，但内部都产生的杂质由于在运行不断产生，因此无法从技术上做到零磨损和零氧化，只能做到微磨损和微氧化，所以液压油的污染是一定会产生的，有必然性，对运行的机器零污染是不可能的，但是针对污染物的来源多样性，采取对应的多样措施，可以实现低污染。

　　2.3　液压油污染度的可测性

为了科学地防治液压油的污染必须检测液压油的污染度，检测方法分为两大类。

(1)离线(取样、间断)分析。定期或不定期从液压油箱中抽取一定量的液压油和化学分析，常用的方法有介质常数法、光谱检测法、常规分析法、铁谱分析法、颗粒计数法等。在现场采用便携式的污染度检测仪进行油样的理论指标分析或用经验判定法定性分析。

(2)在线监测，即在液压和过滤系统安装信息元件，实时监测液压油的杂质含量、水分含量，当监测数据超标则系统发出警报声响(或信号灯亮)通知用户采取措施处理。

　　2.4　防治液压油污染的系统性

从以上分析可知，液压油污染具有来源多样性和必然性的特点，因此必须运用系统工程学方法，对液压油污染防治从液压系统元件的设计、制造、使用、维护和提高液压油的性能(抗氧化性、抗泡沫性…)、液压油的管理等多方面着手，使液压油污染最小化，清除液压油污染的污染物最大化。

　　2.5　过滤液压油污染物的匹配性

在液压系统中采用过滤器是最有效的清除油中污染物的方法，当今过滤器技术有了飞跃的发展，开发出型号多样的过滤器。

(1)按使用场所(位置)不同可分为机外式和机内式两大类。机外式是在工程机械外部设置过滤机，对工程机械的液压油进行过滤(又称人工肾)。机内式是将过滤器装在工程机械内，在工程机械运行时，随机对液压油进行过滤。

(2)按过滤器滤芯的使用方法的不同，可分为滤芯更换式(滤芯失效后更换滤芯)和自清洁式(运用自身液压油流冲洗方式对滤芯进行自清洁，可以长时间不更换滤芯)。

(3)按信号传递方式可分为自动式(即滤清器配有信号元件，可以自动记录油的污染数据量并传递给信号记录或警报系统。)和被动式(只能凭肉眼观察滤清程度)。

(4)按滤清器功能分为单功能型(只有清除固体污染物颗粒的功能)和多功能型(有清除固体污染颗粒、水分等多种功能)。

(5)按滤清器滤芯材质可分为纸质型、粉末冶金型、合成纤维型、金属网型……等。

(6)按过滤精度可分为高精度滤清器、普通精度过滤器等不同型号的滤清器过滤方式、滤网材质、网孔直径…等参数均不相同，各有一定的应用范围。各种工程机械的作业性能、作业环境不同，因此其液压系统中的过滤元件必须与工程机械液压系统的要求相匹配，超标高配将会增加机械出厂价格和运行成本，不达标低配则会达不到油液清洁度要求。

所以在选择液压系统过滤元件时，应进行技术经济比较，择优、合理地匹配。如卡特彼勒公司开发的高压液压装置，其零件间隙，最小的为2μm，因此必须匹配高精度的过滤器，使液压油中固体杂质微粒直径≥2μm的微粒能够清除掉。另外该公司通过采用两种方式对液压油进行过滤，即在机械维修时(在维修站或现场)用过滤机对液压油进行过滤，在机械运行时，依靠机内高精度的过滤器进行液压油过滤，由于采用2种过滤方式，既使液压油的清洁度达到标准，又减轻了机内过滤器的过滤负荷，延长了机内过滤器的使用寿命。