液壓油污染原因、危害及如何防治

本文簡介了液壓油污染的原因、危害、防止及相關標準

液壓系統的故障至少有75%以上是由于液壓油的污染所造成的。液壓油的污染使液壓系統產生故障或損壞的形式有以下幾種類型：

1）性能不穩定      2）性能惡化       3）元件損壞

液壓油被污染會大大降低了液壓系統工作的可靠性和壽命，耗費油液造成經濟損失。因此，了解與研究油液污染的原因，對油液污染加以控制是十分必要的。

1.液壓油污染的原因

   液壓油的污染主要是由外部原因和內部原因造成的。

外部原因是指固體雜質、水分、其它油類及空氣等進入系統。

內部原因是指除了原有的新油液帶來的污染外，在使用過程中運動的零件磨損和液壓油的物理化學性能的變化。

   由于雜質侵入液壓油的方式不同，液壓油的污染可分為三種類型，如表1所列：                  表1

1.1潛在污染

自制的零件在加工、裝配、試驗、貯存、運輸等過程中，鑄造型砂、切屑、磨料、焊渣、銹片、涂料細片、橡膠碎塊及灰塵等有害物質在液壓系統開始工作之前，就已潛伏在系統中，同樣，在外購件中也會潛伏著上述污染物。

1.2侵入污染

液壓系統在工作過程中，外來污染物（如灰塵、潮氣、異種油等）可經油箱通氣孔和加油口侵入系統，如通過往復運動的活塞桿、注入系統中的油液、油箱中流動的空氣、濺落或凝結的水滴、流回油箱中的漏油等使污染物侵入系統中，造成污染。

一般認為，新購進的液壓油是清潔的。其實不然，如容器的漆料和鍍層、注油軟管的橡膠、以及大氣中的灰塵等均可進入油液。經實驗測定新購進的液壓油，用100目銅絲網過濾后取樣測定，每100mL油液中有5μm以上的顆粒物3萬至5萬個。這樣的油僅能用于一般的液壓系統，不能用于液壓伺服控制系統。

如用手工加油，將會使系統污染增加4-7倍。同時在裝配、修理時，容易使灰塵、棉絨等侵入液壓系統中。          

1.3 再生污染

再生污染是指液壓油在液壓系統工作中生存的污染物。如零件的殘銹、剝落的漆片、運動件和密封材料的磨損顆粒、過濾材料脫落的顆粒或纖維等。

液壓油發生物理、化學、生物變化的生成物，使金屬腐蝕產生顆粒銹片等均可造成再生污染。液壓油在高溫高壓作用下，由于水分、空氣、銅、鐵等介質作用而生成氧化物、樹脂油垢等污染物。

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2. 液壓油污染的危害

污染是液壓系統的主要危害，污染物混入液壓系統后會加速零件的磨損、研傷燒傷甚至破壞，引起液壓元件性能早期下降，液壓系統產生故障。由此可見，污染造成的后果是嚴重的。其危害有：

2.1 對系統工作性能的影響

由于液壓油中的污染物部分或全部堵塞了液壓元件的節流孔或縫隙，就改變了液壓系統的工作性能，引起動作失調，甚至系統*失靈。如壓力閥的壓力產生隨機漂移。當污染物顆粒嵌入閥芯滑動面間，使移動阻力增大，反應遲鈍，動態響應速度變慢，嚴重時閥芯被卡牢。

在液壓油固體污染物中，金屬顆粒約占75% ，塵埃約占15% ，其他雜質如氧化物、纖維、樹脂等約占10% 。磨損使閥的泄漏增加，造成控制閥流量放大系數及控制靈敏度下降，使泵、馬達、液壓油缸的容積效率降低，控制系統剛性減小等。

2.2 對液壓元件的影響

液壓元件工作性能的下降與顆粒污染物的數量、大小、形狀、密度和硬度等有關。其中數量、大小、硬度起主要作用。

液壓油中固體顆粒污染物使泵的運動件表面磨損加劇，刮傷、咬死，泵的效率降低，故障頻繁壽命縮短。如某注塑機的葉片泵產生噪聲大、溫升高和壓力波動大等故障。經分解檢查，發現轉子端面、配油盤磨損嚴重，定子工作面則*磨壞。

閥類元件的共同特點是閥芯和閥體配合精密，間隙很小，帶有硬度的固體顆粒物一旦嵌入滑動面中，使閥芯移動困難或卡牢，磨損加劇閥口密封被破壞而產生故障。伺服閥污染敏感性試驗表明：每100mL油液中，直徑1- 5μm的顆粒超過25-500萬個時，伺服閥將*失去功能。

液壓油中固體顆粒污染物會加速液壓油缸密封裝置的損壞，使缸運動表面拉傷、磨損、導致內外泄漏增加，推力不足或動作不穩定，爬行、速度下降，產生異常的響聲與振動等故障。

液壓油污染到一定的程度后，會引起濾油器網眼堵塞，液壓泵吸油困難而產生氣蝕、振動和噪聲。堵塞嚴重時，會因壓力降過大而將濾網擊穿，*喪失過濾作用，造成惡性循環。

3.液壓油油劣化變質對元件的影響

   液壓油劣化變質后粘度和防銹性能降低，油液乳化，消泡性降低，低溫流動性變差，有效使用時間縮短。引起液壓油變質的原因很多，如蒸發、氧化、污染、混入異種油等。其中氧化是主要的因素，而節流口棱邊發熱，工作油溫太高是液壓油氧化的重要原因。系統工作油溫達到65OC以上時，液壓油的氧化速度加快。油溫每增加10OC ，氧化作用增加一倍。另外油中混入水分或異種油都會引起油液變質。

   變質后的液壓油對元件的機械效率、容積效率等性能以及壽命等都有很大影響。例如，褐色膠狀懸浮物會把節流（阻尼）孔堵死或使閥芯膠著，使動作失靈。

4.液壓油的污染控制途徑

4.1減少潛伏的污染

1）嚴格檢查元件的清潔度。包括：泵、閥、液壓缸、高壓軟管等外購件，必須向供貨商提出明確要求，在運輸和保管過程中，所有的油口都必須加蓋密封，防止污物侵入。

2）裝配前所有的元件和輔件必須仔細清洗，清洗干凈后，用塑料膠帶封閉所有油口。

3）加強液壓油的管理，液壓油進廠必須進行取樣檢驗，檢驗合格的油還需再過濾，才能注入油箱。

4.2 防止侵入污染

1）防止環境污染，裝配車間要遠離有灰塵作業的環境，有條件的裝配車間能充壓，使室內壓力略高于室外，以防止大氣中的顆粒物污染。

2）采用“濕加工，干裝配”法。所有零件裝配前都要進行清洗，然后用壓縮空氣吹干，再進行裝配。

3）液壓元件要進行臺架試驗。要進行加載、高壓跑合和清洗。在試驗臺液壓系統中，應設多級過濾，勤清洗，當液壓油超過使用界*，應及時換油。

4.3 防止再生污染

再生污染是液壓油在系統工作過程中生成的污染，主要有運動副磨損的微粒、零件的殘銹、駁落的漆片和液壓油變質等。為有效防止再生污染，應選擇適當的濾油器。

4.4 液壓油變質的控制

   由于液壓油變質所引起的故障和控制措施，如表2-表8：

表2：粘度變化引起的故障

表3：防銹性能變化引起的故障

 表4：消泡性能變化引起的故障

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                        表5：抗乳化性能變化引起的故障

 表6：潤滑性能破壞后引起的故障

表7：液壓油污染度變化引起的故障

 表8：劣化及低溫流動性變化引起的故障

總之，油液的污染會給系統造成多方面的故障。目前，國內外對控制油的污染非常重視，從多方面采取措施，制定了污染度的標準和等級，開發了相應的儀器和新型濾油器，使伺服閥的壽命提高了數倍。為防止侵入性污染，開發了密閉式油箱，在油箱中裝特殊的永磁體，以吸收混入油中的鐵粉雜質。

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5.液壓油污染標準

    液壓油的污染程度及能否使用，必須有一個標準和檢驗方法。目前，我國尚未發布油液污染度的國家標準。上多采用NAS“美國宇航標準分級”和ISO“標準化組織”發布的污染度標準。

液壓油的污染用污染度等級來表示，它是指單位體積工作介質中固體顆粒污染物的含量，即工作介質中所含固體顆粒的濃度。為了定量描述和評價工作介質的污染程度，現將標準化組織ISO4406標準中規定的污染度等級標準列表如下，見表9： 

                           表9：ISO4406污染度等級標準

 由表9可知，ISO4406規定的污染度等級，根據顆粒濃度的大小共分為26個等級，顆粒濃度愈大等級代碼數愈大。

ISO4406規定工作介質的污染度，用兩組等級代碼及中間一條斜線組成，前面一組代碼代表1毫升（mL）工作介質中尺寸不小于5微米（μm）的顆粒數等級，后面一組代碼代表1毫升（mL）工作介質中尺寸不小于15微米（μm）的顆粒數等級。

例如：污染度等級代碼為18/15的液壓油，它表示該液壓油每毫升內不小于5微米（μm）的顆粒數在1300 – 2500之間，不小于15微米（μm）的顆粒數在160 – 320之間。

為了嚴格和有效控制液壓系統的清潔度，以保證液壓系統的工作可靠性和液壓元件的使用壽命，國家相關行業制定了典型液壓元件和液壓系統清潔度等級要求，見表10。

表10典型液壓元件清潔度等級

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 6.液壓油污染的檢測方法

1）血球計數法

   這是一種比較經濟的測定方法，一般只需測四次，準確度可達95% 以上。測定值按NAS1638或ISO4406污染度標準，確定污染度級別。

2）重量法

   用每100ml油液中允許的顆粒重量表示，即（mg/100ml）。測定的方法是將100ml的油，經0.45μm孔徑的薄膜過濾，然后烘干，用天平秤出薄膜的增量部分，再根據NAS1638污染度標準，確定污染度級別。

                            表11 NAS1638污染度標準

3）液壓油污染的現場檢測

                 表12 液壓油污染程度的判別與處理措施

4）自動顆粒計數法

   此方法具有簡便、快速、準確等優點，故獲得廣泛的應用。普洛帝的PLD-0201液壓油顆粒度檢測儀具有比較完整的功能，除了自動取樣器、多種規格的傳感器、PLD0201主機和自動打印機等配套設施。PLD0201可滿足的標準有：NAS1638和ISO4406、GJB420、GJB380、DLT1096、GB/T18854基本上可以滿足一般使用油液污染度檢驗時，對液壓油清潔度的要求。

   除上述檢測方法外，還有顯微鏡顆粒計數法、鐵譜分析法等。

 本資料由普洛帝技術中心提供

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