威格士液压及润滑系统油液污染控制技术

液压传动系统是否能正常工作，除系统设计、元件制造质量和维护工作外，油液的清洁度是一重要因素。而油液的污染将会影响系统的正常工作。实践中由于油液污染，使系统工作不稳定等出现故障占总故障率的60%～80%。为此，本文将威格士液压系统(中国)有限公司对油液污染的有关控制方法、油液清洁度、污染根源及其损害以及防治措施等问题，系统地介绍给读者，以普及和提高对油液污染控制技术的知识。

威格士液压及润滑系统油液污染控制技术

液压传动是传动与运动控制的最为可靠和可重复的形式之一。所需要的是有现代化系统设计和现代的系统性污染控制。

Vickers〔威格士液压系统(中国)有限公司〕致力于开发、运行和维护可靠的、高质量的传动和运动控制系统，已有70年的历史。本文仅是Vickers为促使设计师和用户实现最有效的液压传动和运动控制而提供的成套技术的一部分。

对于一个液压机器或油液润滑的机器来说，油液清洁度等级的拟定和实现该油液清洁度等级的措施，正如泵、阀、执行器或轴承的选择一样，也是系统设计的一部分。遗憾的是，当某些系统设计师选择一个过滤器时，他们仅是参照过滤器制造商的样本，很少涉及具体系统的总体要求。在一个系统中若正确地选择和布置污染控制装置以实现油液清洁度，能消除多达80%的液压系统失效(的根源)。此外，一种成本低、效能高的污染控制措施能延长元件和油液寿命，还能延长运行时间和减少修理。

为了强调元件设计、系统设计、过滤器性能与过滤器之间相互作用的关系，Vickers把过滤器与过滤措施命名为Vickers系统性污染控制。

一、污染控制的系统性途径

旨在与经济性一致的最有效地保护工作。我们必须首先确定在系统性污染控制中，即在该系统的预期寿命期间，污染不构成系统中任何元件失效(突发失效、间歇失效或退化失效)的因素。迈向此目标的第一步是设定一个目标清洁度等级，它考虑该系统的具体需要。一经设定，下一步就是选择和在系统中布置过滤器，这需要对过滤器性能、回路动态特性及过滤器布置的了解。尤为后两个问题——回路动态特性和过滤器布置至关重要。当今市场上供应的过滤器一般都能保持液压油或润滑油清洁的高效过滤。在大多数有污染问题的系统中，其原因是由于缺乏对液流动态的了解而考虑欠佳的过滤器布置，或是滤芯未能在其系统中的整个使用期内维持其性能水平。涉及过滤器布置和系统动态这两方面的工程导则在本文中给出。

在机器投入运行之后，要经常进行的步骤是保持确认地目标清洁度。这往往通过把油样送往颗粒计数实验室来进行，如果符合该目标，则该系统仅需要保养过滤器并定期重新检查油液；如果不能达到该清洁度目标，则需要采取纠正性措施。如改变维护做法，改换更精细的滤芯等级或者增加滤壳。在设计阶段理智地考虑污染控制问题是保证使每个液压传动或油液润滑的机器提供长时间的可靠工作的最佳方式。

二、定量表示油液清洁度

在设定目标清洁度等级中首先在于要理解“清洁度”不是一个一般性术语，而是一个相当具体的定量数值。关于液压油或润滑油的清洁度的现行国际标准由ISO4406确定。运用一种经认可的实验室颗粒计数规程，测定1ml油液中固体颗粒的数量和尺寸(μm)。

表1

颗粒尺寸‘X’

μm

1ml试验油液中

大于‘X’尺寸的颗粒数

2 5120

5 89

10 43

15 22

25 3

50 4

注：通常对10～100ml油液进行颗粒计数然后换算成针对1ml的报告结果，所以报告的结果可能有小数。

表2 清洁度代号表

示例

颗粒尺寸

“X”

μm

每ml试验油液中大于

“X”尺寸的颗粒数

范

围

代

号

颗粒尺寸

“X”

μm

每ml试验油液中大于

“X”尺寸的颗粒数

范

围

代

号

2 5120 20 15 22 12

5 89 14 25 3 X

10 43 X 50 4 X

图1自动颗粒计数器

自动颗粒计数器见图1。计数的液压油样的典型数据见表1。

一旦得到结果，就在一个清洁度代号表上画出诸点(表2)。此表范围代号给出与具体的颗粒数相对应的从0～25的号。取针对5μm以上和针对15μm以上的颗粒数的范围代号，并用斜线把它们组合起来，即给出针对该油液的ISO清洁度代号。该例中的颗粒计数，5μm以上的89个颗粒处于14号范围，而15μm 以上的22个颗粒处于12号范围。这意味着该例油液被描述成ISO14/12油液清洁度。

现行ISO标准存在的不足在于，由于未报告小于5μm的计数，它掩盖了非常细小的淤泥尺寸颗粒的明显聚集。为了补救这一点，Vickers已经采用。ISO 正在考虑把该代号扩展到与2μm、5μm和15μm相关连的三个范围。对于所给出的例子，该清洁度代号变为20/14/12。在此Vickers文件中将用三个范围来表示清洁度代号，后两个用黑体表示它们是现行ISO标准。

三、污染的根源

进入液压油液的固体污染有四个主要根源。它们是：已被污染的新油、残留污染、侵入污染和内部生成污染。这些根源都是过滤器布置中的主要考虑因素。示例见图2。

1.已被污染的新油

虽然油液都是在比较清洁的条件下精炼和调合的，但油液在储存于油桶或用户设施处的散装油罐之前已经流过许多软管和硬管。这时的油液已不再是清洁的，因为它经流过的油管已侵入了一些金属和橡胶颗粒，油桶也会有一些金属薄片或氧化皮。尤其是储油罐，因为储油罐中水的凝结引起锈粒，除非装设了满意的通气器，否则来自大气的污染也会进入油罐。

图2污染根源示意图

如果在合理的条件下储存油液，则在注入机器时主要的污染物将是金属、石英和纤维。用来自有声望的供应商的油液取样检验表明，典型的清洁度等级为17/16/14或更脏些。若使用配装了高效过滤器的便携式输油小车，可从新油中清除污染。

2.残留污染

新的机械设备往往都包含一定数量的残留污染。在装配系统和冲洗新零件时仔细操作可以减少这种污染但不能根除。典型的残留污染物有毛刺、切屑、灰尘、纤维、砂子、潮气、管子密封胶、焊星、油漆和冲洗液。

在系统冲洗期间所去除的污染数量不仅取决于所用过滤器的有效性，而且与冲洗液的温度、粘度、流速和“紊流”有关。除非达到高流速和紊流，否则许多污染直到系统投入运行都未被赶出窝点，可能造成零件突发性失效的后果。不论