液压油的污染与控制

第３３卷　２００５年第８期
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Mining & Processing Equipment
１４９讲
座
在
液压传动中，当液压油液受到污染后，常常发生堵塞元件的节流孔或节流缝隙等通
道，改变系统工作性能，影响动作的可靠性等。

根据国外的调查统计材料表明，液压系统的故障有　７５％　是由于油液污染所造成的。

１
油液污染的主要原因
油液污染的主要原因有以下　５　个方面：（１）　环境中粉尘造成的污染液压系统在使用过程中，粉尘通过往复运动的活塞杆、注入系统中的油液、油箱中流通的空气、流回油箱中的回油等进入系统。

尤其是在有色火法冶炼现场，空气中的降尘量个别工序高达　３００　￣　４００　ｍｇ／　ｈ，污物有时直接进入系统；
（２）　油液变质油液变质并腐蚀金属，出现颗粒、锈片等；
（３）　磨损颗粒液压系统在工作过程中，不断产生的金属和密封材料的磨损颗粒，过滤材料脱落的颗粒或纤维，剥落的油漆碎片等；
（４）　零部件不洁液压系统及其元件在加工、装配、储存过程中，砂粒、切屑、磨料、焊渣、锈片和灰尘等在液压系统尚未工作之前已经进入系统中。

对于由单个零、部件所组成、装成的液压系统，零件、部件不洁而带入污染物；
（５）　盛油容器和过流容器的不洁因所使用的容器、注油软管等不洁，即使是新油，但在过流后造成了油液的污染。

２油液污染的危害
液压油受污染后，主要有以下　２　个方面的危害。

（１）工作性质下降由于油液中的污物部分或全部堵塞了元件的节流孔或节流缝隙，因而系统工作性能下降，动作失调，甚至完全失控。

所引起的故障见表１。

　根据有关资料统计表明，在机床行业污染的油液中，金属颗粒约占　７５％，尘埃占　１５％，其他杂质如氧化物、纤维、树脂等约占　１０％。

（２）加速油液变质有色冶炼液压设备使用的液压油一般为　６　￣　７　个月　（月平均按两班生产计），当油液污染后，更加速了油的变质　（主要是氧化）。

　变质后的油液如不及时更换，则对传动的机械效率、容积效率等性能产生很大影响。

我们在试制锌锭码堆机时，由于忽视了油液的污染，结果造成换油频繁，由　５　个月更换　１　次，缩短到　３　个月、２　个月、最后只能使用　１
个月，浪费了许多液压油。

当我们拆下过滤器清洗时，发现滤网有　２　￣　３　个小孔，后经分析是由于变质油液中的污物堵塞了滤油眼，使泵吸油困难。

初期由于吸入阻力增大而引起泵吸空，产生气蚀、振动和噪
声；后期会因阻力过大而将滤网吸破，完全丧失过滤作用，造成液压系统恶性循环。

３油液污染的检测
３．１液压油的使用要求及规格
任何一种液压油在使用中应具备：适宜的粘度；良好的润滑性及稳定性；抗腐蚀性、抗泡性及相容性；凝固点低、流动性好；闪点高、抗燃性好等。

选择时主要是根据作用泵的种类、工作温度、系统压力等来确定适用的粘度值，然后按有关液压油的规格，选取合适的牌号。

各类油泵使用液压油的粘度范围见表　２。

对于精密的或有特殊要求的有色冶炼液压设备，应按使用说明书要求选用液压油，若无特别注明时，
可参照文献［４］
进行选取。

对于一般的有色冶炼液压设
备，也可用与液压油规格相对应的机械油代替。

３．２油液污染度检测及其判断
油液的污染度检测方法主要有现场检测和在实验室对液压油的性状变化程度进行定量分析。

表　３　是液
论文编号：１００１－３９５４（２００５）０８－０１４９－１５１
液压油的污染与控制
刘金华明兴祖
湖南冶金职业技术学院湖南株洲４１２０００
作者简介：刘金华，女，１９６４　年生，汉族，湖南人，湖南冶金职业
技术学院机械工程系，高级讲师。

研究方向：机电液控制工程。

表１
液压油污染变化引起的故障
故障现象
油泵出现异常磨损，粘附或被卡住。

原因
防止措施装配时元件及配管内
的附着物脱落。

元件磨损、尘埃进入。

注意清洗、安装和密封，定期抽样检查，加强过滤。

控制压力阀、流量调节阀等动作性能不良。

运行中由外部混入杂质污物。

注意环境污染，加强
密封和维护。

过滤器堵塞较快。

滑动部分有磨损微粒。

有效地使用过滤器，清洗、检查。

表２液油推荐粘度范围　ｃｓｔ　（４０　℃）
泵运转条件
适用黏度泵型
油压力　（ＭＰａ）ＩＳＯ．ＶＧ叶片泵
齿轮泵柱塞泵
数控　（ＮＣ）电液脉冲马达
轴向径向
粘度　（４０℃）
２２３　２４６．６８＜　７
７　￣　１４＞　１４
１８　￣　２７２７　￣　９０２７　￣　９０全压力范围全压力范围全压力范围
＜　７＞　７
２７　￣　１１７２７　￣　１１７４５　￣　１８０２０　￣　３０３０　￣　４０
３２４　６６８３２４　６６８３２４　６６８　１００３２４　６６８　１００４　６６８　１００　１５０２　２３２３　２４６
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压油的性状变化及原因，表　４　是一般液压油的劣化基准，表　５　是各种液压装置中液压油污染度的判断标
准。

现场检测法：主要是观察油液颜色是否混蚀及气味是否异常等状态进行判断见表　６。

常采用下列方法　
：（１）对比法与新油液对比，进行外观检查，观看油液颜色是否有差异、是否混浊、是否有灰尘及沉淀
物等；
（２）酸值检查法用　ＰＨ　试纸或硝酸浸蚀试验指示药，进行酸性度检查。

当油液中加有酸性添加剂时，其酸值变化限度应不低于　０．５　ｍｇ　ｋＯＨ／　ｇ；
（３）油滴法将一块铁板烧至赤热滴一滴油于钢板上，如发现有“哧　—　哧”声，说明油中含有一定的水分，应设法除去。

或者从系统中取出一滴油，滴在２４０　目的滤纸上，待吸干后，根据所形成的图样来鉴别其污染程度，如图　１　所示。

图　１ａ　表示扩散性最强，不溶性污物少，油摘图样中心呈浅褐色，外圈不明显。

此时油仍可继续使用。

图　１ｂ　表示扩散性较强，不溶
物中等，油滴图样中心很淡，外部有昏圈。

油仍可使用。

图　１ｃ　外圈清晰，有一个分布均匀的暗色中心。

此时油已不能继续使用。

图　１ｄ　外圈很清晰，圈内呈均匀的暗色，油滴颜色的浓度随污染而变，油不能继续使用。

此外，对油液污染的判断还有自动颗粒计数法，显微镜计数法，铁谱分析法等。

４液压油污染的控制
４．１重视对新选液压油的污染检测
据测试和研究发现，没有使用过的新油的污染度往往超过规定要求　（有的达到　ＮＡＳ１４　级）。

这主要是因为在生产、提炼、储存过程中的化学物质及渗入的杂质所致。

且这些固体颗粒物在运输和储存过程中，由于颗粒间的相互碰撞而聚结成团和长大的趋势。

所以，在新油购进和加注前，应对新油的主要理化指标进行检测，对污染超标的液压油应进行充分沉淀、过滤和脱水，或经过离心机和　３　￣　１０　µｍ　过滤器过滤以保证油液使用的可靠性。

４．２加强油液注入过程中的污染控制
调查发现，油液因加注方法不正确而造成的污染，约占总污染　５０％　左右。

所以在加注油液前，必须
表３
液压油性状变化及原因
性状油变质和污染引起的变化
原因
比重由于液压油的变质和异种油的混入由于液压油的变质和异种油的混入油的氧化、水混入而乳化、金属粉末等的混入
油变质使粘度增加、混入清洗油及其他原因粘度下降
液压油氧化及杂质的混入油温上升、金属粉末的混入液压油的变质液压油的变质液压油的氧化
添加剂的消耗、液压油的变质
闪点颜色粘度残炭酸值表面张力抗乳化性皂化值
消泡性增加下降
变深、透明度下降增加增加下降蒸汽乳化度提高
发泡性增大、
消泡性增加增大
增加、下降
表６油液污染度的现场检测及判断
外观颜色
气味状态处理措施颜色透明无变化颜色透明无变化变成乳白色变成黑褐色透明而有黑点透明而闪光
有臭味混入别种油液
混入空气和水氧化变质混入杂质混入金属粉末
良正常正常正常
正常正常
检查粘度是否合格
继续使用分离除去水分，或更换油液更换全部油液过滤后再使用或换油过滤或换油
表５
各种液压装置中液压油污染度的判断基准
使用条件
计数法　（ＮＡＳ　１６３９） 称重法
　（ＮＡＳ级）
一般液压装置。

９③１０１②Ｇ①
使用伺服阀或　１０　µｍ　以下过滤器装置。

在使用电磁阀或流量控制阀的装置中具有微小流
量控制装置和径向间隙在　１５　µｍ　以下的相对滑动部分的元件时。

１１
１０２
液压装置的一部分或全部具有作为安全装置的电磁阀或其他精密控制阀或在停止后需要长时间保持加压状态的装置。

１２１０８液压元件和装置的试验台。

１２
１０８
注： ①　ＭＩＬ　ＩＴＤ１２４６Ａ　的污染度标准　（１００　ｍｌ）　中的重量； ②　ＮＡＳ　１６３８　污染度标准　（１００　ｍｌ）　中的重量； ③　ＮＡＳ　１６３８　污染度标准　（１００　ｍｌ）　中的个数。

表４
一般液压油的劣化基准
粘度４０　℃　粘度在　±　１０％　以内
水分
水分　０．１％以下　，乳化时，进行过滤，加热
静置沉淀，如油和水不能分离时应再生和交换。

总酸值　ｍｇＫＯＨ／　ｇ１．０　以下，对于精密机械当达　０．５％　时再生或交换。

Ｎ　－　（正）　庚烷不溶
解成分
１％　以下，达　１％　以上时应对其他项目也进行检查，如得到的甲苯不溶解成分和他的差值为　０．５％时应再生或交换。

表面张力
当达　１．５×１０－３
　ＭＰａ　以下时需更换液压油。

液压油的表面张力能很好地表示氧化反应度。

由于生成有机物和水的亲和力增加，使表面张下下降。

新液压
油（无添加剂）　４００×１０－３
　ＭＰａ　以上，新液压油　（有添加剂）　３００　￣　３５０×１０－３　ＭＰａ　以上。

（ａ） （ｂ） （ａ） （ｂ）
图１
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彻底清洗油箱及液压系统管路，以清除由于材料的不相容、公差配合不当、运动表面摩擦、磨损以及表面疲劳和划伤等原因所产生的污染物；同时，加注时加油口处应放置滤网，加注应选在无风沙、无污染的场所，以防止尘埃、水、空气等其他污染物侵入。

４．３正确选取和使用过滤器
在液压系统中使用合理的过滤器是油污染控制的主要措施，因为过滤器是液压系统的关键元件，它影响系统的工作性能和使用寿命。

如果所使用的过滤器精度过高，会造成不必要的浪费；过滤器的精度过低，则使液压元件的使用寿命缩短而报废。

当过滤器选择好后，还应注意其正确的安装位置。

通常按照使用的目的，大部分系统需在吸油管路设置过滤器，以清除进入泵以前的污物。

对于高精密的系统，可在吸油管路上安装一个粗过滤器，在液压油管路上设置一个精过滤器，关键性压元件部位应在进油口前面设置过滤器。

此外，过滤器在使用过程中还应定期进行检查，
表８
液压油换油指标
项目
换油指标试验方法运动粘度　４０　℃　变化率　（％）外观
色度变化（比新油）　（号）酸值　（ＫＯＨ／　ｇ）水分　（％）机械杂质　（％）
铜片腐蚀　（１００　℃　３ｈ）／ 级目测ＧＢ２６５－８８ＧＢ６５４０－８６ＧＢ２６４－８３ＧＢ２６０－７７ＧＢ５１１－８８ＧＢ５０９６－８５
不透明≥±１０≥３＞０．３０．１＞０．１≥２
主要是看粘结在滤芯上
的污物，滤纸及过滤器壳体底部的碎片情况。

当发现粘结在滤芯上的污物有金属微粒或
毛刺存在时，说明油泵有磨损；若滤芯上有过量的灰尘或污物，说明接头或密封不良，如果使用的是纸质滤芯时应特别注意，一般纸质滤芯只能经受　１５０　℃　的温度，若发现滤纸烧焦时，说明油温过高；若滤纸被压叠在一起，说明通过的流量过大，而使过滤能力减小；当过滤器的壳体底部有较重的粒子时，说明系统需要维修。

４．４油污染的防止措施
油污染的防止措施详见表　７。

５合理换油周期的探讨
株洲冶炼厂现有液压设备　７０　余台件，其中冶炼生产液压设备　３０　余台件。

由于所使用的目的，精度要求及工作环境的不同，直接影响到液压油的物理和化学性能变化的快慢，如火法冶炼系统所使用的铅、锌铸锭液压设备，由于工作环境温度高于正常室温，这就加速了油液的老化变质，使原有的理化性能指标发生变化，降低使用性能，最终因不能满足系统使用要求而报废。

如何确定合理的换油周期，既不因液压油的变质而影响液压系统的工作效率和工作精度，又不因过早更换而缩短油的使用周期造成浪费，现已成为必须解决的课题，笔者认为：
（１）　所有从事液压技术工作及能源管理人员，既要重视油液污染的危害，又要根据所使用的液压设备逐台进行观察，收集有关原始数据进行分析研究；
（２）　适当添置油液试验设备和装置，以便及时进行科学试测，加以判断；
（３）　建立行之有效的科学管理方法，制订出适合实际情况的合理换油周期。

换油指标见表　８，达到表中任一项指标即应换油。

参
考
文献
１．　机械工业出版社编．　机械零件设计手册．　北京：机械工业出版社，１９８８．２．　吴良宝编．　船舶液压传动．　北京：国防工业出版社，１９８７．３．　王懋瑶编．　液压传动与控制．　北京：机械工业出　版社，１９８６．４．　章宏甲，黄谊主编．　液压传动．　北京：机械工业出版社，１９８６．
５．　赵应樾主编．　常见液压缸与其维修．　上海：上海交通大学出版社，１９９６．
６．　胡黄卿．　液压油的性能特点及应用．　液压与气动，（２００１）（６）□
（收稿日期：２００５－０３－１５）
表７
油污染的防止措施
污物侵入途径
防止措施
（１）装配前零部件混入切屑、焊渣、尘土、锈片、纤维、塑料、涂料等杂质。

（２）来自密封装置的破损碎片。

（３）来自油箱盖上的杂物。

（４）来自注油口处的污物。

（５）泵、缸、阀等元件的磨损粉末。

（６）油箱内表面涂料脱落的油漆。

（７）由于密封不好而侵入的外界杂质。

（１）装配前，零部件应彻底进行
酸洗或清洗。

（２）安装密封时，要认真清查不得有残次品。

（３）在油箱上，除通气装置外，要严加密封。

（４）注油时，必须过滤，工作时必须将注油口盖严。

（５）定期抽查油样，换油，把杂质限制在规定范围内。

（６）选择优质油漆，改进工艺，尽可能不使脱落。

（７）检查密封部位，并注意环境条件。

（１）溶解于油中的密封物。

（２）溶解于油中的油漆。

（３）油液本身变质，如节流口高温、高压而形成的不溶解性氧化物质，沥青沉积物等。

（１）选择不易被油溶解的优质密封材料。

（２）涂以耐油的油漆。

（３）选用氧化稳定性较好的油液。

更换超过酸值的油。

及时清除粘胶物。

（１）吸、回油管路接头处密封不严，出现异常声音。

（２）液压泵的传动密封不严有空气进入。

（３）液压缸、活塞杆处密封不良。

（４）有关液压元件密封不良。

（５）油箱中有气泡　。

（６）选油不当。

（１）严加密封。

（２）减低吸油压力，严加密封。

（３）提高密封性或更换密封圈。

（４）更换密封件，改善密封条件。

（５）回油管必须深入液面以下。

（６）使用消泡性较好的油液。

（１）由油箱的通气孔进入。

（２）由水管式冷却器的损坏部位进入。

（３）由于维护不当，由油箱上进入。

（１）在湿度较高季节，每月将油箱底部放油塞打开排水，当排出的油为乳白状时，即应换油。

（２）修理冷却管。

（３）在油箱上除通气孔外，都应密封，且注意检查保养。

固
体颗粒的污染
胶质粘物的污染空气的污染
水
的污染。