液压系统污染的控制研究

液压系统污染的控制研究
摘要：液压系统污染物是造成液压元件磨损、液压系统故障的主要原因之一，本文分析了液压系统污染的主要来源，给出了控制液压系统污染的具体措施，可为以后的生产实践起到指导作用。

关键词：液压系统污染；控制
目前，液压系统被广泛的应用于各种工业领域中。

其中，作为能量传递、转换的工作介质液压油，除了对液压系统起到控制的作用外，同时还具有冷却、润滑、冲洗、防锈的作用。

一个完善的液压系统，除了具有系统设计、元件制造和维护外，液压油的清洁度也起着至关重要的作用。

搜集国内外统计资料发现，液压系统工作的不稳定和故障的出现大多数都与液压系统的污染有直接关系。

因此，分析液压系统的污染来源及危害是十分重要的，这有利于在液压系统的设计、制造和使用过程中，采取积极措施来严格控制液压系统的污染。

一、液压系统污染的来源
导致液压系统污染的来源多种多样，按照污染物形态分，可以分为固体污染物、液体污染物和气体污染物。

其中，危害最为严重的是固体污染物。

在液压系统在制造和装配过程中，液压系统的固体污染物主要包括元器件和配管中的型砂、锈片、漆皮、焊渣、灰尘、纤维、切屑、磨料等。

在启动系统之后，随着油液的流动，这些呈颗粒状的固体污染物就会遍布整个液压系统中。

对于阀类元件，由于其运动
副配合间隙较小，当运动副之间的间隙进入固体颗粒时，会导致表面划伤、加剧磨损，并且使间隙扩大，堵塞阻尼孔、节流孔，从而会导致阀的性能损坏，最终引起系统振动和液压元件的动作失灵，甚至会导致阀芯卡死，甚至有可能出现重大事故。

对于泵类元件，泵的活动部分，例如叶片泵中的转子、叶片等会因为固体颗粒的进入使其磨损加剧，从而导致其工作效率降低，甚至损坏。

对于液压缸，密封件会因为固体颗粒的存在，磨损加剧，泄漏加大，从而造成较大的功率浪费。

水分、清洗油、以及其它种类的液压油、化学溶剂、沉淀物、表面活性物质等统称为液体污染物。

一方面，当油液中的氯和硫与水结合时，会产生盐酸和硫酸，对金属材料有强烈的腐蚀性。

另一方面金属铁的表面与水接触时，会产生大量微小的正负极，这样会造成电化学腐蚀，锈蚀严重时还会造成穿孔。

脱落的锈片会随着系统的运行进入油液，这会造成极大的危害。

当水分较多时，会使液压系统出现爬行、振动等情况。

而当液压系统中混入清洗油或者其它种类的液压油时，由于它们各自不同的化学成分，就会改变液压油的化学成分，使液压油的性质发生根本变化，从而使整个系统工作的可靠性降低。

从大气混入到液压系统中的空气和从油液中分离出来的气体统称为液压系统的气体污染物。

油液的容积弹性系数因为空气的进入可使降低，同时油液也会失去刚性，导致元件动作失灵，反映变慢，更严重的时候会造成人身事故。

经过泵的瞬间压缩后，气体的温度
会急剧升高，从而导致油温急剧升高，最终会导致油的氧化和润滑性能降低、密封件过早的老化，使用寿命降低，以及“空蚀、空化”的发生。

另外，系统中气体也能引起系统的振动和噪声的加剧和泵容积效率的降低等后果。

溶解污物、表面活性媒介物及油液分解残余物是液压系统中常见的有害化学物质。

其中，溶解污物常见的是氯化溶解物，它可与油液中的水分相结合，形成具有腐蚀作用的盐酸。

具有洗涤作用的表面活性媒介物，可以使元件表面的污物分散到油液中而难以清除，而且洗剂中的碱分与油液中的磷发生水化合反应，生成有害的磷酸盐，会降低过滤网附着污物的能力。

油液分解的残余物在高温作用下因氧化作用而生成胶状颗粒及硫氧化碳，遇到水时生成硫酸，从而使液压油变质。

表面活性媒介物、防护剂和洗涤剂的某些成分以及微生物的代谢过程也可能产生硫酸等酸性物质。

二、液压系统污染的控制措施
实现对液压系统的污染控制，一方面要有效防止污染物的侵入，另一方面要将侵入系统的污染物有效的清除掉。

因此，液压系统污染的防治，始终贯穿于液压系统的设计、制造、安装、使用等各个环节。

1、设计阶段的污染控制
在设计阶段，要合理选择结构参数，在源头上将污染渠道堵死。

首先，应合理选择滤油器。

过滤是控制污染最直接、最有效的手段。

在液压泵的吸油口、排油口、重要元件的进油口、排出口和油箱的
入口处均要设置不同精度不同功能的滤油器。

其次，要合理设计油箱的结构。

油液在油箱内停留的时间越长，越有利于分离油液中的空气和杂质，同时由于油箱的散热作用，停留的时间越长，油温降低的越多，充分防止油液氧化而变质。

因此，油箱的容量大些为好。

在一般情况下，油箱的有效容积可按油泵每分钟流量的4-8倍来确定。

再次，油箱要完全密封，确保脏物无法进入油箱。

油箱内壁应涂刷耐油锈的涂料以防生锈。

吸油口应尽量远离回油口，以增加油箱内油液的循环距离，可以采用中间隔板的形式隔开。

最后，比如软管、密封件等液压系统的辅助元件必须与选用的油液相匹配，防止在使用时形成内部污染源。

2、制造过程的污染控制
液压元件在加工、装配等工艺环节中，不可避免地会残留污染物，因此必须采取有效的措施来清除污染物。

从元件生产的最初工序开始，在每一个工艺过程后都应对液压元件采取相应的净化措施。

在装配工序完成后仅需清除装配时带入的污染物既可。

此措施不仅使液压元件的清洁度得到了有效保证，而且大幅度减轻了装配后的清洗工作。

清洗好的液压元件要罩起来，并用塑胶塞堵住所有的出入口。

最后，将整个部件放在没有污染的袋中或容器中。

3、使用维护阶段的污染控制
在使用过程中，应及时对液压系统进行维护和保养。

通常采用的方法是按预定的周期对液压系统进行预防性维护。

然而此方法的效益较低，有时被维修的设备还处于良好状态，但对于预防重大故
障的发生具有积极的作用。

另一种经济而有效的维修方法——工况监测维修，它可在液压系统发生故障前有效的发现其征兆，防止突发性故障的发生。

但该方法只能在液压系统已经出现不正常状况时才能发现可能的故障，而不能防止故障的发生。

油液污染度监测是一种积极的预防性维修方法，该法通过定期检测系统油液的污染度，来确定油液是否保持在元件污染耐受度以下，以便即时采取必要的措施。

从而保证系统的可靠性和元件的寿命，有利于延长系统发生故障的时间和液压元件的寿命，但此法不能直接预报可能发生的故障。

此外，在维修过程中，也极易造成污染。

因此，保持维修场地应干净整洁至关重要。

首先，应仔细清洗所要更换零部件上的残留物。

其次，对于拆卸下来的液压元件要进行清洗，并用空气压缩机吹干，并用塑料塞或胶带封住出入口以防外界污染物的侵入。

由于受物理、化学和机械的作用，液压油的性能在使用过程中将逐渐降低。

当油液的性能劣化到对系统有危害的程度时，就必须及时更换液压油液。

新油液的污染度应比液压系统允许的污染度低1～2 级。

但未曾使用过的新油液并不是一定是清洁的，在使用前必须对其性能及污染度进行检测，禁止把新油液直接注入到液压系统中。

对于检测发现污染度不符合要求的新油液，必须过滤净化，然后才能注入到液压系统中，以防止污染物混入液压系统。

另外，不能把不同粘度等级的油液或同一粘度等级但生产厂家不同的油液随意混合使用。

四、总结
为了最大限度地减少由液压系统污染所导致的不良后果和事故，我们要对液压系统进行合理设计、制造以及维护，从而有效地控制污染。

合理的应用液压系统污染控制技术，是延长液压元件使用寿命和减少设备故障的有效途径。

参考文献：
［1］贾瑞清，王炉平.液压污染控制技术的研究现状及重点展望.液压气动与密封，2004(1)，32-33.。