曾波　曹源文

【摘 要】本文主要通過(guò)分析工程機(jī)械液壓系統(tǒng)污染物的來(lái)源及危害，以及介紹污染物的鑒別、評(píng)定以及等級(jí)劃分，提出了對(duì)工程機(jī)械的使用和保養(yǎng)維修時(shí)應(yīng)注意的一些措施，以達(dá)到工程機(jī)械液壓系統(tǒng)污染控制。

【關(guān)鍵詞】 工程機(jī)械 液壓系統(tǒng) 污染控制

1.引言

現(xiàn)代液壓技術(shù)的發(fā)展，使人們對(duì)液壓系統(tǒng)的可靠性和元件的使用壽命提出了更高的要求。據(jù)統(tǒng)計(jì)，工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的故障大約有75%以上是由于油液污染及油質(zhì)劣化造成的。這不僅影響工程液壓系統(tǒng)的工作效能、可靠性及其壽命，還造成極大的經(jīng)濟(jì)損失實(shí)踐證明，采取有效的污染控制措施是提高液壓系統(tǒng)工作可靠性和延長(zhǎng)原件壽命的重要途徑。

2.污染物的種類(lèi)及其危害

2.1 固態(tài)污染物的危害

（1）加速液壓元件的磨損。

（2）堵塞元件的間隙和孔口，使控制元件動(dòng)作失靈，甚至失效，引起液壓故障。

2.2 氣態(tài)污染物的危害

（1）降低油液的容積彈性模量，使系統(tǒng)剛性變差而影響系統(tǒng)的控制性能。

（2）使油液溫度升高，局部的氣蝕作用產(chǎn)生的高溫，使油品焦化變質(zhì)。

（3）產(chǎn)生氣蝕，加劇元件內(nèi)部表面的腐蝕，并使系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。

（4）空氣中的氧加速油液的氧化變質(zhì)。

（5）油液中的氣泡使油液的潤(rùn)滑性能劣化。

2.3 液態(tài)污染物的危害

（1）水與油液中的硫和氯作用產(chǎn)生硫酸和鹽酸，對(duì)元件有強(qiáng)烈的腐蝕作用

（2）水與油液中的某些添加劑作用產(chǎn)生沉淀和膠質(zhì)等有害污染物，加速油液的品質(zhì)劣化。

（3）液壓油中自由狀態(tài)的水與油液經(jīng)過(guò)激烈的攪動(dòng)形成乳化液，這樣大大降低了油液的潤(rùn)滑性。

（4）在低溫工作條件下油液中的水結(jié)成微小冰粒，易于堵塞控制元件的間隙和孔口而引起故障。

3.污染物材質(zhì)的鑒別及評(píng)定

3.1油液中顆粒污染物材質(zhì)的鑒別

3.1.1光譜法

光譜法主要有發(fā)射光譜和原子吸收光譜兩種方法。發(fā)射光譜法可以用來(lái)檢測(cè)各種金屬以及硅、磷等元素。原子吸收光譜法可測(cè)定污染物中各種金素元素。

3.1.2 X射線(xiàn)能譜分析法

掃描電子顯微鏡不僅可用于較粗糙表面的微觀結(jié)構(gòu)分析，如分析顆粒污染物的尺寸與形貌，而且與X射線(xiàn)能譜儀結(jié)合，可對(duì)微區(qū)或顆粒的化學(xué)成分進(jìn)行分析。這種分析方法的優(yōu)點(diǎn)是觀察試樣顯微圖像的同時(shí)，能夠快速地對(duì)試樣進(jìn)行成分分析。

3.1.3 X射線(xiàn)波譜分析法

X射線(xiàn)波譜儀的原理是利用晶體對(duì)特征X射線(xiàn)的衍射來(lái)接受各種元素產(chǎn)生的單一波長(zhǎng)X射線(xiàn)信號(hào)。X射線(xiàn)波譜儀的測(cè)定范圍為原子序數(shù)為5～92的各種元素。

3.1.4 鐵譜法

鐵譜法主要用于鑒別油樣中與磨損過(guò)程有關(guān)的金屬磨損。鐵譜儀的工作原理是利用強(qiáng)磁力將油液中的金屬磨屑分離出來(lái)，以便進(jìn)行磨屑成分鑒別和含量測(cè)定。

3.2油液污染度的評(píng)定

液壓系統(tǒng)油液污染度是指單位容器油液中固體污染物的含量，即油樣中所含固體顆粒污染物的濃度。

3.2.1稱(chēng)重法

稱(chēng)重法是測(cè)定單位容積油液中所含顆粒污染物的重量，一般用mg/L（mg/100mL）表示重量污染度。稱(chēng)重法所需的測(cè)試裝置比較簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，但只能反映油液中顆粒污染物的總量而不能反映顆粒的大小和尺寸分布。

3.2.2顆粒計(jì)數(shù)法

顆粒計(jì)數(shù)法用以測(cè)定油液中各種尺寸顆粒污染物的顆粒數(shù)。油液中的顆粒濃度有兩種表示方法：區(qū)間顆粒濃度和累計(jì)顆粒濃度。顆粒計(jì)數(shù)法需要用的儀器設(shè)備主要有顯微鏡和各種類(lèi)型的自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器。

3.3油液中空氣和水的測(cè)定

3.3.1空氣含量測(cè)定

1.油液外觀評(píng)定法

當(dāng)液壓油中混有不同含量的空氣時(shí)，其渾濁程度有所不同。因此，從油液的外觀可以大致評(píng)定空氣的含量。

2.濁度計(jì)法

濁度計(jì)為一電監(jiān)測(cè)裝置。從光源射出的平行光束透過(guò)油液，入射光受氣泡的影響而發(fā)生散射。透過(guò)測(cè)定散射光或透射光的光強(qiáng)，可以確定油液中的氣泡的含量。

3.油液壓縮法

當(dāng)油液中混有空氣時(shí)，其容積彈性模量減小，可壓縮性增大。通過(guò)測(cè)定在一定壓力下油液體積的變化率，可以推算出油液中的空氣含量。

3.聲速法

以微小氣泡狀態(tài)懸浮在油液中的空氣會(huì)顯著降低油液的容積彈性模量，因而也顯著改變聲波在油液中的傳播速度。通過(guò)測(cè)定油液中的聲速可以評(píng)定油液中的空氣含量。

3.3.2含水量的測(cè)定

1.蒸餾法

在被測(cè)試樣中加入一種能與樣液混合而與水不相容的溶劑，利用水分蒸餾分析裝置將樣液加熱進(jìn)行蒸餾。水從油液中蒸發(fā)出來(lái)，經(jīng)冷凝后沉積在帶有刻度的收集管內(nèi)。根據(jù)樣液的容積和收集管內(nèi)水的容積，即可確定油液中的含水量。

2.電量法

電解法原理如下：將一定量的樣液注入電解液內(nèi)，通過(guò)電解使電解液中的碘離子在陽(yáng)極氧化為碘。所產(chǎn)生的碘與樣液中的水發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)樣液中的水被耗盡，電解即自行停止。用庫(kù)倫儀測(cè)定樣液電解所消耗的電量，根據(jù)法拉第定律可以求出樣液中的含水量。

3.半定量評(píng)定法

將數(shù)滴油液滴在凹狀薄鋁箔上，用火柴加熱鋁箔。若油液中含有水，即可聽(tīng)到炸裂聲或看到瞬間發(fā)生的泡沫。

4.油液污染度等級(jí)

4.1美國(guó)NSA—1638污染度等級(jí)

這個(gè)污染度等級(jí)由美國(guó)國(guó)家宇航學(xué)會(huì)在1964年提出。目前在美國(guó)和世界各仍

得到廣泛應(yīng)用。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)以顆粒濃度為基礎(chǔ)，按100mL中給定的5個(gè)顆粒尺寸區(qū)間內(nèi)最大顆粒允許數(shù)劃分為14個(gè)等級(jí)，最清潔的為00級(jí)，污染度最高的為12級(jí)。

4.2 ISO—4406國(guó)際污染度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)用兩個(gè)數(shù)碼代表油液污染度等級(jí)。前面的數(shù)碼代表1mL油液中尺寸大于5μm的顆粒數(shù)等級(jí)，后面的數(shù)碼代表1mL油液中尺寸大于15μm的顆粒數(shù)等級(jí)，兩個(gè)數(shù)碼之間用一斜線(xiàn)分隔。例如，污染度等級(jí)18/13表示油液中大于5μm的顆粒數(shù)的等級(jí)數(shù)碼為18，大于15μm的顆粒數(shù)的等級(jí)數(shù)碼為13。

4.3我國(guó)GB/T 14039—93污染度等級(jí)

我國(guó)制定的液壓系統(tǒng)油液污染度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)等效采用ISO—4406國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。但根據(jù)我國(guó)實(shí)際情況將等級(jí)數(shù)碼有24擴(kuò)張到30，并取消0.9的等級(jí)。這樣從0到30總共有31個(gè)污染度等級(jí)數(shù)碼。

5.污染度的控制措施

5.1對(duì)于油液應(yīng)注意的情況

（1）采購(gòu)符合條件的液壓油品，經(jīng)過(guò)過(guò)濾后再注入容器。

（2）貯存時(shí)，采用密封的專(zhuān)用容器在室內(nèi)存放。如不得已只能在室外存放時(shí)，應(yīng)選擇蔭涼干燥處臥放，并蓋上防雨布。貯存期不能超限，貯存過(guò)期的油液未經(jīng)檢驗(yàn)合格不得使用。

（3）新油在加注機(jī)械的油箱前必須經(jīng)過(guò)過(guò)濾。要樹(shù)立“新油不干凈”的意識(shí)。過(guò)濾最好采用過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾，也可采用精度合適的工業(yè)濾紙進(jìn)行過(guò)濾。

（4）加油器具，如油泵、耐油膠管、漏斗及油箱在加注前應(yīng)清晰干凈，并且要專(zhuān)用，以免混入其他油種及雜質(zhì)。

（5）加油時(shí)要清理干凈加油口及油蓋附近，并選擇空氣清新的環(huán)境，避免其他雜質(zhì)混入油液。

（6）定期檢查油液情況，檢查油質(zhì)，必要時(shí)要及時(shí)更換。換油要徹底，不僅要放盡油箱里的舊油，還要替換整個(gè)也要系統(tǒng)管路里的舊油。換油后要排除空氣，清洗或更換濾芯。

5.2對(duì)于使用時(shí)應(yīng)注意的情況

（1）在粉塵污染嚴(yán)重的施工環(huán)境中，油缸活塞桿一定要加裝防塵罩，以免雜質(zhì)通過(guò)油缸的反復(fù)運(yùn)動(dòng)侵入液壓油中。

（2）避免帶病作業(yè)和超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，以盡量減少非正常磨損產(chǎn)生的污染雜質(zhì)。

（3）注意控制液壓油的油溫，使之保持在正常范圍。油溫過(guò)高會(huì)加速油的氧化變質(zhì)。

5.3對(duì)于保養(yǎng)和維修時(shí)應(yīng)注意的情況

（1）對(duì)于懷疑有故障的液壓元件要經(jīng)過(guò)液壓測(cè)試儀檢測(cè)確認(rèn)后，方可按解體維修或更換。修復(fù)后的元件或新元件，也要經(jīng)測(cè)試合格后方可進(jìn)行系統(tǒng)安裝。

（2）拆卸后的元件要經(jīng)過(guò)仔細(xì)清洗后方可安裝，對(duì)于外露的元件孔口要用塑料帽、膜封裝。

（3）擦洗液壓元件禁用棉紗或棉布，宜用泡沫塑料或者綢布。

（4）正確選用和更換油封、防塵圈。特別注意密封裝置與所使用的液壓油的相容情況。

（5）定期檢查空氣濾清器或者油箱呼吸器是否完好，必要時(shí)要及時(shí)更換。

6.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于液壓工程機(jī)械，只要使用合格的液壓油，并注意在裝配、使用和維護(hù)當(dāng)中，保持液壓系統(tǒng)的清潔， 嚴(yán)格控制污染物對(duì)于液壓系統(tǒng)的侵害，就能極大的提高工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的清潔度，提高工程機(jī)械的使用效率，延長(zhǎng)工程機(jī)械的使用壽命，縮短工程的施工工期，提高工程的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 龔烈航.液壓系統(tǒng)污染控制.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2010

[2] 夏志新.液壓系統(tǒng)污染控制.北京機(jī)：機(jī)械工業(yè)出版社，1992