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            技術文章

            力士樂液壓系統污染的分析與對策

            發布時間:2013-01-28 瀏覽次數:2689次

            力士樂液壓系統廣泛地應用于各種工業設備中,一個液壓系統能否正常地工作。除系統設計、元件制造和維護 外,油的清潔度是十分重要的因素。油液的污染將會 影響系統的正常工作和使元件過度的磨損,甚至會造成設備事故。液壓油對液壓設備猶如血液對于生命, 清潔的液壓油在機械內循環流動是保證設備正常運行 和潤滑的重要條件。有關資料表明,現場70%~8o% 液壓系統的工作不穩定和出現故障都與液壓油污染有關。
            1液壓系統污染的種類與產生污染的原因
              液壓系統污染主要是液壓油被污染。即指液壓油 中含有水、空氣、固體顆粒、化學物質和微生物等雜物, 另外油溫的變化導致油的變質也是一種污染。
              按系統劃分,污染大致可分為原有污染物、侵入污 染物和生成污染物3種。
            (1)原有污染物是指潛藏在元件和管道內的污染 物。主要是系統元件、組合件在加工、裝配、包裝、儲存 和運輸等過程中殘留的污染物,如金屬切屑、氧化皮、 焊渣、型砂及塵埃等;
            (2)侵入污染物是指外界侵入的污染物。如油箱 呼吸口密封性差、液壓缸的活塞桿表面未設置防塵圈。 引起外界的污染物侵入;還有如維修過程中不注意清 潔,將環境周圍的雜物帶人油箱和管道內;另外,忽視 油液的過濾,從而把污染物帶人;以粗代細、甚至不用 過濾器、過濾器幾年不清洗、濾網不經常清洗、換油或 補油時不重視油的過濾、臟的油桶未經嚴格清洗就拿 來用,從而把污染物帶人;
            (3)內部生成污染物指工作期間所產生的污染 物。系統在組裝、運行、調試過程中元件磨損所產生的 金屬磨耗物,管道內銹蝕剝落物,密封件磨耗物和碎 片,以及油液氧化變質生成沉淀物和膠質。油中的水 使金屬腐蝕形成水銹等。
            2污染對液壓系統的影響
              在液壓系統的各類污染物中,固體顆粒最常見且 危害最大。有關資料表明,在污染引發的液壓系統故 障中,除了30%源于腐蝕外,其余70%都是由于固體 顆粒存在造成液壓元件表面機械磨損。固體顆粒不僅 加快液壓元件磨損,而且會堵塞元件的間隙和孔口,使 控制元件動作失靈而引起系統失效。系統失效主要有 3種模式:即突然失效、退化失效、瞬時失效。突然失 效主要是進入元件的大顆粒污染物(一般超過100 )造成的,它通過妨礙元件表面的相對運動直至元 件卡死來造成損壞。退化失效是由滲入運動間隙的小 顆粒引起的,其特點是系統性能逐漸降低,顆粒破壞了 潤滑油膜,并與元件表面相作用,通過輕微形式的疲勞 造成磨損,直到情況嚴重時產生磨粒磨損。研究表明, 當污染等級高時,系統工作不到100 h就會失效,而在 特別清潔的情況下,系統工作10000 h性能才會適度 降低。瞬時失效是顆粒瞬間干擾元件性能所致。另 外,固體顆粒還起著催化劑的作用。并促使油液氧化 導致其性能下降。由于固體顆粒的存在還增加了油液 的熱容量,所以還將影響到周圍傳遞熱的能力。
               除了固體顆粒外,液壓油中的氣泡或泡沫是一種 無形的污染物。它可以使油液本身的剛度減小。容積 效率減小或可靠性降低,油中的氣泡瞬時壓縮還會使 氣泡溫度急劇升高,加速油液的氧化、降低油的潤滑性 和加速密封件的老化。據報道,到達允許溫度上限后, 每超過10℃則液壓油的氧化速度加快1倍,易形成不 溶解的泥垢狀沉淀物,這種沉淀物會堵塞濾網和液壓 閥的孔及通道;另一方面又使油液氣化、水分蒸發,液 壓元件因此而受穴蝕破壞。液壓油的堵塞和氣化,使 油流不暢,致使熱量不能及時帶走、散發,這反過來又 進一步加劇了油液的溫升,造成了惡性循環,最終導致 故障。
              油液污染會使系統工作不正常,常出故障,元件磨損加快,壽命縮短直至損壞。具體危害如下:
            ①污染物會加速泵的運動零件的磨損,導致液壓 裝置內泄漏增加,造成泵的容積效率降低,機械效率降 低,元件壽命縮短,動力利用率低下,最后導致執行元 件運動減慢;
            ②污染物會使閥的滑動零件被磨損,控制閥磨 損,則導致執行機構定位精度差,泄漏增加,進而導致 系統過熱。污染物沉淀使滑閥粘結,從而導致電磁線 圈失效,閥芯粘結可能產生大的沖擊負載,進而損壞軟 管、管件、接頭以及其他部件;
            ③污染物會使節流口和壓力閥的阻尼孔時堵時 通,引起系統工作壓力和速度不穩定、動作不靈敏;
            ④污染物會加速密封件的損壞和缸筒或活塞桿 負載能力降低,還會使缸的緩沖失靈;
            ⑤污染物會把濾網堵死,使泵吸油困難而吸入空 氣產生噪聲、并使泵發熱;
            ⑥污染物會把閥芯卡住,使閥動作失靈,造成事故;
            ⑦油液混入水分使油變質,這不僅腐蝕機件和影 響聚氨脂橡膠密封件的性能,同時,由于油膜變化會使 工作臺運行時產生“爬行”。
            3控制污染的措施
            有效地控制液壓系統中的污染物侵入和污染物生 成是污染控覦關鍵所在,如何防止,有以下措施:
            1)合理設置過濾器
            要根據系統和元件的不同要求,分別在泵的吸油口、壓力管路、泵的吸油管路、回油管路、伺服閥或調速 閥的進油口等處,按照要求的過濾精度,設置過濾器, 選用過濾器時還要考慮納垢容量。在精度相同的情況 下,應盡量選用濾油面積大的過濾器。這樣可減少過 濾器濾芯更換次數和降低外界污染物的侵入概率。在 需要時,還可增設外循環過濾系統(此時 n可選用大 些),從而使系統的污染物控制等級得到提高;
            2)合理設計油箱
            油箱內部應裝設濾網式隔板,油箱蓋要封閉嚴密, 在油箱的注油口應設置空氣濾清器,油箱蓋上部安裝 的元件或管接頭若有外泄油,不應讓這些外泄油回入 油箱內使用,而應將廢油引出處理,并及時排除外泄漏:
            3)嚴格控制工作油的溫度
            在沒有特定要求的情況下,可優先考慮選用體積 式調速回路,此種調速回路溫升小、效率高;用擴大油 箱容量和通風自然冷卻來緩解油溫的升高;另外還可 采用雙油箱結構方案,以實現不同溫升情況下的油溫 調節;當系統功率損失較大,發熱量大而結構又不允許 有較大的油箱容量情況下,可采用冷卻器進行強制冷卻;
            4)加強液壓系統的維護保養和管理
            ①定期清洗濾芯、油箱、管道和元件內部的污垢, 定期更換濾網、油箱。建立液壓系統一級保養制度;
            ②通過檢驗油質來確定是否應該換油。因為不 同液壓油的使用壽命不同,同一種液壓油在不同的設 備、不同的環境、不同的維護條件下,使用期限相差很 大。常用來檢測液壓油污染度的方法有以下幾種:鐵 譜分析法(此方法無法檢測非磁性污染物)、光譜分析 法(此法不能分析大于5/on的顆粒)、重量分析法(此 方法無法核查污染顆粒的尺寸大小及分布)、顯微鏡計 數法(可定性地比較固體污染物的尺寸大小及分布)、 自動顆粒計數法(可以直接讀出顆粒的大小和分布)。 前面這些方法在某些場合,如野外和生產現場就受到限制,這些場合可使用便攜式污染測量儀來檢測。如 DCA數顯式污染報警儀、CM20測試儀、KIJ0rIZ污染檢 測儀、PFC200顆粒計數器、PCM100污染度檢測儀。若 沒有這些儀器,則可采用目測法和比色法。目測法就 是通過看油液的顏色、嗅油液的味道、摸油液的光滑度 來估測液壓油的污染程度。比色法是指將一定體積油 樣中的污染物用濾紙過濾出來,然后根據濾紙顏色來 判斷介質污染程度。具體方法:取同數量使用油和同 號純油各少許,分別滴在濾紙上,過一定時間后,比較 兩種濾紙的顏色,從而確定油液污染程度和確定是否換油。
            ③加強油品管理。為保證出庫油品的質量,必須 定期對庫存油料進行取樣化驗。新油入庫時應化驗, 不合格的油品不準入庫;油應妥善保管;建立液壓設備 “用油卡”;油液轉筒或注入時應過濾;并注意油桶、注油口、漏斗口等容器的清潔。
            5)設計液壓油污染狀態監控技術
            ①對于過濾精度要求較高的液壓系統,可使用帶 堵塞指示信號的過濾器;
            ②大型液壓設備或自動線的回油系統可在總回 油管路的回油過濾器前安裝一個壓力傳感器,也可在 獨立過濾系統中加一個壓力傳感器,由壓力傳感器檢 測油液流動和污染情況。
            4結束語
            總之,在產品設計上應完善污染控制系統,在制造 安裝時加強工藝控制,如對液壓元件和油路進行嚴格 的清洗,對油箱內表面進行除銹拋光,刷涂防銹漆進行 防銹處理,這樣可減少系統被污染的機會。
            產生液壓油污染的原因有很多,液壓系統被污染 后的影響也很大。液壓油在使用過程中又在不斷產生
            污染物,所以徹底解決液壓油污染問題是不可能的,但 通過采取一些確實可行的方法可控制液壓油污染,使 液壓油的清潔度保持在一定的等級內是可行的,從而 能保證液壓系統正常工作,減小設備故障率,延長液壓柱塞泵液壓元件的使用壽命。

            本文為深圳市巨龍液壓泵有限公司www.ybreen.com技術部整理編輯,轉載請注明出處。

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