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液 壓 系 統(tǒng) 污 染 的 分 析 與 對 策 張 雪 華 Analysis of Contamination and Countermeasure of Hydraulic System Zhang Xue2hua 福 建 龍 巖 師 專 機 電 工 程 系 福 建 龍 巖 364012 摘 要 對 產(chǎn) 生 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 的 種 類 原 因 及 影 響 進 行 分 析 進 而 找 出 影 響 因 素 及 控 制 污 染 的 措 施 關(guān) 鍵 詞 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 液 壓 油 中 圖 分 類 號 TH137 文 獻 標 識 碼 B 文 章 編 號 100024858 2003 0920059203 液 壓 系 統(tǒng) 廣 泛 地 應(yīng) 用 于 各 種 工 業(yè) 設(shè) 備 中 一 個 液 壓 系 統(tǒng) 能 否 正 常 地 工 作 除 系 統(tǒng) 設(shè) 計 元 件 制 造 和 維 護 外 油 的 清 潔 度 是 十 分 重 要 的 因 素 油 液 的 污 染 將 會 影 響 系 統(tǒng) 的 正 常 工 作 和 使 元 件 過 度 的 磨 損 甚 至 會 造 成 設(shè) 備 事 故 液 壓 油 對 液 壓 設(shè) 備 猶 如 血 液 對 于 生 命 清 潔 的 液 壓 油 在 機 械 內(nèi) 循 環(huán) 流 動 是 保 證 設(shè) 備 正 常 運 行 和 潤 滑 的 重 要 條 件 有 關(guān) 資 料 表 明 現(xiàn) 場 70 80 液 壓 系 統(tǒng) 的 工 作 不 穩(wěn) 定 和 出 現(xiàn) 故 障 都 與 液 壓 油 污 染 有 關(guān) 1 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 的 種 類 與 產(chǎn) 生 污 染 的 原 因 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 主 要 是 液 壓 油 被 污 染 即 指 液 壓 油 中 含 有 水 空 氣 固 體 顆 粒 化 學 物 質(zhì) 和 微 生 物 等 雜 物 另 外 油 溫 的 變 化 導 致 油 的 變 質(zhì) 也 是 一 種 污 染 按 系 統(tǒng) 劃 分 污 染 大 致 可 分 為 原 有 污 染 物 侵 入 污 染 物 和 生 成 污 染 物 3 種 1 原 有 污 染 物 是 指 潛 藏 在 元 件 和 管 道 內(nèi) 的 污 染 物 主 要 是 系 統(tǒng) 元 件 組 合 件 在 加 工 裝 配 包 裝 儲 存 和 運 輸 等 過 程 中 殘 留 的 污 染 物 如 金 屬 切 屑 氧 化 皮 焊 渣 型 砂 及 塵 埃 等 2 侵 入 污 染 物 是 指 外 界 侵 入 的 污 染 物 如 油 箱 呼 吸 口 密 封 性 差 液 壓 缸 的 活 塞 桿 表 面 未 設(shè) 置 防 塵 圈 引 起 外 界 的 污 染 物 侵 入 還 有 如 維 修 過 程 中 不 注 意 清 潔 將 環(huán) 境 周 圍 的 雜 物 帶 入 油 箱 和 管 道 內(nèi) 另 外 忽 視 油 液 的 過 濾 從 而 把 污 染 物 帶 入 以 粗 代 細 甚 至 不 用 過 濾 器 過 濾 器 幾 年 不 清 洗 濾 網(wǎng) 不 經(jīng) 常 清 洗 換 油 或 補 油 時 不 重 視 油 的 過 濾 臟 的 油 桶 未 經(jīng) 嚴 格 清 洗 就 拿 來 用 從 而 把 污 染 物 帶 入 3 內(nèi) 部 生 成 污 染 物 指 工 作 期 間 所 產(chǎn) 生 的 污 染 物 系 統(tǒng) 在 組 裝 運 行 調(diào) 試 過 程 中 元 件 磨 損 所 產(chǎn) 生 的 金 屬 磨 耗 物 管 道 內(nèi) 銹 蝕 剝 落 物 密 封 件 磨 耗 物 和 碎 片 以 及 油 液 氧 化 變 質(zhì) 生 成 沉 淀 物 和 膠 質(zhì) 油 中 的 水 使 金 屬 腐 蝕 形 成 水 銹 等 2 污 染 對 液 壓 系 統(tǒng) 的 影 響 收 稿 日 期 2003207206 作 者 簡 介 張 雪 華 1966 女 福 建 龍 巖 人 講 師 學 士 主 要 從 事 液 壓 傳 動 與 控 制 等 課 程 的 教 學 工 作 在 液 壓 系 統(tǒng) 的 各 類 污 染 物 中 固 體 顆 粒 最 常 見 且 危 害 最 大 有 關(guān) 資 料 表 明 在 污 染 引 發(fā) 的 液 壓 系 統(tǒng) 故 障 中 除 了 30 源 于 腐 蝕 外 其 余 70 都 是 由 于 固 體 顆 粒 存 在 造 成 液 壓 元 件 表 面 機 械 磨 損 固 體 顆 粒 不 僅 加 快 液 壓 元 件 磨 損 而 且 會 堵 塞 元 件 的 間 隙 和 孔 口 使 控 制 元 件 動 作 失 靈 而 引 起 系 統(tǒng) 失 效 系 統(tǒng) 失 效 主 要 有 3 種 模 式 即 突 然 失 效 退 化 失 效 瞬 時 失 效 突 然 失 效 主 要 是 進 入 元 件 的 大 顆 粒 污 染 物 一 般 超 過 100 m 造 成 的 它 通 過 妨 礙 元 件 表 面 的 相 對 運 動 直 至 元 件 卡 死 來 造 成 損 壞 退 化 失 效 是 由 滲 入 運 動 間 隙 的 小 顆 粒 引 起 的 其 特 點 是 系 統(tǒng) 性 能 逐 漸 降 低 顆 粒 破 壞 了 潤 滑 油 膜 并 與 元 件 表 面 相 作 用 通 過 輕 微 形 式 的 疲 勞 造 成 磨 損 直 到 情 況 嚴 重 時 產(chǎn) 生 磨 粒 磨 損 研 究 表 明 當 污 染 等 級 高 時 系 統(tǒng) 工 作 不 到 100 h 就 會 失 效 而 在 特 別 清 潔 的 情 況 下 系 統(tǒng) 工 作 10000 h 性 能 才 會 適 度 降 低 瞬 時 失 效 是 顆 粒 瞬 間 干 擾 元 件 性 能 所 致 另 外 固 體 顆 粒 還 起 著 催 化 劑 的 作 用 并 促 使 油 液 氧 化 導 致 其 性 能 下 降 由 于 固 體 顆 粒 的 存 在 還 增 加 了 油 液 的 熱 容 量 所 以 還 將 影 響 到 周 圍 傳 遞 熱 的 能 力 除 了 固 體 顆 粒 外 液 壓 油 中 的 氣 泡 或 泡 沫 是 一 種 無 形 的 污 染 物 它 可 以 使 油 液 本 身 的 剛 度 減 小 容 積 效 率 減 小 或 可 靠 性 降 低 油 中 的 氣 泡 瞬 時 壓 縮 還 會 使 氣 泡 溫 度 急 劇 升 高 加 速 油 液 的 氧 化 降 低 油 的 潤 滑 性 952003 年 第 9 期 液 壓 與 氣 動 和 加 速 密 封 件 的 老 化 據(jù) 報 道 到 達 允 許 溫 度 上 限 后 每 超 過 10 則 液 壓 油 的 氧 化 速 度 加 快 1 倍 易 形 成 不 溶 解 的 泥 垢 狀 沉 淀 物 這 種 沉 淀 物 會 堵 塞 濾 網(wǎng) 和 液 壓 閥 的 孔 及 通 道 另 一 方 面 又 使 油 液 氣 化 水 分 蒸 發(fā) 液 壓 元 件 因 此 而 受 穴 蝕 破 壞 液 壓 油 的 堵 塞 和 氣 化 使 油 流 不 暢 致 使 熱 量 不 能 及 時 帶 走 散 發(fā) 這 反 過 來 又 進 一 步 加 劇 了 油 液 的 溫 升 造 成 了 惡 性 循 環(huán) 最 終 導 致 故 障 油 液 污 染 會 使 系 統(tǒng) 工 作 不 正 常 常 出 故 障 元 件 磨 損 加 快 壽 命 縮 短 直 至 損 壞 具 體 危 害 如 下 污 染 物 會 加 速 泵 的 運 動 零 件 的 磨 損 導 致 液 壓 裝 置 內(nèi) 泄 漏 增 加 造 成 泵 的 容 積 效 率 降 低 機 械 效 率 降 低 元 件 壽 命 縮 短 動 力 利 用 率 低 下 最 后 導 致 執(zhí) 行 元 件 運 動 減 慢 污 染 物 會 使 閥 的 滑 動 零 件 被 磨 損 控 制 閥 磨 損 則 導 致 執(zhí) 行 機 構(gòu) 定 位 精 度 差 泄 漏 增 加 進 而 導 致 系 統(tǒng) 過 熱 污 染 物 沉 淀 使 滑 閥 粘 結(jié) 從 而 導 致 電 磁 線 圈 失 效 閥 芯 粘 結(jié) 可 能 產(chǎn) 生 大 的 沖 擊 負 載 進 而 損 壞 軟 管 管 件 接 頭 以 及 其 他 部 件 污 染 物 會 使 節(jié) 流 口 和 壓 力 閥 的 阻 尼 孔 時 堵 時 通 引 起 系 統(tǒng) 工 作 壓 力 和 速 度 不 穩(wěn) 定 動 作 不 靈 敏 污 染 物 會 加 速 密 封 件 的 損 壞 和 缸 筒 或 活 塞 桿 負 載 能 力 降 低 還 會 使 缸 的 緩 沖 失 靈 污 染 物 會 把 濾 網(wǎng) 堵 死 使 泵 吸 油 困 難 而 吸 入 空 氣 產(chǎn) 生 噪 聲 并 使 泵 發(fā) 熱 污 染 物 會 把 閥 芯 卡 住 使 閥 動 作 失 靈 造 成 事 故 油 液 混 入 水 分 使 油 變 質(zhì) 這 不 僅 腐 蝕 機 件 和 影 響 聚 氨 脂 橡 膠 密 封 件 的 性 能 同 時 由 于 油 膜 變 化 會 使 工 作 臺 運 行 時 產(chǎn) 生 爬 行 3 控 制 污 染 的 措 施 有 效 地 控 制 液 壓 系 統(tǒng) 中 的 污 染 物 侵 入 和 污 染 物 生 成 是 污 染 控 制 關(guān) 鍵 所 在 如 何 防 止 有 以 下 措 施 1 合 理 設(shè) 置 過 濾 器 要 根 據(jù) 系 統(tǒng) 和 元 件 的 不 同 要 求 分 別 在 泵 的 吸 油 口 壓 力 管 路 泵 的 吸 油 管 路 回 油 管 路 伺 服 閥 或 調(diào) 速 閥 的 進 油 口 等 處 按 照 要 求 的 過 濾 精 度 設(shè) 置 過 濾 器 選 用 過 濾 器 時 還 要 考 慮 納 垢 容 量 在 精 度 相 同 的 情 況 下 應(yīng) 盡 量 選 用 濾 油 面 積 大 的 過 濾 器 這 樣 可 減 少 過 濾 器 濾 芯 更 換 次 數(shù) 和 降 低 外 界 污 染 物 的 侵 入 概 率 在 需 要 時 還 可 增 設(shè) 外 循 環(huán) 過 濾 系 統(tǒng) 此 時 n 可 選 用 大 些 從 而 使 系 統(tǒng) 的 污 染 物 控 制 等 級 得 到 提 高 2 合 理 設(shè) 計 油 箱 油 箱 內(nèi) 部 應(yīng) 裝 設(shè) 濾 網(wǎng) 式 隔 板 油 箱 蓋 要 封 閉 嚴 密 在 油 箱 的 注 油 口 應(yīng) 設(shè) 置 空 氣 濾 清 器 油 箱 蓋 上 部 安 裝 的 元 件 或 管 接 頭 若 有 外 泄 油 不 應(yīng) 讓 這 些 外 泄 油 回 入 油 箱 內(nèi) 使 用 而 應(yīng) 將 廢 油 引 出 處 理 并 及 時 排 除 外 泄 漏 3 嚴 格 控 制 工 作 油 的 溫 度 在 沒 有 特 定 要 求 的 情 況 下 可 優(yōu) 先 考 慮 選 用 體 積 式 調(diào) 速 回 路 此 種 調(diào) 速 回 路 溫 升 小 效 率 高 用 擴 大 油 箱 容 量 和 通 風 自 然 冷 卻 來 緩 解 油 溫 的 升 高 另 外 還 可 采 用 雙 油 箱 結(jié) 構(gòu) 方 案 以 實 現(xiàn) 不 同 溫 升 情 況 下 的 油 溫 調(diào) 節(jié) 當 系 統(tǒng) 功 率 損 失 較 大 發(fā) 熱 量 大 而 結(jié) 構(gòu) 又 不 允 許 有 較 大 的 油 箱 容 量 情 況 下 可 采 用 冷 卻 器 進 行 強 制 冷 卻 4 加 強 液 壓 系 統(tǒng) 的 維 護 保 養(yǎng) 和 管 理 定 期 清 洗 濾 芯 油 箱 管 道 和 元 件 內(nèi) 部 的 污 垢 定 期 更 換 濾 網(wǎng) 油 箱 建 立 液 壓 系 統(tǒng) 一 級 保 養(yǎng) 制 度 通 過 檢 驗 油 質(zhì) 來 確 定 是 否 應(yīng) 該 換 油 因 為 不 同 液 壓 油 的 使 用 壽 命 不 同 同 一 種 液 壓 油 在 不 同 的 設(shè) 備 不 同 的 環(huán) 境 不 同 的 維 護 條 件 下 使 用 期 限 相 差 很 大 常 用 來 檢 測 液 壓 油 污 染 度 的 方 法 有 以 下 幾 種 鐵 譜 分 析 法 此 方 法 無 法 檢 測 非 磁 性 污 染 物 光 譜 分 析 法 此 法 不 能 分 析 大 于 5 m 的 顆 粒 重 量 分 析 法 此 方 法 無 法 核 查 污 染 顆 粒 的 尺 寸 大 小 及 分 布 顯 微 鏡 計 數(shù) 法 可 定 性 地 比 較 固 體 污 染 物 的 尺 寸 大 小 及 分 布 自 動 顆 粒 計 數(shù) 法 可 以 直 接 讀 出 顆 粒 的 大 小 和 分 布 前 面 這 些 方 法 在 某 些 場 合 如 野 外 和 生 產(chǎn) 現(xiàn) 場 就 受 到 限 制 這 些 場 合 可 使 用 便 攜 式 污 染 測 量 儀 來 檢 測 如 DCA 數(shù) 顯 式 污 染 報 警 儀 CM20 測 試 儀 KLOTZ污 染 檢 測 儀 PFC200 顆 粒 計 數(shù) 器 PCM100 污 染 度 檢 測 儀 若 沒 有 這 些 儀 器 則 可 采 用 目 測 法 和 比 色 法 目 測 法 就 是 通 過 看 油 液 的 顏 色 嗅 油 液 的 味 道 摸 油 液 的 光 滑 度 來 估 測 液 壓 油 的 污 染 程 度 比 色 法 是 指 將 一 定 體 積 油 樣 中 的 污 染 物 用 濾 紙 過 濾 出 來 然 后 根 據(jù) 濾 紙 顏 色 來 判 斷 介 質(zhì) 污 染 程 度 具 體 方 法 取 同 數(shù) 量 使 用 油 和 同 號 純 油 各 少 許 分 別 滴 在 濾 紙 上 過 一 定 時 間 后 比 較 兩 種 濾 紙 的 顏 色 從 而 確 定 油 液 污 染 程 度 和 確 定 是 否 換 油 加 強 油 品 管 理 為 保 證 出 庫 油 品 的 質(zhì) 量 必 須 定 期 對 庫 存 油 料 進 行 取 樣 化 驗 新 油 入 庫 時 應(yīng) 化 驗 不 合 格 的 油 品 不 準 入 庫 油 應(yīng) 妥 善 保 管 建 立 液 壓 設(shè) 備 用 油 卡 油 液 轉(zhuǎn) 筒 或 注 入 時 應(yīng) 過 濾 并 注 意 油 桶 注 06 液 壓 與 氣 動 2003 年 第 9 期 油 口 漏 斗 口 等 容 器 的 清 潔 5 設(shè) 計 液 壓 油 污 染 狀 態(tài) 監(jiān) 控 技 術(shù) 對 于 過 濾 精 度 要 求 較 高 的 液 壓 系 統(tǒng) 可 使 用 帶 堵 塞 指 示 信 號 的 過 濾 器 大 型 液 壓 設(shè) 備 或 自 動 線 的 回 油 系 統(tǒng) 可 在 總 回 油 管 路 的 回 油 過 濾 器 前 安 裝 一 個 壓 力 傳 感 器 也 可 在 獨 立 過 濾 系 統(tǒng) 中 加 一 個 壓 力 傳 感 器 由 壓 力 傳 感 器 檢 測 油 液 流 動 和 污 染 情 況 4 結(jié) 束 語 總 之 在 產(chǎn) 品 設(shè) 計 上 應(yīng) 完 善 污 染 控 制 系 統(tǒng) 在 制 造 安 裝 時 加 強 工 藝 控 制 如 對 液 壓 元 件 和 油 路 進 行 嚴 格 的 清 洗 對 油 箱 內(nèi) 表 面 進 行 除 銹 拋 光 刷 涂 防 銹 漆 進 行 防 銹 處 理 這 樣 可 減 少 系 統(tǒng) 被 污 染 的 機 會 產(chǎn) 生 液 壓 油 污 染 的 原 因 有 很 多 液 壓 系 統(tǒng) 被 污 染 后 的 影 響 也 很 大 液 壓 油 在 使 用 過 程 中 又 在 不 斷 產(chǎn) 生 污 染 物 所 以 徹 底 解 決 液 壓 油 污 染 問 題 是 不 可 能 的 但 通 過 采 取 一 些 確 實 可 行 的 方 法 可 控 制 液 壓 油 污 染 使 液 壓 油 的 清 潔 度 保 持 在 一 定 的 等 級 內(nèi) 是 可 行 的 從 而 能 保 證 液 壓 系 統(tǒng) 正 常 工 作 減 小 設(shè) 備 故 障 率 延 長 液 壓 元 件 的 使 用 壽 命 參 考 文 獻 1 史 紀 定 嵇 光 國 液 壓 系 統(tǒng) 故 障 診 斷 與 維 修 技 術(shù) M 北 京 機 械 工 業(yè) 出 版 社 1990 2 管 龍 根 等 油 溫 和 液 壓 系 統(tǒng) 故 障 J 礦 山 機 械 2002 4 3 田 少 民 液 壓 油 污 染 檢 測 技 術(shù) 現(xiàn) 狀 J 工 程 機 械 1999 5 信 息 日 本 流 體 動 力 系 統(tǒng) 學 會 國 際 交 流 委 員 會 擔 當 理 事 真 田 一 志 博 士 就 中 日 交 流 事 宜 訪 問 中 國 日 本 流 體 動 力 系 統(tǒng) 學 會 J FPS 國 際 交 流 委 員 會 主 任 擔 當 理 事 橫 濱 國 立 大 學 助 教 授 真 田 一 志 博 士 于 2003 年 7 月 28 日 至 31 日 對 中 國 進 行 了 為 期 四 天 的 訪 問 雙 方 就 中 日 流 體 傳 動 與 控 制 學 術(shù) 界 的 國 際 交 流 事 宜 進 行 了 誠 摯 友 好 的 會 談 真 田 一 志 博 士 來 訪 期 間 流 體 傳 動 與 控 制 分 會 主 任 委 員 燕 山 大 學 王 益 群 校 長 及 分 會 副 總 干 事 燕 山 大 學 機 械 工 程 學 院 院 長 孔 祥 東 教 授 分 會 副 主 任 委 員 北 京 機 械 工 業(yè) 自 動 化 研 究 所 陳 貞 發(fā) 教 授 和 分 會 副 總 干 事 北 京 機 械 工 業(yè) 自 動 化 研 究 所 趙 曼 琳 高 工 分 會 副 主 任 委 員 浙 江 大 學 流 體 傳 動 及 控 制 國 家 重 點 實 驗 室 主 任 王 慶 豐 教 授 分 會 國 際 交 流 與 合 作 委 員 會 主 任 浙 江 大 學 陳 鷹 教 授 等 分 別 在 秦 皇 島 北 京 和 杭 州 會 見 了 真 田 一 志 博 士 和 榆 次 油 研 公 司 日 方 代 表 蕭 欣 志 副 總 經(jīng) 理 7 月 28 日 在 分 會 秘 書 處 陳 貞 發(fā) 教 授 和 趙 曼 琳 高 工 與 日 本 客 人 會 談 中 日 雙 方 分 別 介 紹 了 兩 國 學 會 的 工 作 及 發(fā) 展 情 況 共 同 表 示 希 望 通 過 交 流 加 強 合 作 促 進 兩 國 液 壓 行 業(yè) 的 發(fā) 展 在 京 活 動 期 間 客 人 們 參 觀 了 北 京 機 械 工 業(yè) 自 動 化 所 液 壓 中 心 實 驗 室 和 機 器 人 中 心 真 田 一 志 博 士 于 7 月 29 日 專 程 到 燕 山 大 學 拜 會 了 分 會 主 任 委 員 燕 山 大 學 王 益 群 校 長 并 轉(zhuǎn) 達 了 日 本 流 體 動 力 系 統(tǒng) 學 會 會 長 佐 藤 三 祿 教 授 給 分 會 的 來 信 王 益 群 主 任 委 員 對 日 本 流 體 動 力 學 會 會 長 的 來 函 作 了 書 面 答 復 請 真 田 博 士 轉(zhuǎn) 遞 王 益 群 主 任 委 員 對 日 方 提 出 的 交 流 建 議 表 示 贊 同 并 表 示 希 望 通 過 多 種 交 流 形 式 促 進 行 業(yè) 進 步 與 發(fā) 展 蕭 欣 志 副 總 經(jīng) 理 分 會 副 總 干 事 趙 曼 琳 孔 祥 東 會 見 時 在 座 會 見 后 在 王 益 群 校 長 和 孔 祥 東 院 長 的 陪 同 下 參 觀 了 燕 山 大 學 流 體 傳 動 及 控 制 實 驗 室 真 田 一 志 博 士 一 行 于 7 月 30 日 抵 達 杭 州 對 浙 江 大 學 進 行 參 觀 訪 問 同 時 就 日 本 J FPS 邀 請 中 國 青 年 科 學 家 赴 日 進 行 學 術(shù) 交 流 的 具 體 事 宜 與 浙 江 大 學 陳 鷹 教 授 交 換 了 意 見 雙 方 明 確 表 示 日 方 提 出 的 這 一 交 流 形 式 有 利 于 促 進 兩 國 之 間 在 流 體 傳 動 及 控 制 領(lǐng) 域 的 交 流 與 合 作 中 方 愿 意 接 受 邀 請 同 時 根 據(jù) 平 等 互 利 原 則 中 國 方 面 也 邀 請 一 名 日 本 年 輕 有 為 的 青 年 科 學 家 于 2004 年 11 月 在 廣 州 召 開 的 全 國 第 三 屆 流 體 傳 動 及 控 制 學 術(shù) 會 議 期 間 訪 問 中 國 并 進 行 學 術(shù) 交 流 真 田 一 志 博 士 與 流 控 分 會 即 將 派 遣 的 第 一 位 中 國 青 年 學 者 人 選 分 會 副 主 任 委 員 王 慶 豐 教 授 具 體 洽 談 了 赴 日 進 行 交 流 講 學 事 宜 王 慶 豐 教 授 向 客 人 介 紹 了 浙 江 大 學 流 體 傳 動 及 控 制 國 家 重 點 實 驗 室 及 其 開 展 的 科 學 研 究 項 目 情 況 真 田 一 志 博 士 對 此 次 中 國 之 行 非 常 滿 意 達 到 了 預(yù) 期 的 目 的 訪 問 圓 滿 成 功 趙 曼 琳 供 稿 162003 年 第 9 期 液 壓 與 氣 動