工程机械液压系统清洁度控制

曾波　曹源文

【摘 要】本文主要通过分析工程机械液压系统污染物的来源及危害，以及介绍污染物的鉴别、评定以及等级划分，提出了对工程机械的使用和保养维修时应注意的一些措施，以达到工程机械液压系统污染控制。

【关键词】 工程机械 液压系统 污染控制

1.引言

现代液压技术的发展，使人们对液压系统的可靠性和元件的使用寿命提出了更高的要求。据统计，工程机械液压系统的故障大约有75%以上是由于油液污染及油质劣化造成的。这不仅影响工程液压系统的工作效能、可靠性及其寿命，还造成极大的经济损失实践证明，采取有效的污染控制措施是提高液压系统工作可靠性和延长原件寿命的重要途径。

2.污染物的種类及其危害

2.1 固态污染物的危害

（1）加速液压元件的磨损。

（2）堵塞元件的间隙和孔口，使控制元件动作失灵，甚至失效，引起液压故障。

2.2 气态污染物的危害

（1）降低油液的容积弹性模量，使系统刚性变差而影响系统的控制性能。

（2）使油液温度升高，局部的气蚀作用产生的高温，使油品焦化变质。

（3）产生气蚀，加剧元件内部表面的腐蚀，并使系统产生振动和噪声。

（4）空气中的氧加速油液的氧化变质。

（5）油液中的气泡使油液的润滑性能劣化。

2.3 液态污染物的危害

（1）水与油液中的硫和氯作用产生硫酸和盐酸，对元件有强烈的腐蚀作用

（2）水与油液中的某些添加剂作用产生沉淀和胶质等有害污染物，加速油液的品质劣化。

（3）液压油中自由状态的水与油液经过激烈的搅动形成乳化液，这样大大降低了油液的润滑性。

（4）在低温工作条件下油液中的水结成微小冰粒，易于堵塞控制元件的间隙和孔口而引起故障。

3.污染物材质的鉴别及评定

3.1油液中颗粒污染物材质的鉴别

3.1.1光谱法

光谱法主要有发射光谱和原子吸收光谱两种方法。发射光谱法可以用来检测各种金属以及硅、磷等元素。原子吸收光谱法可测定污染物中各种金素元素。

3.1.2 X射线能谱分析法

扫描电子显微镜不仅可用于较粗糙表面的微观结构分析，如分析颗粒污染物的尺寸与形貌，而且与X射线能谱仪结合，可对微区或颗粒的化学成分进行分析。这种分析方法的优点是观察试样显微图像的同时，能够快速地对试样进行成分分析。

3.1.3 X射线波谱分析法

X射线波谱仪的原理是利用晶体对特征X射线的衍射来接受各种元素产生的单一波长X射线信号。X射线波谱仪的测定范围为原子序数为5～92的各种元素。

3.1.4 铁谱法

铁谱法主要用于鉴别油样中与磨损过程有关的金属磨损。铁谱仪的工作原理是利用强磁力将油液中的金属磨屑分离出来，以便进行磨屑成分鉴别和含量测定。

3.2油液污染度的评定

液压系统油液污染度是指单位容器油液中固体污染物的含量，即油样中所含固体颗粒污染物的浓度。

3.2.1称重法

称重法是测定单位容积油液中所含颗粒污染物的重量，一般用mg/L（mg/100mL）表示重量污染度。称重法所需的测试装置比较简单，操作简便，但只能反映油液中颗粒污染物的总量而不能反映颗粒的大小和尺寸分布。

3.2.2颗粒计数法

颗粒计数法用以测定油液中各种尺寸颗粒污染物的颗粒数。油液中的颗粒浓度有两种表示方法：区间颗粒浓度和累计颗粒浓度。颗粒计数法需要用的仪器设备主要有显微镜和各种类型的自动颗粒计数器。

3.3油液中空气和水的测定

3.3.1空气含量测定

1.油液外观评定法

当液压油中混有不同含量的空气时，其浑浊程度有所不同。因此，从油液的外观可以大致评定空气的含量。

2.浊度计法

浊度计为一电监测装置。从光源射出的平行光束透过油液，入射光受气泡的影响而发生散射。透过测定散射光或透射光的光强，可以确定油液中的气泡的含量。

3.油液压缩法

当油液中混有空气时，其容积弹性模量减小，可压缩性增大。通过测定在一定压力下油液体积的变化率，可以推算出油液中的空气含量。

3.声速法

以微小气泡状态悬浮在油液中的空气会显著降低油液的容积弹性模量，因而也显著改变声波在油液中的传播速度。通过测定油液中的声速可以评定油液中的空气含量。

3.3.2含水量的测定

1.蒸馏法

在被测试样中加入一种能与样液混合而与水不相容的溶剂，利用水分蒸馏分析装置将样液加热进行蒸馏。水从油液中蒸发出来，经冷凝后沉积在带有刻度的收集管内。根据样液的容积和收集管内水的容积，即可确定油液中的含水量。

2.电量法

电解法原理如下：将一定量的样液注入电解液内，通过电解使电解液中的碘离子在阳极氧化为碘。所产生的碘与样液中的水发生反应，当样液中的水被耗尽，电解即自行停止。用库伦仪测定样液电解所消耗的电量，根据法拉第定律可以求出样液中的含水量。

3.半定量评定法

将数滴油液滴在凹状薄铝箔上，用火柴加热铝箔。若油液中含有水，即可听到炸裂声或看到瞬间发生的泡沫。

4.油液污染度等级

4.1美国NSA—1638污染度等级

这个污染度等级由美国国家宇航学会在1964年提出。目前在美国和世界各仍

得到广泛应用。这个标准以颗粒浓度为基础，按100mL中给定的5个颗粒尺寸区间内最大颗粒允许数划分为14个等级，最清洁的为00级，污染度最高的为12级。

4.2 ISO—4406国际污染度等级标准

这个标准用两个数码代表油液污染度等级。前面的数码代表1mL油液中尺寸大于5μm的颗粒数等级，后面的数码代表1mL油液中尺寸大于15μm的颗粒数等级，两个数码之间用一斜线分隔。例如，污染度等级18/13表示油液中大于5μm的颗粒数的等级数码为18，大于15μm的颗粒数的等级数码为13。

4.3我国GB/T 14039—93污染度等级

我国制定的液压系统油液污染度等级标准等效采用ISO—4406国际标准。但根据我国实际情况将等级数码有24扩张到30，并取消0.9的等级。这样从0到30总共有31个污染度等级数码。

5.污染度的控制措施

5.1对于油液应注意的情况

（1）采购符合条件的液压油品，经过过滤后再注入容器。

（2）贮存时，采用密封的专用容器在室内存放。如不得已只能在室外存放时，应选择荫凉干燥处卧放，并盖上防雨布。贮存期不能超限，贮存过期的油液未经检验合格不得使用。

（3）新油在加注机械的油箱前必须经过过滤。要树立“新油不干净”的意识。过滤最好采用过滤机进行过滤，也可采用精度合适的工业滤纸进行过滤。

（4）加油器具，如油泵、耐油胶管、漏斗及油箱在加注前应清晰干净，并且要专用，以免混入其他油种及杂质。

（5）加油时要清理干净加油口及油盖附近，并选择空气清新的环境，避免其他杂质混入油液。

（6）定期检查油液情况，检查油质，必要时要及时更换。换油要彻底，不仅要放尽油箱里的旧油，还要替换整个也要系统管路里的旧油。换油后要排除空气，清洗或更换滤芯。

5.2对于使用时应注意的情况

（1）在粉尘污染严重的施工环境中，油缸活塞杆一定要加装防尘罩，以免杂质通过油缸的反复运动侵入液压油中。

（2）避免带病作业和超负荷运转，以尽量减少非正常磨损产生的污染杂质。

（3）注意控制液压油的油温，使之保持在正常范围。油温过高会加速油的氧化变质。

5.3对于保养和维修时应注意的情况

（1）对于怀疑有故障的液压元件要经过液压测试仪检测确认后，方可按解体维修或更换。修复后的元件或新元件，也要经测试合格后方可进行系统安装。

（2）拆卸后的元件要经过仔细清洗后方可安装，对于外露的元件孔口要用塑料帽、膜封装。

（3）擦洗液压元件禁用棉纱或棉布，宜用泡沫塑料或者绸布。

（4）正确选用和更换油封、防尘圈。特别注意密封装置与所使用的液压油的相容情况。

（5）定期检查空气滤清器或者油箱呼吸器是否完好，必要时要及时更换。

6.结束语

综上所述，对于液压工程机械，只要使用合格的液压油，并注意在装配、使用和维护当中，保持液压系统的清洁， 严格控制污染物对于液压系统的侵害，就能极大的提高工程机械液压系统的清洁度，提高工程机械的使用效率，延长工程机械的使用寿命，缩短工程的施工工期，提高工程的经济效益。

参考文献

[1] 龚烈航.液压系统污染控制.北京：国防工业出版社，2010

[2] 夏志新.液压系统污染控制.北京机：机械工业出版社，1992