液压油污染原因、危害及如何防治

本文简介了液压油污染的原因、危害、防止及相关标准

液压系统的故障至少有75%以上是由于液压油的污染所造成的。液压油的污染使液压系统产生故障或损坏的形式有以下几种类型：

1）性能不稳定      2）性能恶化       3）元件损坏

液压油被污染会大大降低了液压系统工作的可靠性和寿命，耗费油液造成经济损失。因此，了解与研究油液污染的原因，对油液污染加以控制是十分必要的。

1.液压油污染的原因

   液压油的污染主要是由外部原因和内部原因造成的。

外部原因是指固体杂质、水分、其它油类及空气等进入系统。

内部原因是指除了原有的新油液带来的污染外，在使用过程中运动的零件磨损和液压油的物理化学性能的变化。

   由于杂质侵入液压油的方式不同，液压油的污染可分为三种类型，如表1所列：                  表1

1.1潜在污染

自制的零件在加工、装配、试验、贮存、运输等过程中，铸造型砂、切屑、磨料、焊渣、锈片、涂料细片、橡胶碎块及灰尘等有害物质在液压系统开始工作之前，就已潜伏在系统中，同样，在外购件中也会潜伏着上述污染物。

1.2侵入污染

液压系统在工作过程中，外来污染物（如灰尘、潮气、异种油等）可经油箱通气孔和加油口侵入系统，如通过往复运动的活塞杆、注入系统中的油液、油箱中流动的空气、溅落或凝结的水滴、流回油箱中的漏油等使污染物侵入系统中，造成污染。

一般认为，新购进的液压油是清洁的。其实不然，如容器的漆料和镀层、注油软管的橡胶、以及大气中的灰尘等均可进入油液。经实验测定新购进的液压油，用100目铜丝网过滤后取样测定，每100mL油液中有5μm以上的颗粒物3万至5万个。这样的油仅能用于一般的液压系统，不能用于液压伺服控制系统。

如用手工加油，将会使系统污染增加4-7倍。同时在装配、修理时，容易使灰尘、棉绒等侵入液压系统中。          

1.3 再生污染

再生污染是指液压油在液压系统工作中生存的污染物。如零件的残锈、剥落的漆片、运动件和密封材料的磨损颗粒、过滤材料脱落的颗粒或纤维等。

液压油发生物理、化学、生物变化的生成物，使金属腐蚀产生颗粒锈片等均可造成再生污染。液压油在高温高压作用下，由于水分、空气、铜、铁等介质作用而生成氧化物、树脂油垢等污染物。

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2. 液压油污染的危害

污染是液压系统的主要危害，污染物混入液压系统后会加速零件的磨损、研伤烧伤甚至破坏，引起液压元件性能早期下降，液压系统产生故障。由此可见，污染造成的后果是严重的。其危害有：

2.1 对系统工作性能的影响

由于液压油中的污染物部分或全部堵塞了液压元件的节流孔或缝隙，就改变了液压系统的工作性能，引起动作失调，甚至系统*失灵。如压力阀的压力产生随机漂移。当污染物颗粒嵌入阀芯滑动面间，使移动阻力增大，反应迟钝，动态响应速度变慢，严重时阀芯被卡牢。

在液压油固体污染物中，金属颗粒约占75% ，尘埃约占15% ，其他杂质如氧化物、纤维、树脂等约占10% 。磨损使阀的泄漏增加，造成控制阀流量放大系数及控制灵敏度下降，使泵、马达、液压油缸的容积效率降低，控制系统刚性减小等。

2.2 对液压元件的影响

液压元件工作性能的下降与颗粒污染物的数量、大小、形状、密度和硬度等有关。其中数量、大小、硬度起主要作用。

液压油中固体颗粒污染物使泵的运动件表面磨损加剧，刮伤、咬死，泵的效率降低，故障频繁寿命缩短。如某注塑机的叶片泵产生噪声大、温升高和压力波动大等故障。经分解检查，发现转子端面、配油盘磨损严重，定子工作面则*磨坏。

阀类元件的共同特点是阀芯和阀体配合精密，间隙很小，带有硬度的固体颗粒物一旦嵌入滑动面中，使阀芯移动困难或卡牢，磨损加剧阀口密封被破坏而产生故障。伺服阀污染敏感性试验表明：每100mL油液中，直径1- 5μm的颗粒超过25-500万个时，伺服阀将*失去功能。

液压油中固体颗粒污染物会加速液压油缸密封装置的损坏，使缸运动表面拉伤、磨损、导致内外泄漏增加，推力不足或动作不稳定，爬行、速度下降，产生异常的响声与振动等故障。

液压油污染到一定的程度后，会引起滤油器网眼堵塞，液压泵吸油困难而产生气蚀、振动和噪声。堵塞严重时，会因压力降过大而将滤网击穿，*丧失过滤作用，造成恶性循环。

3.液压油油劣化变质对元件的影响

   液压油劣化变质后粘度和防锈性能降低，油液乳化，消泡性降低，低温流动性变差，有效使用时间缩短。引起液压油变质的原因很多，如蒸发、氧化、污染、混入异种油等。其中氧化是主要的因素，而节流口棱边发热，工作油温太高是液压油氧化的重要原因。系统工作油温达到65OC以上时，液压油的氧化速度加快。油温每增加10OC ，氧化作用增加一倍。另外油中混入水分或异种油都会引起油液变质。

   变质后的液压油对元件的机械效率、容积效率等性能以及寿命等都有很大影响。例如，褐色胶状悬浮物会把节流（阻尼）孔堵死或使阀芯胶着，使动作失灵。

4.液压油的污染控制途径

4.1减少潜伏的污染

1）严格检查元件的清洁度。包括：泵、阀、液压缸、高压软管等外购件，必须向供货商提出明确要求，在运输和保管过程中，所有的油口都必须加盖密封，防止污物侵入。

2）装配前所有的元件和辅件必须仔细清洗，清洗干净后，用塑料胶带封闭所有油口。

3）加强液压油的管理，液压油进厂必须进行取样检验，检验合格的油还需再过滤，才能注入油箱。

4.2 防止侵入污染

1）防止环境污染，装配车间要远离有灰尘作业的环境，有条件的装配车间能充压，使室内压力略高于室外，以防止大气中的颗粒物污染。

2）采用“湿加工，干装配”法。所有零件装配前都要进行清洗，然后用压缩空气吹干，再进行装配。

3）液压元件要进行台架试验。要进行加载、高压跑合和清洗。在试验台液压系统中，应设多级过滤，勤清洗，当液压油超过使用界*，应及时换油。

4.3 防止再生污染

再生污染是液压油在系统工作过程中生成的污染，主要有运动副磨损的微粒、零件的残锈、驳落的漆片和液压油变质等。为有效防止再生污染，应选择适当的滤油器。

4.4 液压油变质的控制

   由于液压油变质所引起的故障和控制措施，如表2-表8：

表2：粘度变化引起的故障

表3：防锈性能变化引起的故障

 表4：消泡性能变化引起的故障

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                        表5：抗乳化性能变化引起的故障

 表6：润滑性能破坏后引起的故障

表7：液压油污染度变化引起的故障

 表8：劣化及低温流动性变化引起的故障

总之，油液的污染会给系统造成多方面的故障。目前，国内外对控制油的污染非常重视，从多方面采取措施，制定了污染度的标准和等级，开发了相应的仪器和新型滤油器，使伺服阀的寿命提高了数倍。为防止侵入性污染，开发了密闭式油箱，在油箱中装特殊的永磁体，以吸收混入油中的铁粉杂质。

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5.液压油污染标准

    液压油的污染程度及能否使用，必须有一个标准和检验方法。目前，我国尚未发布油液污染度的国家标准。上多采用NAS“美国宇航标准分级”和ISO“标准化组织”发布的污染度标准。

液压油的污染用污染度等级来表示，它是指单位体积工作介质中固体颗粒污染物的含量，即工作介质中所含固体颗粒的浓度。为了定量描述和评价工作介质的污染程度，现将标准化组织ISO4406标准中规定的污染度等级标准列表如下，见表9： 

                           表9：ISO4406污染度等级标准

 由表9可知，ISO4406规定的污染度等级，根据颗粒浓度的大小共分为26个等级，颗粒浓度愈大等级代码数愈大。

ISO4406规定工作介质的污染度，用两组等级代码及中间一条斜线组成，前面一组代码代表1毫升（mL）工作介质中尺寸不小于5微米（μm）的颗粒数等级，后面一组代码代表1毫升（mL）工作介质中尺寸不小于15微米（μm）的颗粒数等级。

例如：污染度等级代码为18/15的液压油，它表示该液压油每毫升内不小于5微米（μm）的颗粒数在1300 – 2500之间，不小于15微米（μm）的颗粒数在160 – 320之间。

为了严格和有效控制液压系统的清洁度，以保证液压系统的工作可靠性和液压元件的使用寿命，国家相关行业制定了典型液压元件和液压系统清洁度等级要求，见表10。

表10典型液压元件清洁度等级

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 6.液压油污染的检测方法

1）血球计数法

   这是一种比较经济的测定方法，一般只需测四次，准确度可达95% 以上。测定值按NAS1638或ISO4406污染度标准，确定污染度级别。

2）重量法

   用每100ml油液中允许的颗粒重量表示，即（mg/100ml）。测定的方法是将100ml的油，经0.45μm孔径的薄膜过滤，然后烘干，用天平秤出薄膜的增量部分，再根据NAS1638污染度标准，确定污染度级别。

                            表11 NAS1638污染度标准

3）液压油污染的现场检测

                 表12 液压油污染程度的判别与处理措施

4）自动颗粒计数法

   此方法具有简便、快速、准确等优点，故获得广泛的应用。普洛帝的PLD-0201液压油颗粒度检测仪具有比较完整的功能，除了自动取样器、多种规格的传感器、PLD0201主机和自动打印机等配套设施。PLD0201可满足的标准有：NAS1638和ISO4406、GJB420、GJB380、DLT1096、GB/T18854基本上可以满足一般使用油液污染度检验时，对液压油清洁度的要求。

   除上述检测方法外，还有显微镜颗粒计数法、铁谱分析法等。

 本资料由普洛帝技术中心提供

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