工程鉆機液壓系統(tǒng)的污染與控制

1.油液的污染源

(1)新油的污染

人們普遍認為，新購進的液壓油是清潔的，其實這種認識是錯誤的。大部分用戶購進的液壓油，在運輸過程中由于容器本身的不清潔以及轉運過程中密封不嚴等問題，很容易造成污染。對新購進液壓油進行抽樣檢測時發(fā)現，其污染度大于NAS11級，遠不能滿足液壓系統(tǒng)對液壓油的使用要求。

(2)外部侵入的污染物

外部侵入的污染物主要是大氣中的沙塵，通過油箱氣孔、液壓缸軸封、加油、維修時被打開的密封件、泵和馬達的軸等處侵入系統(tǒng)。工程鉆機在野外施工，在使用中要特別注意防塵。

(3)內部生成的污染物

元件在加工、裝配、調試、包裝、儲存、運輸和安裝等環(huán)節(jié)中殘留的污染物，當然這些過程無法避免，但生成的污染物應降到最低，特種元件的裝配和調試均需在潔凈室內進行。

(4)液壓系統(tǒng)產生的污染物

液壓系統(tǒng)在工作過程中不斷產生金屬和密封材料的磨損磨粒，過濾材料剝落的顆粒或纖維，剝落的油漆碎片，油液變質后產生的化學反應使金屬腐蝕而出現的顆粒、銹片等均屬此類。

2.污染的危害

(1)污染使液壓系統(tǒng)工作性能下降、動作失調

污染是液壓系統(tǒng)產生故障的主要原因之一。在液壓系統(tǒng)用的各種泵、閥、馬達類元件中，相對運動件之間都有嚴格的間隙和精密的配合表面，還有不少阻尼孔和縫隙或控制閥口等，污染物會堵塞這些小孔和縫隙，使液壓元件不能正常工作。如果污染物進入閥芯與閥體或柱塞與缸體的配合間隙，就會劃傷配合表面，泄漏增加，動態(tài)響應變差，元件失效，甚至使整個系統(tǒng)失靈。污染物還會黏著堵塞濾油器網眼，使泵吸空，產生氣蝕、振動和噪聲。

(2)污染使油液變質。油液變質的主要原因之一是氧化

節(jié)流口棱邊發(fā)熱、工作油溫度升高是液壓油氧化的主要因素。油中混入水分或牌號不同的油等都會引起油液變質。變質的液壓油，性能變差，還會影響元件的性能和壽命。

(3)污染造成設備停機和經濟損失

污染使液壓系統(tǒng)產生故障甚至停機、元件報廢，大量補充和報廢油液，將造成嚴重的經濟損失。據有關資料，國內液壓系統(tǒng)的換油周期為3~6個月，而國外的因有效地控制了污染，合理使用濾油器，可使油液使用壽命延長到5~6年?？梢?，污染造成的液壓油浪費是驚人的，污染控制必須受到重視。

3.污染物含量的測定方法

(1) 含水量

①蒸餾法  

在被測樣液中加入一種能與樣液混合而不能與水混合的溶劑，利用專用的水分蒸餾裝置對樣液進行蒸餾，將從樣液中蒸發(fā)出來的水分冷卻后收集在收集管中，根據收集管內水的體積和樣液的體積即可確定油液中水的含量。用這種方法可測出最小為0.1%的含水量。

②電量法 

將一定量的樣液注入到規(guī)定的電解液內，通過電解可使電解液中的電離子在陽極氧化為碘并與樣液中的水發(fā)生反應，當樣液中的水被耗盡后，電解過程自行停止，測定出電解過程消耗的電量，即可計算出樣液中的含水量。這種方法適用于測定油液中的微量水分，含水量測定范圍為10－6～10－2。

(2) 空氣含量

①油液外觀評定法  

當油液中混有不同含量的空氣時，其混濁程度也不同。因此，從油液的外觀可以大致評定出油液中空氣的含量。表1描述了某種石油型液壓油在不同空氣含量時的外觀。

②濁度計法  

濁度計是一種光電檢測裝置，從光源發(fā)出的平行光束透過油液，碰到氣泡時會發(fā)生散射，通過測定散射光或透射光的光強，即可確定油液中氣泡的含量。由于該裝置對油液中固體顆粒同樣敏感，因此被測樣液中應不含有固體顆粒污染物。

③油液壓縮法  

當油液中混有空氣時，油液的體積彈性模量減小，可壓縮性增大。因此，通過測定在一定壓力下油液體積的變化率即可推算出油液中的空氣含量。

(3)  固體顆粒物

①稱重法  

把100mL的液壓油樣液進行真空過濾并烘干后，在精密天平上稱出顆粒的重量，然后計算出樣液顆粒污染物的重量濃度。這種方法可以反映液壓油中污染物的總量，但不能反映污染物顆粒尺寸的大小及分布。

②顆粒計數法  

顆粒計數法是分別測定樣液單位體積中各種尺寸范圍顆粒污染物的顆粒數（即顆粒濃度）。目前普遍采用的有顯微鏡法和自動顆粒計數器法。

顯微鏡顆粒計數法是分析油液污染度的最基本方法，具體操作是將100mL液壓油樣液進行真空過濾并經處理后，放在顯微鏡下觀察其尺寸大小和數量。這種方法可以直接看到污染顆粒的大小和形貌，但其缺點是計數所需時間長，消耗精力大，并且計數的準確度在很大程度上決定于操作人員的經驗和技能。自動顆粒計數器法，是利用光源照射液壓油樣液時油中污染顆粒在光電傳感器上投影所發(fā)出的脈沖信號以測定液壓油的清潔度。由于信號的強弱和多少分別與顆粒的大小和數量有關，因此，將測得的信號與標準顆粒產生的信號相比較，就可以算出液壓油樣液中污染顆粒的大小與數量。這種方法測定準確、迅速，得到了廣泛應用

4.液壓油污染度的評定標準

目前，我國工程鉆機對液壓系統(tǒng)污染度的評定標準主要采用以下兩種。

國家標準GB/T14039-93《液壓系統(tǒng)工作介質固體顆粒污染等級代號》中污染度等級用兩個代號表示，前面的代號代表1mL油液中大于5μm顆粒數的等級，后面的代號代表1mL油液中大于15μm顆粒數的等級，兩個代號之間用一斜線分割。例如，污染度等級20/17。

美國NAS1638油液污染度等級，按100mL油液中在給定的顆粒尺寸內的最大允許顆粒數劃分為14個等級，最清潔的等級為00級，污染度最高的等級為12級。

典型液壓系統(tǒng)和液壓元件的污染度要求可查行業(yè)有關標準，并由此確定工程鉆機液壓系統(tǒng)的污染度等級。

5.控制污染的方法

(1)  安裝人員要進行專業(yè)培訓。

(2)  新舊液壓件組裝前都必須經過清洗。

①液壓件拆裝、清洗應在符合國家標準的凈化室中進行，如有條件操作室最好能充壓，使室內壓力高于室外，防止大氣灰塵污染。若受條件限制，也應將操作間單獨隔離，一般不允許液壓件裝配間和機械加工間或鉗工間處于同一室內，絕對禁止在露天、棚子、雜物間或倉庫中分解和裝配液壓件。拆裝液壓件時，操作人員應穿戴纖維不易脫落的工作服、工作帽，以防止纖維、灰塵、頭發(fā)、皮屑等落入液壓系統(tǒng)造成人為污染。嚴禁在操作間內吸煙、進食。

②液壓件清洗應在專用清洗臺上進行，若受條件限制，也要確保臨時工作臺的清潔度。

③清洗液允許使用煤油、汽油以及和液壓系統(tǒng)工作用油牌號相同的液壓油。

④清洗后的零件不準用棉、麻、絲和化纖織品擦拭，防止脫落的纖維污染系統(tǒng)。也不準用皮老虎向元件鼓風（皮老虎內部帶有灰塵顆粒），必要時可以用潔凈干燥的壓縮空氣吹干元件。

⑤清洗后的元件不準直接放在土地、水泥地、地板、鉗工臺和裝配工作臺上，應該放入帶蓋子的容器內，并注入清潔液壓油。

⑥已清洗過但暫不裝配的元件應放入防銹油中保存，潮濕的地區(qū)和季節(jié)尤其要注意防銹。

(3)  液壓件裝配中的污染控制

①液壓件裝配應采用“干裝配”法，即清洗后的元件，為了不使清洗液留在元件表面而影響裝配質量，應在元件表面干燥后再進行裝配。②液壓件裝配時，如需打擊，禁止使用鐵錘，可用木錘、橡皮錘、銅錘和銅棒。③裝配時不準帶手套，不準用纖維織品擦拭安裝面，防止纖維類臟物侵入閥內。④已裝配完的液壓元件、組件暫不進行組裝時，應將它們的所有油口用塑料塞子堵住。

(4)  液壓件運輸中的污染控制

液壓元件、組件運輸中，應注意防塵、防雨，對長途運輸特別是海上運輸的液壓件一定要用防雨紙或塑料包裝紙打好包裝，放入適量的干燥劑，不允許雨水、海水接觸液壓件。裝箱前和開箱后，應仔細檢查所有油口是否用塞子堵牢，對受到輕度污染的油口須及時采取補救措施，對污染嚴重的液壓件必須再次分解、清洗。

(5)  液壓系統(tǒng)總裝的污染控制

①軟管必須在沖洗后方可接到執(zhí)行器上，安裝前要用潔凈的壓縮空氣吹凈。中途若拆卸軟管，要及時包扎好軟管接頭。

②接頭體安裝前用煤油或汽油清洗干凈，并用潔凈的壓縮空氣吹干。接頭安裝應盡量避免采用生料帶。必須使用生料帶密封的接頭體，纏生料帶時要注意兩點：順螺紋方向纏繞；生料帶不宜超過螺紋端部，否則，超出部分在擰緊過程中會被螺紋切斷進入系統(tǒng)。

③液壓管路安裝的污染控制。管路安裝較易受到污染，對其進行污染控制是液壓系統(tǒng)保潔的一項重要內容。硬管要進行除銹和防銹處理，并用潔凈的壓縮空氣吹干。連接要可靠，密封要好，維修要方便。

(6)  油箱加油

油箱注油前必須檢查箱內的清潔度，不合格的要進行清理；注油時必須經過過濾，不允許將油直接注入油箱。油箱通氣孔須裝空氣濾清器。

(7)  使用維修注意事項

①加強液壓油的管理。油液進廠必須取樣檢查，確認合格后再注入貯油箱，使液壓油中的一些顆粒物沉淀，而注入液壓系統(tǒng)時還必須過濾。

②液壓系統(tǒng)中的液壓油要定期檢驗，濾油器要定期清洗或更換。要嚴格按照產品使用說明書和維護保養(yǎng)手冊中的要求去做。一般情況下，新機器出廠時要換掉系統(tǒng)中出廠試驗用的液壓油和濾油器濾芯。新機器使用時若液壓油超過使用期限，要更換。要經常檢查液壓油的污染程度，一旦發(fā)現液壓油發(fā)生污染，不管是否達到使用期限都要更換。油液污染程度的現場判定與處理措施見表2。

③合理選擇濾油器。濾油器的流量、過濾精度和壓差必須與系統(tǒng)相匹配，其過濾精度一般按系統(tǒng)中對過濾精度敏感性最強的元件來選擇。濾油器所使用的材料必須與傳動介質具有相容性。液壓元件對過濾精度的要求見表3，液壓系統(tǒng)對過濾精度的要求見表4。④防止油溫過高，嚴禁不同牌號的液壓油混用。