6.润滑油的清洁度

6
2.提高液压油清洁度的意义
• 近二十年来，其液压设备的平均清洁度等 级提高了约5级（ISO4406），相当于油液 中的污染物含量减小到原值的1/32 ，延长 设备使用寿命10倍以上。 • 国内对高清洁油品认识较晚，目前国内液 压设备的油液污染度要比国外高3～4级,因 此亟待提高国内用油水平。
7
3. 颗粒直径对磨损影响
2
关于“重量法”
• 目前普遍采用《石油产品和添加剂机械杂 质测定法（重量法）》来评价油品的污染 程度。所谓“机械杂质”是指“存在于润 滑油中不溶于汽油等溶剂的沉淀物或胶状 悬浮物” 。 • 该方法的标准号是GB/T 511-88，本文中简 称为“重量法”。测定结果规定“油品的 机械杂质的含量0.005%以下时，认为无”。
压力 （ MPa ） 13.8～ 20.7 18/15 17/14 16/13 17/13 15/13 压力 （ MPa ） 13.8～ 20.7 18/15
＞ 20.7 17/14 16/13 15/12 16/13 15/13 ＞ 20.7 17/14
20
6. 润滑油的净化
现场一般采用过滤、粘附、磁选等方法去除颗粒物。过滤为 常用的方式。
结论：该油样清洁度为N来自百度文库S 8级。
18
液压系统对清洁度的要求
19
各种元件压力等级及对应油液清净度要求
泵 类 定量齿轮泵 定量叶片泵 定量柱塞泵 变量叶片泵 变量柱塞泵 伐 类 方向伐 (电磁伐 ) 压力控制伐 (调节伐 ) 流量控制伐 (标准伐 ) 单向伐 标准伐 螺纹插装伐 冲液伐 负载传感伐 液压遥控伐 比例方向伐 (节流伐 ) 比例压力控制伐 比例插装伐 比例螺纹插装伐 比例螺纹伐 伺服伐 ＜ 13.8 18/15 18/15 17/15 16/14 16/14 ＜ 13.8 压力 （ MPa ） 13.8～ 20.7 17/15 17/14 17/15 15/13 15/13 压力 （ MPa ） 13.8～ 20.7 18/15 17/14 18/15 17/14 18/15 18/15 16/14 16/13 16/13 16/13 16/13 16/13 16/13 16/13 14/11 ＞ 20.7 16/13 16/13 15/13 15/13 14/12 ＞ 20.7 17/14 17/14 17/14 18/15 17/14 15/12 17/14 15/13 15/12 15/12 15/12 15/12 15/12 15/12 13/10
10
国内对汽轮机油现状
• 国内对汽轮机组润滑系统的污染控制仍停留在 200MW以下的管理水平上，油品清洁度普遍较差， 造成多起汽轮发电机组轴颈拉毛磨损，被迫停机 并造成一定的经济损失。 • 近10年来，已有10多台机组因油质污染造成转子 轴颈划伤，转子返厂处理，一次处理费为百万元 以上，且延误数月工期。 • 因此高清洁度汽轮机油的使用应引起关注。
颗粒直径 1～5µm ～10µm ＞15µm 对磨损的贡献 对附件磨损影响最大，直接关系到附件寿命 引起流体系统淤积和堵塞 对元件的污染磨损起主导作用
8
不同粒径颗粒对磨损的贡献
• 各类机械的工作环境不同，其颗粒污染物有别， 它们对污染的贡献相异，当颗粒尺寸及污染浓度 相同时，钢粉对油液的污染影响最严重。即磨粒 硬度越高，材料磨损越严重。
5
油液污染的形式及危害
• 液压系统故障70%～80%来自油液污染，引 起油液污染最严重的为颗粒污染，它占油 液污染的80%。
• 颗粒主要来源于四个方面： ◇ 来自于元件、流体、软管的内部污染； ◇ 系统装配、磨合、操作发生故障时产生的污染； ◇ 通过储槽放气、轴承密封等进入系统的外部污染； ◇ 装卸装置及加入补给油时带入的杂质。
3
如何辨别润滑油重的杂质
• 人的眼睛的分辨率有限，视力好的也只能看见 0.2mm以上的物体，看不到油中更细小的微粒，只 能借助先进仪器设备来辨别，光学显微镜可将微 小的颗粒放大1000多倍，最新式的电子显微镜能 够把物体放大几十万倍，在微观世界里不仅看到 杂质，甚至辨别颗粒的大小和数目。 • 世上没有绝对纯净的物质，‘有’是绝对的， ‘无’是相对的。我们不否认油中有杂质，但机 械杂质含量合格与否，以“重量法”测定的结果 来界定。
• 颗粒大小不同对油液污染的作用不同。最具磨损的粒子是 与元件的动力膜厚相当或稍大的粒子，一般粒径在5～ 25μm之间对磨损影响最大。使元件寿命最大化的粒子临 界大小需控制为1～5μm。 • 磨损一般为冲蚀磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、 磨擦磨损等，其中磨粒磨损及疲劳磨损占退化失效的90%， 每种磨损都会产生新的污染颗粒，从而加剧油液污染。
16
准
则
ISO4406与NAS1638的对照表
ISO4406，级 NAS1638，级 颗粒数* 21/18 12 4500 20/17 11 2300 19/16 10 1200 18/15 9 580 17/14 8 280 16/13 7 140 15/12 6 70
ISO4406，级 NAS1638，级 颗粒数*
13
4.油品清洁度的测定方法及标准
4.1 测定方法
• 油品清洁度常用的测试方法主要为重力分 析法及粒子计数法 • 近年来发展了铁谱监测技术及比色分析法， 目前液压系统污染控制主要以颗粒计数为 基本手段
14
自动颗粒计数法
• 用标准颗粒物进行校准，确定阚值电压与 颗粒尺寸的对应关系。 • 测定规定尺寸大小范围的粒子数，检测油 液中颗粒污染物的尺寸分布及浓度。 • 适用于新油检测。计数速度快，精确度高， 操作简单。 • 测试有氧化产物的油污染有一定困难。
4
如何解读液压油的清洁性
• 随着液压技术的迅速发展，现代化液压设备具有 结构紧凑、压力高、功率大、操作灵活、液压元 件精密、配合精确等特点。 • 研究人员发现油液中最具磨损的粒子是与元件的 动力膜厚相当或稍大的粒子，一般粒径在5～ 25μm之间对磨损影响最大。 • 清洁度已成为液压油使用过程中的一个关键指标， 其重要性已受到液压设备制造商（OEM）和液压设 备用户的广泛重视，并制定相应的清洁度指标。
6.1 颗粒物的去除
21
6.2 水的去除
油中含水对液压设备造成一定的危害，目前除去油中水常用的 方法有四种。
项目 真空净油法 离心法 聚结分离法 利用过滤材料对 水和油亲和作用 的差异，将油液 中的游离水、乳 化状微小水珠从 油中分离出来 吸收法 利用填充在滤 材中的高吸水 材料吸收油液 中的水 利用在负压下油 利用油与水密度 与水的沸点不同，的不同，在高速 将油中的水蒸发 旋转下产生的离 分离出来 心力差异，使水 从油中分离出来 分离游离水及溶 分离游离水 解水 处理复杂，效率 只使用于水含量 低 较高的且粘度较 低的油；脱水效 率较低 对高粘度及加有 添加剂的油品除 水效果差 吸水量有限
15
4.2 油液污染控制标准
油品清洁度的测试方法有多种，它们分别有不 同的评价准则。我国等同采用ISO 4406:1999标 准GB/T14039《液压传动 油液 固体颗粒污染等 级代号 》
测试方法 粒子计数法 重力分析法 评 价
NAS1638（1964）； ISO4406（1987,1999）； SAE AS4059（1990）； JIS B9930（2000） ASTM D4898（1995）； JIS B9931（2000）
润滑油的清洁度
1
如何解读液压油的清洁性
• 评价油品的清洁程度可以选用多种方法测 定，如“目测法”、“重量法”、“电镜 颗粒计数法”等等。 关于“目测法”
“目测法”简单易行，可以凭借眼睛观察到油品 “ 清洁程度，定性地用油中杂质是否“有、无、多、 寡”名词表述，但不能定量地给出污染物的精确 数量。尽管对“目测法”的观察条件做了严格的 规定，对观察现象进行详细描述，但得出的结果 常常引起争议，因此，“目测法”不能成为一项 标准测定方法。
简介
分离情 况
弊端
22
11
液压油清洁度的影响
• 随着液压系统向高温、高压、大流量方向发展， 液压件精度要求愈高，零件配合间隙要求愈小； 并且对液压元件寿命要求越来越长，20世纪八十 年代后期液压元件寿命目标为20000h。 • 对液压油的清洁度提出更高要求。据报道[5]：将 轴承油的清洁度由20/17提到13/10，可延长减摩轴 承寿命4倍；将液压油清洁度由20/17提到13/11， 可延长液压系统寿命6倍。 • 国内曾有文献报道，目标清洁度与寿命延长系数 之间的关系，从中可见高清洁度油品的应用可延 长设备使用寿命。
12
工程机械对润滑用油清洁度的要求
• 工程机械多属野外作业，环境差，污染来源广， 因液压系统污染引起液压元件卡住、刮伤、腐蚀、 振动等故障频有发生。 • 国内建筑行业对液压挖掘机制定了污染度等级行 72% 业标准，但国产建筑机械所用液压油有72%为 NAS12或12级以上等级油品，只有16%为NAS 9 ～10级油品，大部分用油未达到行业标准。 • 国外建筑机械液压系统用油一般都在NAS 9～10, 虽然国内行规与国外大致相同，但实际用油要比 国外油的污染度高3级以上。因此，为避免污染引 起事故，延误工期，合理用油至关重要。
颗粒污染物 煤矿机械 工程机械 电力机械 冶金机械 煤粉 ○ 岩石灰 ○ ○ 钢粉 ○ 铁粉 ○ ○ ○ ○ 三氧化二铁粉 ○ ○ ○ ○
9
汽轮机油清洁度的影响
• 汽轮发电机组容量不断增大，蒸汽参数不断提高， 对机组的安全运行提出了更高的要求。 • 较小容量机组而言， 300MW以上大容量机组, 其 轴系几何参数、力学特性等发生了变化，表面线 速度增大了，颗粒更易使轴颈拉毛；转子重量大， 油膜薄；油膜对油质的清洁度更加敏感， • 美国液压系统清洁度等级规范中规定：发电厂汽 轮机润滑油系统清洁度应达到ISO4406标准中 14/11(NAS 5级)。
14/11 5 35
13/10 4 14
12/9 3 9
11/8 2 5
10/7 1 2.3
9/6 0 1.2
8/5 0 0.6
注：颗粒数是指每毫升油液中大于10µ颗粒数。
17
清洁度级别举例
NAS1638－1964 － 某100ml油样的颗粒数分 析结果为： ISO4406:1999 代号为“22/18/13”表示如下：
执行器 齿轮马达 叶片马达 轴向柱塞马达 径向柱塞马达 斜盘结构马达 轴承 球轴承系统 滚柱轴承系统 滑动轴承 (高速 ) 滑动轴承 (低速 ) 一般工业减速机
＜ 13.8 18/15 18/15 17/14 18/14 16/14 ＜ 13.8 13/11 14/12 15/13 16/14 15/13