摘要：液壓油的質(zhì)量和清潔度是保證液壓系統(tǒng)正常工作的首要條件,液壓系統(tǒng)污染是液壓故障的一個(gè)主要原因,為了保證鉆井機(jī)械液壓系統(tǒng)能夠安全、可靠的運(yùn)行,對(duì)液壓系統(tǒng)中液壓油污染的危害及原因進(jìn)行分析,對(duì)液壓油污染程度的檢測(cè)及液壓油污染的控制提出了方法和措施,以達(dá)到工作過(guò)程中的污染控制,主要包括：控制油溫、定期過(guò)濾等措施

關(guān)鍵詞：液壓油,污染,控制

在現(xiàn)代的傳動(dòng)方式中，液壓傳動(dòng)可以很好的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和自動(dòng)控制，并且以其傳動(dòng)裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小等特點(diǎn)得到了較為廣泛的應(yīng)用。但是鉆井設(shè)備由于多處于室外，工作中受外界環(huán)境的影響很大，在實(shí)際的使用過(guò)程中，很容易出現(xiàn)液壓油的污染情況，嚴(yán)重影響了動(dòng)力的傳遞，因此對(duì)液壓油污染的控制就顯得尤為重要。

一、液壓油概述

液壓油用于液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中作中間介質(zhì),起傳遞和轉(zhuǎn)換能量的作用,同時(shí)還起著液壓系統(tǒng)內(nèi)各部間件的潤(rùn)滑、防腐蝕、冷卻、沖洗等作用。其主要性能有:

1.合適的粘度，良好的粘溫特性粘度是選擇液壓油時(shí)首先考慮的因素，在相同的工作壓力下，粘度過(guò)高，液壓部件運(yùn)動(dòng)阻力增加，升溫加快液壓泵的自吸能力下降，管道壓力降和功率損失增大;若粘度過(guò)低，會(huì)增加液壓泵的容積損失，元件內(nèi)泄漏增大，并使滑動(dòng)部件油膜變薄，支承能力下降。

2.良好的潤(rùn)滑性(抗磨性)液壓系統(tǒng)有大量的運(yùn)動(dòng)部件需要潤(rùn)滑以防止相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面的磨損，特別是壓力較高的系統(tǒng)，對(duì)液壓油的抗磨性要求要高得多。

3.良好的抗氧化性液壓油在使用過(guò)程中也會(huì)發(fā)生氧化，液壓油氧化后產(chǎn)生的酸性物質(zhì)會(huì)增加對(duì)金屬的腐蝕性，產(chǎn)生的油泥沉淀物會(huì)堵塞過(guò)濾器和細(xì)小縫隙，使液壓系統(tǒng)工作不正常，因此要求具有良好的抗氧化性。

4.良好的抗剪切安定性由于液壓油經(jīng)過(guò)泵、閥節(jié)流口和縫隙時(shí)，要經(jīng)受劇烈的剪切作用，導(dǎo)致油中的一些大分子聚合物如增粘劑的分子斷裂，變成小分子，使粘度降低，當(dāng)粘度降低到一定的程度油就不能用了，所以要求具有良好的抗剪切性能。

5.良好的防銹和防腐蝕性液壓油在使用過(guò)程中不可避免地要接觸水分和空氣以及氧化后產(chǎn)生的酸性物質(zhì)都會(huì)對(duì)金屬生銹和腐蝕，影響液壓系統(tǒng)的正常工作。

6.良好的抗乳化性和水解安定性液壓油在工作過(guò)程中從不同途徑混入的水分和冷凝水在受到液壓泵和其他元件。

7.良好的抗泡沫性和空氣釋放性在液壓油箱里，由于混入油中的氣泡隨油循環(huán)，不僅會(huì)使系統(tǒng)的壓力降低，潤(rùn)滑條件變壞，還會(huì)產(chǎn)生異常的噪音、振動(dòng)，此外氣泡還增加了油與空氣接觸的面積，加速了油的氧化，因此要求液壓油具有良好的抗泡沫性和空氣釋放性。

8.對(duì)密封材料的適應(yīng)性由于液壓油與密封材料的適應(yīng)性不好，會(huì)使密封材料膨脹、軟化或變硬失去密封性能，所以要求液壓油與密封材料能相互適應(yīng)。

二、液壓油的污染與危害

液壓油的污染，按照污染物的不同，可分為雜質(zhì)(灰塵、金屬顆粒、棉紗、氧化物等)、水分、空氣、微生物及化學(xué)物污染。在鉆采機(jī)械液壓系統(tǒng)中，主要是雜質(zhì)(大部份是金屬顆粒)、水分和空氣污染。

l、油液中混入水分

(1)油液中水分進(jìn)入的途徑

1)油箱蓋因冷熱交替而使空氣中的水分凝結(jié)成水珠落人油中。

2)冷卻器或熱交換器密封損壞或冷卻管破裂使水漏人油中。

3)通過(guò)液壓缸活塞桿密封不嚴(yán)密處進(jìn)入系統(tǒng)的潮濕空氣凝聚成水珠。

4)用油時(shí)帶人的水分以及油液暴露于潮濕環(huán)境中與水發(fā)生親合作用而吸收的水。

(2)油液中混入水分后的危害

1)油液中混入一定量的水分后，會(huì)使液壓油乳化呈白濁狀態(tài)。如果液壓油本身的抗乳化能力較差，靜止一段時(shí)間后，水分也不能與油分離，使油總處于白濁狀態(tài)。這種白濁的乳化油進(jìn)入液壓系統(tǒng)內(nèi)部，不僅使液壓元件內(nèi)部生銹，同時(shí)降低其潤(rùn)滑性能，使零件的磨損加劇，系統(tǒng)的效率降低。

2)液壓系統(tǒng)內(nèi)的鐵系金屬生銹后，剝落的鐵銹在液壓系統(tǒng)管道和液壓元件內(nèi)流動(dòng)，蔓延擴(kuò)散下去，將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部生銹，產(chǎn)生更多的剝落鐵銹和氧化物。

3)水還會(huì)與油中的某些添加劑作用產(chǎn)生沉淀和膠質(zhì)等污染物，加速油的惡化。

4)水與油中的硫和氯作用產(chǎn)生硫酸和鹽酸，使元件的磨蝕磨損加劇，也加速油液的氧化變質(zhì)，甚至產(chǎn)生很多油泥。

5)這些水污染物和氧化生成物，隨即成為進(jìn)一步氧化的催化劑，最終導(dǎo)致液壓元件堵塞或卡死，引起液壓系統(tǒng)動(dòng)作失靈、配油管堵塞、冷卻器效率降低以及濾油器堵塞等一系列故障。

6)另外，在低溫時(shí)，水凝結(jié)成微小冰粒，也容易堵塞控制元件的間隙和死口。

2、油中侵入空氣

油液中的空氣主要來(lái)源于松動(dòng)的管接頭，不緊密的元件接合面，暴露在油面上的油管以及密封失效處，油液暴露在大氣中也會(huì)溶人空氣。此外，當(dāng)油箱內(nèi)的油量較少時(shí)，加速了液壓油的循環(huán)，使氣泡排除困難，同時(shí)油泵吸油管“吃油”深度不夠也使空氣容易進(jìn)入。

混入液壓系統(tǒng)的空氣，通常以直徑為0.05～0.50mm的氣泡狀態(tài)懸浮于液壓油中，對(duì)液壓系統(tǒng)內(nèi)液壓油的體積彈性模量和液壓油的粘度產(chǎn)生嚴(yán)重影響，隨著液壓系統(tǒng)的壓力升高，部分混入空氣溶人液壓油中，其余仍以氣相存在。當(dāng)混入的空氣量增大時(shí)，液壓油的體積彈性系數(shù)急劇下降，液壓油中的壓力波傳播速度減慢，油液的動(dòng)力粘度呈線性增高。懸浮在油液中的空氣與液壓油結(jié)合成混合液，這種油液的穩(wěn)定性決定于氣泡的尺寸大小，對(duì)液壓系統(tǒng)等產(chǎn)生重大的影響，可能出現(xiàn)振動(dòng)、噪聲、壓力波動(dòng)、液壓元件不穩(wěn)定、運(yùn)動(dòng)部件產(chǎn)生爬行、換向沖擊，定位不準(zhǔn)或動(dòng)作錯(cuò)亂等故障，同時(shí)還使功耗上升，油液氧化加速以及油的潤(rùn)滑性能降低。

3、油中混入各種雜質(zhì)顆粒

油液中的固態(tài)污染物主要以顆粒狀存在。這些雜質(zhì)有的是元件加工和裝配過(guò)程中殘留的，有的是液壓元件在工作過(guò)程中產(chǎn)生的，有的源于外界雜質(zhì)的侵入，其危害是：

(1)油中的各種顆粒雜質(zhì)會(huì)對(duì)泵和馬達(dá)造成危害。當(dāng)雜質(zhì)顆粒進(jìn)入到齒輪泵或齒輪馬達(dá)的齒輪端面和兩端蓋側(cè)板、齒頂和殼體之間，或當(dāng)雜質(zhì)顆粒進(jìn)入到葉片泵或葉片馬達(dá)的葉片與葉片槽，轉(zhuǎn)子端面和配油盤(pán)、定子與轉(zhuǎn)子(葉片頂部)之間，或當(dāng)雜質(zhì)顆粒進(jìn)入到柱塞泵或柱塞馬達(dá)的柱塞與柱塞缸體孔，轉(zhuǎn)子與配油盤(pán)、滑靴與傾斜盤(pán)、變量機(jī)構(gòu)的滑動(dòng)副之間時(shí)，均有可能造成卡死故障。即使不造成卡死故障，也會(huì)使磨損加劇。雜質(zhì)顆粒還有可能堵塞泵前的進(jìn)油濾油器，使泵產(chǎn)生氣蝕或造成多種并發(fā)故障。

(2)油中各種顆粒雜質(zhì)會(huì)對(duì)液壓缸造成危害。顆粒雜質(zhì)會(huì)使活塞與缸體、活塞桿與缸蓋孔及密封元件產(chǎn)生拉傷和磨損，使泄油量增大，容積效率和有效推力(拉力)降低，如果顆粒雜質(zhì)卡住活塞或活塞桿，將導(dǎo)致油缸不動(dòng)作。

(3)油中的污染顆粒會(huì)對(duì)各種閥類元件造成危害。污染顆�？赡芤鸹y卡死或節(jié)流堵塞，造成閥動(dòng)作失靈，即使不產(chǎn)生卡死或堵塞故障，污染顆粒也將使閥類元件運(yùn)動(dòng)副過(guò)早磨損，配合間隙加大，性能惡化。

(4)污染物繁殖細(xì)菌，加劇油液老化，使油液發(fā)黑發(fā)臭，更進(jìn)一步產(chǎn)生污染。如此惡性循環(huán)，有可能產(chǎn)生以下后果：

1)污染物堵塞濾油器，導(dǎo)致油泵吸空，產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。

2)污染物使油缸或馬達(dá)的摩擦力增大，產(chǎn)生爬行。

3)污物會(huì)完全使伺服閥等抗污染能力差的元件根本失效，至少是工作不穩(wěn)定和滯后量增加，污物阻塞壓力表前同定小孔，壓力得不到正確傳遞和反映。

4)污染物堵塞壓力表通道，使壓力得不到正確傳遞和反應(yīng)。

三、控制液壓油污染的主要措施

為確保液壓系統(tǒng)工作正常、可靠、減少故障和延長(zhǎng)壽命，必須采取有效措施控制液壓油的污染。

1、控制油溫

油溫過(guò)高往往會(huì)給液壓系統(tǒng)帶來(lái)以下不利影響：

(1)油液黏度下降，使活動(dòng)部位的油膜破壞、磨擦阻力增大，引起系統(tǒng)發(fā)熱、執(zhí)行元件(例如液壓缸)爬行。油液黏度下降可導(dǎo)致泄漏增加，系統(tǒng)工作效率顯著降低。

(2)油液黏度下降后，經(jīng)過(guò)節(jié)流器時(shí)其特性會(huì)發(fā)生變化，使活塞運(yùn)動(dòng)速度不穩(wěn)定。

(3)油溫過(guò)高引起機(jī)件熱膨脹，使運(yùn)動(dòng)副之間的間隙發(fā)生變化，造成動(dòng)作不靈或卡死，使其工作性能和精度下降。

(4)當(dāng)油溫超過(guò)55攝氏度時(shí)，油液氧化加劇，使用壽命縮短，據(jù)資料介紹，當(dāng)油溫超過(guò)55攝氏度后溫度每升高9攝氏度，油的使用壽命縮短一半，因此，對(duì)不同用途和不同工作條件的機(jī)器。應(yīng)有不同的允許工作油溫。工程機(jī)械液壓系統(tǒng)允許的正常工作油溫為35-55攝氏度，最高為70攝氏度。

2、控制過(guò)濾精度

為了控制油液的污染度，要根據(jù)系統(tǒng)和元件的不同要求，分別在吸油口、壓力管路、伺服調(diào)速閥的進(jìn)油口等處，按照要求的過(guò)濾精度設(shè)置濾油器，以控制油液中的顆粒污染物，使液壓系統(tǒng)性能可靠、工作穩(wěn)定。濾油器過(guò)濾精度一般按系統(tǒng)中對(duì)過(guò)濾精度敏感性最大的元件來(lái)選擇。

3、強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)管理

強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)管理是防止外界污染物侵入系統(tǒng)和濾除系統(tǒng)中污染物的有效措施。

(1)檢查油液的清潔度

設(shè)備管理部門(mén)在檢查設(shè)備的清潔度時(shí)，應(yīng)同時(shí)檢查系統(tǒng)油液、油箱和濾油器的清潔度，并建立液壓設(shè)備清潔度上、中、下三級(jí)評(píng)分制度。對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的液壓系統(tǒng)都要抽查。

(2)建立液壓系統(tǒng)一級(jí)保養(yǎng)制度

設(shè)備管理部門(mén)在制定設(shè)備一級(jí)保養(yǎng)內(nèi)容時(shí)，要增加對(duì)液壓裝置方面的具體保養(yǎng)內(nèi)容。

(3)定期對(duì)油液取樣化驗(yàn)

應(yīng)定期、定量提取油樣，檢查單位體積油樣中雜質(zhì)顆粒的大小和數(shù)量或稱重量，并作定性定量分析，以便確定油液是否需要更換。

A、取油樣時(shí)間：對(duì)已規(guī)定了換油周期的液壓設(shè)備，可在換油前一周對(duì)正在使用的油液進(jìn)行取樣化驗(yàn);對(duì)新?lián)Q的油液，經(jīng)過(guò)1000h連續(xù)工作后，應(yīng)對(duì)其取樣化驗(yàn);企業(yè)中的大型精密液壓設(shè)備使用的油液，在使用600h后，應(yīng)取樣化驗(yàn)。

B、取油樣時(shí)，首先要把裝油容器清洗干凈，不許使用臟的容器，以確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，具體取油樣的方法如下：

當(dāng)液壓系統(tǒng)不工作時(shí)(即在靜止?fàn)顟B(tài)下)，可分別在油箱的上部、中部和下部各取相同數(shù)量的油樣，攪拌后進(jìn)行化驗(yàn);液壓系統(tǒng)正在工作時(shí)，可在系統(tǒng)的總回油管口取油樣;化驗(yàn)所需要的油樣數(shù)量，一般為300-500mL/次;按油料化驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行化驗(yàn)，將化驗(yàn)結(jié)果填入油料化驗(yàn)單，并存入設(shè)備檔案。

4、定期清洗

控制油液污染的另一個(gè)有效方法是，定期清除濾網(wǎng)、濾芯、油箱、油管及元件內(nèi)部的污垢。在拆裝元件、油管時(shí)也要注意清潔，對(duì)所有油口都要加堵頭或塑料布密封，防止臟物侵入系統(tǒng)。

5、定期過(guò)濾油液、控制其使用期限

油液的使用壽命或更換周期取決于很多因素，其中包括設(shè)備的環(huán)境條件與維修保養(yǎng)、液壓系統(tǒng)油液的過(guò)濾精度和允許污染等級(jí)等因素。由于油液使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，油、水、灰塵、金屬磨損物等會(huì)使油液變成含有多種污染物的混合液，若不及時(shí)更換，將會(huì)影響系統(tǒng)正常工作，并導(dǎo)致事故。

過(guò)濾是控制油液污染的重要手段，是一種強(qiáng)迫濾去油中雜質(zhì)顆粒的方法。油液經(jīng)過(guò)多次強(qiáng)迫過(guò)濾，能使雜質(zhì)顆粒控制在要求的等級(jí)范圍內(nèi)，所以對(duì)各類液壓設(shè)備需制定出強(qiáng)迫過(guò)濾油液的精度，以確保油液的清潔度。

是否換油取決于油液被污染的程度，目前有3種確定換油期的方法：

(1)目測(cè)換油法。它是憑維修人員的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)目測(cè)到的一些油液常規(guī)狀態(tài)變化(如油液變黑、發(fā)臭、變成乳白色等)，決定是否換油。

(2)定期換油法。根據(jù)設(shè)備所在場(chǎng)地的環(huán)境條件、工作條件和所用油品的換油周期，到期就進(jìn)行更換。這種方法對(duì)液壓設(shè)備較多的企業(yè)很適用。

(3)取樣化驗(yàn)法。定期對(duì)油液進(jìn)行取樣化驗(yàn)，測(cè)定必要的項(xiàng)目(如黏度、酸值、水分、顆粒大小和含量以及腐蝕等)和指標(biāo)，按油質(zhì)的實(shí)際測(cè)量值與規(guī)定的油液劣化標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，確定油液該不該換。取樣時(shí)間：對(duì)一般工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)應(yīng)在換油周期前一周進(jìn)行，關(guān)鍵設(shè)備的液壓系統(tǒng)應(yīng)每隔500小時(shí)進(jìn)行一次取樣化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果應(yīng)填入設(shè)備技術(shù)檔案。取樣化驗(yàn)法適用于關(guān)鍵設(shè)備和大型液壓設(shè)備。

換油時(shí)，要注意清潔，防止贓物侵入液壓系統(tǒng)，不可混用和換錯(cuò)，主要有下列要求：

(1)更換的新油或補(bǔ)加的新油必須是本系統(tǒng)所規(guī)定使用的油，經(jīng)過(guò)化驗(yàn)確認(rèn)其油質(zhì)已達(dá)到規(guī)定的性能指標(biāo)，才能加入。

(2)為保持新油的清潔，換油時(shí)要將油箱內(nèi)部及主要管道內(nèi)舊油放盡，并把油箱、過(guò)濾網(wǎng)、軟管清洗干凈。加油時(shí)油液必須經(jīng)過(guò)過(guò)濾，對(duì)已疲勞損壞的濾網(wǎng)應(yīng)更換。

(3)加入的油量要達(dá)到油箱的油標(biāo)位置，加油方法是：先加油至油箱最高油標(biāo)線，開(kāi)動(dòng)油泵電動(dòng)機(jī)，把油供至系統(tǒng)各管道，再加油至油箱油標(biāo)線，再開(kāi)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，這樣多次進(jìn)行，直至油液保持在油標(biāo)線內(nèi)為止。

所以在日常的使用和設(shè)備保養(yǎng)過(guò)程中，要十分注意觀察油的質(zhì)量，避免油污染對(duì)設(shè)備造成的損害。

參考文獻(xiàn)

1 湛從昌編.液壓可靠性與故障診斷.北京:冶金工業(yè)出版社,1995

2 潘書(shū)業(yè).現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)液壓油劣化的方法.工程機(jī)械,2001(5)

3 周宏林, 陳心淇. 液壓系統(tǒng)的污染及控制[J]. 機(jī)械制造與自動(dòng)化, 2003,(01)

4 王駿逸. 液壓系統(tǒng)油液污染的危害與控制[J].山西建筑, 2002,(09)

5 童德源. 工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的污染控制[J].上海鐵道科技, 2001,(04)

6 王駿逸. 液壓系統(tǒng)油液污染的危害與控制[J].山西建筑, 2002,(09)

7 張啟仁. 液壓系統(tǒng)溫升控制[J]. 甘肅科技, 2004,(04)

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”