孫 亮

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司 河北唐山 063200）

1 引言

液壓系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定工作是保證設(shè)備正常運(yùn)行的關(guān)鍵。根據(jù)國內(nèi)外的統(tǒng)計(jì)資料分析，油液污染是液壓系統(tǒng)發(fā)生故障及液壓元件過早磨損或損壞的主要原因，由此引起的損失約占液壓系統(tǒng)全部故障損失的70%～80%。因此，控制機(jī)床液壓系統(tǒng)油液污染已經(jīng)成為保證設(shè)備安全、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵，必須認(rèn)真對待。

從生產(chǎn)原理來看，液壓系統(tǒng)油液污染的原因主要包括三方面：①制作、安裝過程中潛伏在系統(tǒng)內(nèi)部的污染，如切屑、磨料、焊渣、銹片和灰塵等固體顆粒物；②加入系統(tǒng)的液壓介質(zhì)清潔度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)；③系統(tǒng)工作過程中產(chǎn)生的污染。因此，為了保證系統(tǒng)正常工作的要求，必須在系統(tǒng)投入使用之前進(jìn)行全面、細(xì)致的液壓系統(tǒng)清洗，控制液壓系統(tǒng)清潔度。

液壓系統(tǒng)在油沖洗前必須進(jìn)行化學(xué)清洗，否則系統(tǒng)內(nèi)的污垢將緩慢地、間斷性地進(jìn)入油系統(tǒng)，使油沖洗工作時(shí)間延長且難以達(dá)標(biāo)。因此，在系統(tǒng)開車前對液壓系統(tǒng)進(jìn)行化學(xué)清洗和油沖洗，是快速、徹底去除系統(tǒng)內(nèi)污染物的有效方法。在沖洗過程中，依據(jù)一些基本的液壓原理，合理的確定沖洗工藝參數(shù)（如：流量、流速等），正確的選定沖洗設(shè)備，可達(dá)到理想的沖洗效果。

2 液壓系統(tǒng)污染的危害

1）油液污染顆粒進(jìn)入液壓元件的配合間隙，使滑動(dòng)表面摩擦加劇，劃傷配合表面影響精度和表面粗糙度，使泄漏增加，甚至造成元件動(dòng)作靈敏度降低或動(dòng)作循環(huán)錯(cuò)亂，污染將導(dǎo)致元件壽命縮短和工作失常。

2）油液中污染物會使液壓元件的阻尼小孔、縫隙式控制閥口堵塞，使液壓元件不能正常工作。對于先導(dǎo)型溢流閥，污染顆粒可能卡住先導(dǎo)滑閥，使系統(tǒng)壓力無法建立；對于流量控制閥，積聚在縫隙閥口處的污染物則會影響速度的穩(wěn)定性。

3）油液污染會使油的粘度發(fā)生變化，使油液抗乳化性、潤滑性和消泡性等物理、化學(xué)性能降低，導(dǎo)致油液過早老化失效，并引起各種液壓系統(tǒng)故障。

3 液壓系統(tǒng)油液污染物種類及污染原因分析

1）固體污染物：主要有切屑、鑄造沙粒、焊渣、灰塵、毛刺等。固體污染在整個(gè)液壓系統(tǒng)污染中占有相當(dāng)大的比重。

2）液體污染物；主要有水分、清洗液（油）或者其他種類的液壓油。

3）氣體污染物：主要有從大氣混入系統(tǒng)的空氣和從油液中分離出來的氣體。

各種污染物質(zhì)侵入系統(tǒng)的渠道，見表1。

表1油液污染種類及原因

4 污染度的測定方法與等級標(biāo)準(zhǔn)

4.1 固體污染顆粒的測定方法及等級標(biāo)準(zhǔn)

固體污染顆粒的測定方法有用肉眼直接觀察的目測法；有把一定體積油液樣品中的污染物用濾紙顏色來判斷污染度的比色法；有用顯微鏡法、光散射法與光遮蔽法等計(jì)數(shù)的顆粒計(jì)數(shù)法，其污染度標(biāo)準(zhǔn)有ISO／DIS4406，美國宇航局標(biāo)準(zhǔn)NAS1638和美國汽車工程學(xué)會1963年提出的標(biāo)準(zhǔn)SAE749D等；有重量法，其污染度等級標(biāo)準(zhǔn)主要有NAS1638和MILSTD1246A；還有污染指數(shù)法，它是根據(jù)油液通過薄膜濾網(wǎng)時(shí)通暢程度來確定其污染度的一種方法，本方法對測定0.25～5μm顆粒的污染度有效，適用于伺服系統(tǒng)油液污染度的測定。

4.2 油液中液體污染物的測定

油液中的液體污染物主要是水分，測定礦物油型系統(tǒng)油液含水量的方法有Karl-Fisher法，其重復(fù)測量精度為11ppm，油液中氣體污染物的測定，目前尚無標(biāo)準(zhǔn)。

5 沖洗效果的影響因素

在系統(tǒng)沖洗中，要求沖洗液流速較高，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)呈雜亂無章，液體的流動(dòng)除了快速的平行于管道周線的運(yùn)動(dòng)外，還必須存在著劇烈的橫向運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到清除粘附在管道內(nèi)表面細(xì)小顆粒的目標(biāo)。也就是要求系統(tǒng)管道內(nèi)液體的流動(dòng)為紊流狀態(tài)。

5.1 溫度的影響

油路沖洗過程中，潤滑油溫度是影響沖洗效果的一個(gè)重要因素。根據(jù)流體力學(xué)流體流動(dòng)形態(tài)的方程，可以計(jì)算出一般管道雷諾數(shù)Re。

式中D—管路直徑；

ρ—潤滑油密度；

v—流速；

μ—潤滑油黏度。

對于一般管道雷諾數(shù)Re＜2000為層流狀態(tài)，Re＞4000為紊流狀態(tài)，Re＝2000～4000為過渡狀態(tài)。由于D和ρ基本恒定，潤滑油只有在足夠高的溫度條件下才能獲得較低的黏度和較大的流速，從而達(dá)到紊流狀態(tài)。通過計(jì)算可得，油路系統(tǒng)在沖洗過程中應(yīng)保持在30℃～65℃。按照操作說明書油箱油溫最大不超過70℃。

5.2 溫差的影響

在油路沖洗過程中，油溫應(yīng)從30℃～65℃保持周期性變化。由于粘附在油系統(tǒng)管路上雜質(zhì)的熱膨脹系數(shù)與金屬壁熱膨脹系數(shù)有一定的差別，所以采用大溫差膨脹收縮的方法使管路內(nèi)壁上的腐銹、焊渣和污物脫落。同時(shí)用木榔頭對管路的焊縫、彎頭、三通等處進(jìn)行敲擊，以加速附著在管路上的雜質(zhì)脫落。

5.3 沖洗方式選擇

管路系統(tǒng)沖洗分為離線清洗和在線清洗。離線清洗是在管道安裝以前先清洗、沖洗，然后再組裝的方式。這種方法簡單，但在組裝過程中易造成二次污染。在線清洗是指在系統(tǒng)安裝完成后，對系統(tǒng)整體進(jìn)行化學(xué)清洗、油沖洗的方法。這種方法雖然復(fù)雜、技術(shù)要求高、難度大，但有清洗時(shí)間短、清洗徹底、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，因此采用這種方式。

6 在線化學(xué)沖洗流程

化學(xué)清洗的目的是徹底清除管內(nèi)的所有污物，加快沖洗油沖洗及使工作油達(dá)到相應(yīng)NAS等級標(biāo)準(zhǔn)，以保證系統(tǒng)生產(chǎn)線安全可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)。

6.1 水沖洗

水沖洗的目的在于清除液壓系統(tǒng)內(nèi)部的焊渣、金屬粉末、密封材料碎片等不溶于脫脂酸洗液的固體顆粒。否則會嚴(yán)重影響系統(tǒng)元件使用壽命，甚至造成嚴(yán)重事故。

水沖洗過程中，應(yīng)保證大流量的水量，流速控制在2m／s以上，一個(gè)系統(tǒng)分成幾個(gè)支路沖洗。每20min測試一次濁度。當(dāng)進(jìn)出水濁度差小于5×10-6時(shí)，認(rèn)為合格，沖洗結(jié)束。

6.2 脫脂

該步驟為徹底清除系統(tǒng)內(nèi)部的各類機(jī)油、石墨、防銹油等有機(jī)物。為酸洗除銹奠定良好的金屬表面基礎(chǔ)。

藥劑：NaOH、Na2CO3、Na3PO4、Na2SiO3、消泡劑等。溫度：常溫，時(shí)間6～8h。

6.3 酸洗

酸洗是利用酸洗液與垢類物質(zhì)和腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)，生成可溶物，使管道內(nèi)表面清潔。酸洗是整個(gè)化學(xué)清洗過程的關(guān)鍵步驟。

藥劑：鹽酸、硝酸、還原劑等，溫度：常溫，時(shí)間6～8 h。

6.4 漂洗

目的是清除酸洗后系統(tǒng)水沖洗過程中產(chǎn)生的浮銹，用低濃度的酸液與殘留在系統(tǒng)中的鐵離子反應(yīng)，除去水沖洗過程中可能生成的浮銹。藥劑：氫氟酸、還原劑、LAN、82 6等，溫度：常溫，時(shí)間：1.5～2h。

6.5 中和鈍化

中和鈍化是在系統(tǒng)內(nèi)部形成均勻、致密的鈍化膜，防止產(chǎn)生二次浮銹。藥劑：磷酸三鈉、亞硝酸鈉、氨水等，溫度：50℃～60℃，時(shí)間：4～6h，pH：9.5～10.5。

6.6 人工檢查

在清洗完成后，對所清洗的系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)檢查。一些死角部位要進(jìn)行人工清理，清除殘留在系統(tǒng)中的雜質(zhì)。

6.7 氮?dú)獯祾?/h3>

氮?dú)獯祾呤怯蜎_洗工作的前提和保證，這項(xiàng)工序如果做不好，會因污染物和水分的大量存在，造成油沖洗的困難和時(shí)間延長，更換濾芯的數(shù)目增加，使得費(fèi)用增加。

采用潔凈、干燥的氮?dú)鈱⑾到y(tǒng)內(nèi)殘存的液體及細(xì)小顆粒吹出，否則對后面的油沖洗工作會造成不良影響。氮?dú)鈮毫υ?.0～1.6MPa，開始采用間歇吹掃，當(dāng)出口水分和顆粒數(shù)目少時(shí)常通，吹干系統(tǒng)。約需24h。如現(xiàn)場無氮?dú)?，可用相同質(zhì)量的壓縮空氣代替。

7 油沖洗

7.1 沖洗介質(zhì)

沖洗介質(zhì)選用工作介質(zhì)，這樣既可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)沖洗的目的，又可以達(dá)到過濾介質(zhì)的目的。

7.2 流量控制

根據(jù)沖洗回路中較大管徑內(nèi)液流呈紊流狀態(tài)時(shí)的流速，管路橫截面積來選擇沖洗泵（其中管路串聯(lián)時(shí)橫截面積為最大管的橫截面積，管路并聯(lián)時(shí)為支管橫截面積之和），一般采用高壓葉片泵。

旁路設(shè)置實(shí)際選定的泵，其流量一般比設(shè)計(jì)流量大，所以必須采用旁路來分流。啟動(dòng)泵前，先開啟截止閥到最大限度，開泵后逐步調(diào)節(jié)至穩(wěn)定狀態(tài)。

支路流量的調(diào)節(jié)沖洗時(shí)應(yīng)盡量保證各支路管內(nèi)液體處于紊流狀態(tài)，在支路沖洗回路前后都設(shè)置截止閥，用以調(diào)節(jié)流量，必要時(shí)在主要管路上可設(shè)置流量計(jì)加以確認(rèn)。

7.3 壓力控制

沖洗壓力選擇在4～6MPa，一些管線長、管徑細(xì)、管徑急變或多彎的沖洗回路，增加支路的數(shù)量，減少?zèng)_洗管線長度，降低壓力損耗；同時(shí)調(diào)節(jié)各支路前后截止閥，實(shí)現(xiàn)分支路的切換沖洗。

7.4 沖洗油溫

根據(jù)理論研究，油溫、溫差對沖洗效果有重要影響。此外油中細(xì)微顆粒尺寸小至0.005μm，溫度升高和電場的存在能加速小顆粒向大顆粒轉(zhuǎn)變，使其容易被濾出。因此，在沖洗過程中油溫要經(jīng)常變化，不超過危險(xiǎn)溫度的前提下，應(yīng)盡量提高油溫。綜合各方面因素，油溫確定在常溫至60℃變化。

7.5 清潔度控制

在沖洗初期采用國產(chǎn)的濾芯，在精過濾時(shí)采用進(jìn)口的濾芯以節(jié)約成本。根據(jù)管路的原污染程度及在線檢測的結(jié)果，確定濾芯更換時(shí)間。同時(shí)應(yīng)注意防止沖洗液與諸如鎂、鉛、鋅、濾紙等物質(zhì)共用，失去其原有的液壓介質(zhì)特性，沖洗時(shí)要時(shí)刻注意濾油器進(jìn)口壓力與出口壓力之差。當(dāng)壓差大于0.35MPa時(shí)就要更換濾芯。

在沖洗泵前設(shè)置粗過濾器防止大顆粒雜質(zhì)損壞泵，在沖洗回路前設(shè)置雙過濾器可避免污染原本清潔的主系統(tǒng)，特別是一些只要求沖洗的項(xiàng)目。在沖洗回路后過濾器可防止沖洗回路中的雜質(zhì)流入油箱。

7.6 沖洗結(jié)果判定

從取樣形式上有兩種方法。一種是按規(guī)定時(shí)間從特定取樣口（回油過濾器的回油管路上）抽取油樣進(jìn)行儀器測試檢查。另一種是根據(jù)系統(tǒng)的類型特點(diǎn)確定使用某一種精度的過濾網(wǎng)置于沖洗回路回油口，將所有沖回的雜質(zhì)全部收集，每2～4h檢查一次，根據(jù)雜質(zhì)的性質(zhì)及形狀，確認(rèn)不影響系統(tǒng)功能時(shí)為合格。

8 結(jié)束語

在液壓系統(tǒng)安裝、調(diào)試中對其進(jìn)行正確合理的沖洗，是使系統(tǒng)清潔度達(dá)到要求的途徑，是保證液壓系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵所在。冷軋廠通過先進(jìn)行化學(xué)清洗，合格后馬上進(jìn)行油沖洗的方法，相對于不通過化學(xué)清洗直接進(jìn)行油沖洗來說，可有效縮短清洗時(shí)間，并且提高了清洗效果。

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