液压系统污染控制技术

表3-3 NAS 1638污染度等级 （100mL油液中的颗粒数）
污染度等级
00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 PPT文档演模板
5～15μm 125 250 500 1000 2000 4000 8000
16000 32000 64000 128000 256000 512000 1024000
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2020/11/25
液压系统污染控制技术
目录
§ 1. 液压系统简述 § 2. 液压系统的污染物 § 3. 液压系统污染物检测分析 § 4. 液压系统污染控制 § 5. 过滤原理与过滤介质 § 6. 污染控制元件的主要性能指标 § 7. 污染控制元件介绍 § 8. 污染控制元件的选用 § 9. 液压系统的污染控制与预防
乙二醇 积碳
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特征吸收波数/cm-1 1725~1670 (1720) 1300~1000 (1150)
1630 1650~1538 640~590 (610)
700~650 830~790, 780~760
3650~3150 1120~1010 3800~1980
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1.1 液压系统的基本组成
§ 液压系统一般由动力元件、控制元件、执行元件、 液压介质和辅助元件组成。动力元件将电动机或内 燃机所输出的机械能转化为液压介质的液压能；控 制元件对液压介质的压力、流量和方向进行控制； 执行元件将液压能再转变为机械能，驱动负载实现 需要的运动；液压介质是能量转化、传递和控制的 媒体；辅助元件为实现液压系统热量平衡、污染平 衡、能量储存与释放、介质流通与密封等功能而使 用的元件，使液压系统能够正常、安全、可靠地工 作。
将油液中铁磁性颗粒吸附在间隙内，引起液磨压损系和卡统紧污染控制技术
影响设备使用寿命的因素
•
失去效用
• 陈旧淘汰 •(15%)
•腐
蚀
•(20%)
• 表面 损坏 •(70%)
•机 械 磨 损 •(50%)
•意 外 事 故 •(15%)
•磨 料 磨 损
•疲劳磨损
•粘 着 磨 损
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2.4 污染物特征的描述粒
2.4.1固体颗粒述 描述固体颗粒污染特征的参数主要有颗粒的密
度、堆积松散度、沉降性、分散性、迁移性、 成块性、硬度、破碎性、尺寸、尺寸分布、 浓度、形状等。污染控制经常使用的特征主 要有尺寸、尺寸分布和浓度等。
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图２－１颗粒尺寸定义
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2.2 污染物的来源
§ 污染物的来源各不相同，主要是在系统装配、 运行、故障维修等过程中产生的。根据其产 生的原因总体来说，可分为系统内部残留、 内部生成和外部侵入三种。
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表2-1 污染物的常见来源
种类 固体颗粒
水
空气
化学物质 微生物 静电 热能 磁场 辐射
害作用 不易燃烧 对系统、环境和人员无毒害作用 进入液压介质中的污染物能迅速分离
备注
很难有某种液压介 质能很好地满 足左侧所列的 所有性能。一 般情况下，应 根据液压系统 的实际需要， 有重点地满足 左侧所列的部 分性能。
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2. 液压系统的污染物
§ 2.1 污染物的定义 § 2.2 污染物的来源 § 2.3 污染物的危害 § 2.4 污染物特征描述 § 2.4.1 固体颗粒 § 2.4.2 水 § 2.4.3 空气
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3. 液压系统污染物检测分析
- 污染物成分及其含量的分析
§ 3.1.1 光谱分析 § 3.1.2 铁谱分析 § 3.1.3 红外光谱分析 § 3.2 固体颗粒分析 § 3.2.1 油液污染度的表示方法 § 3.2.2 油液污染度的测定 § 3.3 水分分析
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来源 系统内部残留 系统内部生成 系统外部侵入 系统内部残留 系统内部生成
系统外部侵入
系统内部残留 系统内部生成
系统外部侵入
系统内部残留 系统内部生成 系统外部侵入 系统内部生成 系统内部生成 系统内部生成 系统外部侵入 系统外部侵入 系统外部侵入
举例说明
制造或装配过程中残留于系统内部的切屑、焊渣、型砂
§3.1.2 铁谱分析
§ 3.1.3红外光谱分析
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3.1.1光谱分析
§ 每种元素的原子具有在受到一定能量激发时 发射和吸收特定波长光的特性。利用这一原 理，人们发明了原子发射光谱仪和原子吸收 光谱仪
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图３－１
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3.1.3红外光谱分析
§ 红外光谱分析的原理是，通过检测各种化合 物在红外光谱区的特征吸收峰及吸收的特定 波长光线的能量，从而对油液中的化合物进 行定性和定量分析。
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表3-1 矿物油的红外光谱
特征参数 氧化
氧化/硫酸盐 硝化
硝化/羧酸盐 硫酸盐
抗磨剂损耗 燃料稀释 水（氢氧基）
3.2 固体颗粒分析
§ 3.2.1油液污染度的表示方法 § 通常意义下的油液污染度是指单位体积油液
中固体颗粒污染物的含量。油液污染度的表 示方法很多，常见的有质量污染度和颗粒污 染度两种表示方法。
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表3-2 ISO 4406污染度等级代码
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2020/11/25
液压系统污染控来自百度文库技术
2.1 污染物的定义
§ 液压系统的污染物是指液压介质中存在的一 切对系统有危害作用的物质和能量。它包括 固体颗粒、水[1]、空气、化学物质、微生物、 静电、热能、磁场和辐射等。
§ [1] 对于含水液压液来说，水不是其污染物。 为便于叙述，以下所说液压介质主要指液压 油。
表2-2 污染物的危害
种类 固体颗粒
水
空气
化学物质 微生物 静电
热能
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磁场
危害 元件的污染磨损 元件的污染卡紧 元件的污染堵塞 油液的劣化变质 腐蚀
加速油液劣化
低温结冰 气蚀 降低弹性模量 加速油液劣化 腐蚀 洗涤 油液的劣化变质 危害安全 腐蚀 改变油液性能 油液的劣化变质 加速元件老化 吸附颗粒
当系统内压力低于大气压时，吸入的空气 油箱中的油液搅动剧烈，生成气泡被吸入系统
制造或装配过程中残留于系统内部的溶剂
油液气化和分解产生的化学物质
元件或系统维修时进入的表面活性剂
在油液含有非溶解水的条件下，滋生和繁殖的霉菌等
油液高速流动时产生静电
油液高速流动时产生热量
环境温度过高
环境中有强磁场
环境中有射源
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表1-2 液压系统对液压介质的性能要求
项目 压缩性
粘性 润滑性 安定性 破乳化性 抗泡沫性 防锈性
相容性
防火性 无毒性 可清洁性
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要求 压缩性应尽量小 温度与压力对油液粘度的影响小 对运动副间隙实现充分的润滑 对热、氧和水的敏感性小 液压油中的水很容易沉降分离 循环介质中气泡少 保护金属零件不受气泡和水的腐蚀 液压介质与液压系统的其他元件不互相产生有
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3.1 污染物成分及其含量的分析
§ 光谱分析、铁谱分析、红外光谱分析是油液 污染成分与含量分析的三种常见方法。光谱 分析可以检测油液中的元素及其含量；铁谱 分析可以检测油液中铁磁性颗粒污染物的成 分、大小和数量；红外光谱分析可以对油液 中的化合物进行定性和定量分析。
§ 3.1.1光谱分析
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表1-1 液压系统组成部分及其作用
类别 动力元件 执行元件 控制元件
辅助元件
液压介质
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元件 齿轮泵 叶片泵 柱塞泵 液压缸 液压马达 摆动马达 压力控制阀 流量控制阀 方向控制阀
油箱 过滤器 蓄能器 热交换器
管路 密封件 石油基液压油 合成液压油 含水液压液
3.1.2 铁谱分析
§ 铁谱分析是利用高梯度强磁场将油液中的铁 磁性颗粒分离出来，然后进行颗粒含量测定 和形貌分析。
§ 铁谱仪主要有分析式和直读式两种类型。
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图３－２分析式铁谱仪制谱仪工作原理
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图３－３
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2.3污染物的危害
§ 污染物对液压系统的危害是十分巨大的。据 统计，液压系统75% 以上的故障是由于油液 及其污染造成的。固体颗粒是液压系统中最 主要的污染物，液压系统污染故障中的三分 之二都是由固体颗粒引起的。表2-2给出了各 种污染物的危害。
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低压系统
添加了抗磨剂的HL 添加了增粘剂的HL 添加了增粘剂的HM 添加了防爬剂的HM
水包油乳化液 油包水乳化液
水-乙二醇 磷酸酯
高、中、低压系统 温差大且环境恶劣的低压系统 温差大且环境恶劣的高、中、低压系统
机床导轨润滑系统 难燃、泄漏严重的液压系统
难燃的中压系统 难燃、清洁的中、低压系统
难燃、精密的高压系统
15～25μm 22 44 89 178 356 712
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1. 液压系统简述
§ 1.1 液压系统的基本组成 § 1.2 液压系统的传动介质 § 2. 液压系统的污染物 § 2.1 污染物的定义 § 2.2 污染物的来源 § 2.3 污染物的危害 § 2.4 污染物特征描述 § 2.4.1 固体颗粒 § 2.4.2 水 § 2.4.3 空气
作用
将电动机或内燃机提供的机械能转换为液压能， 输出一定压力和流量的液压介质
将液压能转变为机械能，带动负载作直线运动 将液压能转变为机械能，带动负载作旋转运动 将液压能转变为机械能，带动负载作往复摆动
控制液压介质的压力 控制液压介质的流量 控制液压介质的流动方向 液压介质进出的交换站，使液压介质在系统内循环流动
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2.4.2水
§ 水的污染特征描述主要有水的存在形式及其 含量。油液中的水有三种存在形式：溶解水、 乳化水及自由水
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2.4.3空气
§ 与水类似，空气的污染特征描述主要有空气 的存在形式及其含量。油液中的空气也有三 种存在形式：溶解态、乳化态及自由态。
元件运动副间摩擦生成的磨屑、内表面锈蚀生成的锈片
从油箱呼吸口或液压缸活塞杆伸出端进入的尘埃
制造或装配过程中残留于系统内部的水
溶解于油液中的水在低温下转化为非溶解水
与油箱液面接触的空气中的水蒸气溶解于油液中 冷却器泄漏时，进入油液中的水
液压系统初始运行时，未将空气排尽
溶解在油液中的空气在低压下释放出来
净化液压介质 储存能量，并在需要时释放
控制液压系统的温度 液压介质流动的通道 防止液压介质的泄漏，保证压力的建立
传递能量，润滑元件，冷却系统，携带污染
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液压系统示意图
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1.2液压系统的传动介质
§ 在液压系统中，液压介质是系统实现能量转 换、传递、控制的媒体，也是系统散热、元 件润滑的媒体，同时也是污染物携带、传输 和清除的载体。因此，液压系统对液压介质 有比较高的性能要求，表1-2给出了液压系统 对液压介质的性能要求。
举例说明 磨损元件运动副表面，降低元件工作性能 电磁阀间隙进入污染物，使阀动作缓慢或失灵 元件的功能性小孔被堵塞，使元件功能失效 金属颗粒的存在，使油液的酸值迅速升高 腐蚀金属表面，生成的锈片进一步污染油液 与金属颗粒同在时，使油液氧化速度急剧加快 与添加剂产生作用产生沉淀物、胶质等 低温时，自由水变成冰粒，堵塞元件的间隙或小孔 破坏元件表面 降低油液体积弹性模量，使系统响应缓慢 加速油液氧化变质 与水反应形成酸，腐蚀金属表面 将附着于金属表面的污染物洗涤到油液中 引起油液变质，降低油液润滑性能 静电与油蒸气作用可引起爆炸和火灾 引起元件的电流腐蚀 降低油液黏度 加速油液氧化 加速密封件老化
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表1-3 常用液压介质的种类
种类
石油基液压油
难 含水液压液 燃 液 合成液压油
代号 L-HH
L-HL
L-HM L-HR L-HV L-HG L-HFAE L-HFB L-HFC L-HFDR
组成 无添加剂的精制矿物油
典型应用 普通机床的低压系统
添加了防锈剂和抗氧化剂的HH