液壓油污染原因、危害及如何防治
本文簡介了液壓油污染的原因、危害、防止及相關(guān)標(biāo)準
液壓系統(tǒng)的故障至少有75%以上是由于液壓油的污染所造成的。液壓油的污染使液壓系統(tǒng)產(chǎn)生故障或損壞的形式有以下幾種類型：
1）性能不穩(wěn)定 2）性能惡化 3）元件損壞
液壓油被污染會大大降低了液壓系統(tǒng)工作的可靠性和壽命，耗費油液造成經(jīng)濟損失。因此，了解與研究油液污染的原因，對油液污染加以控制是十分必要的。
1.液壓油污染的原因
液壓油的污染主要是由外部原因和內(nèi)部原因造成的。
外部原因是指固體雜質(zhì)、水分、其它油類及空氣等進入系統(tǒng)。
內(nèi)部原因是指除了原有的新油液帶來的污染外，在使用過程中運動的零件磨損和液壓油的物理化學(xué)性能的變化。
由于雜質(zhì)侵入液壓油的方式不同，液壓油的污染可分為三種類型，如表1所列： 表1
| 污染類型 | 污染原因 |
| 潛在污染 | 1.自制件中殘存的污染物 2.外購件中潛伏的污染物 |
| 侵入污染 | 1. 裝配時侵入了污染物 2. 使用過程侵入了污染物 3. 液壓油帶入了污染物 4. 修理時侵入了污染物 |
| 再生污染 | 1. 零件磨損產(chǎn)生的污染物 2. 液壓油發(fā)生物理和化學(xué)變化的生成物及衍生物 |
1.1潛在污染
自制的零件在加工、裝配、試驗、貯存、運輸?shù)冗^程中，鑄造型砂、切屑、磨料、焊渣、銹片、涂料細片、橡膠碎塊及灰塵等有害物質(zhì)在液壓系統(tǒng)開始工作之前，就已潛伏在系統(tǒng)中，同樣，在外購件中也會潛伏著上述污染物。
1.2侵入污染
液壓系統(tǒng)在工作過程中，外來污染物（如灰塵、潮氣、異種油等）可經(jīng)油箱通氣孔和加油口侵入系統(tǒng)，如通過往復(fù)運動的活塞桿、注入系統(tǒng)中的油液、油箱中流動的空氣、濺落或凝結(jié)的水滴、流回油箱中的漏油等使污染物侵入系統(tǒng)中，造成污染。
一般認為，新購進的液壓油是清潔的。其實不然，如容器的漆料和鍍層、注油軟管的橡膠、以及大氣中的灰塵等均可進入油液。經(jīng)實驗測定新購進的液壓油，用100目銅絲網(wǎng)過濾后取樣測定，每100mL油液中有5μm以上的顆粒物3萬至5萬個。這樣的油僅能用于一般的液壓系統(tǒng)，不能用于液壓伺服控制系統(tǒng)。
如用手工加油，將會使系統(tǒng)污染增加4-7倍。同時在裝配、修理時，容易使灰塵、棉絨等侵入液壓系統(tǒng)中。
1.3 再生污染
再生污染是指液壓油在液壓系統(tǒng)工作中生存的污染物。如零件的殘銹、剝落的漆片、運動件和密封材料的磨損顆粒、過濾材料脫落的顆?；蚶w維等。
液壓油發(fā)生物理、化學(xué)、生物變化的生成物，使金屬腐蝕產(chǎn)生顆粒銹片等均可造成再生污染。液壓油在高溫高壓作用下，由于水分、空氣、銅、鐵等介質(zhì)作用而生成氧化物、樹脂油垢等污染物。
普洛帝服務(wù)中心 PLD-0201液壓油顆粒度檢測儀
2. 液壓油污染的危害
污染是液壓系統(tǒng)的主要危害，污染物混入液壓系統(tǒng)后會加速零件的磨損、研傷燒傷甚至破壞，引起液壓元件性能早期下降，液壓系統(tǒng)產(chǎn)生故障。由此可見，污染造成的后果是嚴重的。其危害有：
2.1 對系統(tǒng)工作性能的影響
由于液壓油中的污染物部分或全部堵塞了液壓元件的節(jié)流孔或縫隙，就改變了液壓系統(tǒng)的工作性能，引起動作失調(diào)，甚至系統(tǒng)*失靈。如壓力閥的壓力產(chǎn)生隨機漂移。當(dāng)污染物顆粒嵌入閥芯滑動面間，使移動阻力增大，反應(yīng)遲鈍，動態(tài)響應(yīng)速度變慢，嚴重時閥芯被卡牢。
在液壓油固體污染物中，金屬顆粒約占75% ，塵埃約占15% ，其他雜質(zhì)如氧化物、纖維、樹脂等約占10% 。磨損使閥的泄漏增加，造成控制閥流量放大系數(shù)及控制靈敏度下降，使泵、馬達、液壓油缸的容積效率降低，控制系統(tǒng)剛性減小等。
2.2 對液壓元件的影響
液壓元件工作性能的下降與顆粒污染物的數(shù)量、大小、形狀、密度和硬度等有關(guān)。其中數(shù)量、大小、硬度起主要作用。
液壓油中固體顆粒污染物使泵的運動件表面磨損加劇，刮傷、咬死，泵的效率降低，故障頻繁壽命縮短。如某注塑機的葉片泵產(chǎn)生噪聲大、溫升高和壓力波動大等故障。經(jīng)分解檢查，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子端面、配油盤磨損嚴重，定子工作面則*磨壞。
閥類元件的共同特點是閥芯和閥體配合精密，間隙很小，帶有硬度的固體顆粒物一旦嵌入滑動面中，使閥芯移動困難或卡牢，磨損加劇閥口密封被破壞而產(chǎn)生故障。伺服閥污染敏感性試驗表明：每100mL油液中，直徑1- 5μm的顆粒超過25-500萬個時，伺服閥將*失去功能。
液壓油中固體顆粒污染物會加速液壓油缸密封裝置的損壞，使缸運動表面拉傷、磨損、導(dǎo)致內(nèi)外泄漏增加，推力不足或動作不穩(wěn)定，爬行、速度下降，產(chǎn)生異常的響聲與振動等故障。
液壓油污染到一定的程度后，會引起濾油器網(wǎng)眼堵塞，液壓泵吸油困難而產(chǎn)生氣蝕、振動和噪聲。堵塞嚴重時，會因壓力降過大而將濾網(wǎng)擊穿，*喪失過濾作用，造成惡性循環(huán)。
3.液壓油油劣化變質(zhì)對元件的影響
液壓油劣化變質(zhì)后粘度和防銹性能降低，油液乳化，消泡性降低，低溫流動性變差，有效使用時間縮短。引起液壓油變質(zhì)的原因很多，如蒸發(fā)、氧化、污染、混入異種油等。其中氧化是主要的因素，而節(jié)流口棱邊發(fā)熱，工作油溫太高是液壓油氧化的重要原因。系統(tǒng)工作油溫達到65OC以上時，液壓油的氧化速度加快。油溫每增加10OC ，氧化作用增加一倍。另外油中混入水分或異種油都會引起油液變質(zhì)。
變質(zhì)后的液壓油對元件的機械效率、容積效率等性能以及壽命等都有很大影響。例如，褐色膠狀懸浮物會把節(jié)流（阻尼）孔堵死或使閥芯膠著，使動作失靈。
4.液壓油的污染控制途徑
4.1減少潛伏的污染
1）嚴格檢查元件的清潔度。包括：泵、閥、液壓缸、高壓軟管等外購件，必須向供貨商提出明確要求，在運輸和保管過程中，所有的油口都必須加蓋密封，防止污物侵入。
2）裝配前所有的元件和輔件必須仔細清洗，清洗干凈后，用塑料膠帶封閉所有油口。
3）加強液壓油的管理，液壓油進廠必須進行取樣檢驗，檢驗合格的油還需再過濾，才能注入油箱。
4.2 防止侵入污染
1）防止環(huán)境污染，裝配車間要遠離有灰塵作業(yè)的環(huán)境，有條件的裝配車間能充壓，使室內(nèi)壓力略高于室外，以防止大氣中的顆粒物污染。
2）采用“濕加工，干裝配”法。所有零件裝配前都要進行清洗，然后用壓縮空氣吹干，再進行裝配。
3）液壓元件要進行臺架試驗。要進行加載、高壓跑合和清洗。在試驗臺液壓系統(tǒng)中，應(yīng)設(shè)多級過濾，勤清洗，當(dāng)液壓油超過使用界*，應(yīng)及時換油。
4.3 防止再生污染
再生污染是液壓油在系統(tǒng)工作過程中生成的污染，主要有運動副磨損的微粒、零件的殘銹、駁落的漆片和液壓油變質(zhì)等。為有效防止再生污染，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臑V油器。
4.4 液壓油變質(zhì)的控制
由于液壓油變質(zhì)所引起的故障和控制措施，如表2-表8：
表2：粘度變化引起的故障
| 粘度 | 故障現(xiàn)象 | 原因 | 控制措施 |
| 粘 度 變 低 | 泵有噪聲，排油量不足，產(chǎn)生異常磨損 | 油溫控制不嚴，油溫上升 | 采取冷卻措施或檢修冷卻系統(tǒng) |
| 內(nèi)泄漏增加，執(zhí)行元件動作不正常 | 元件標(biāo)準與使用的粘度不符或油的粘度不符 | 更換液壓油或元件 |
| 壓力閥工作不穩(wěn)定，壓力表指針振擺 | 油的粘度不適宜 | 換油 |
| 潤滑不良，運動面產(chǎn)生不正常磨損 | 油的粘度不適宜 | 換油 |
| 粘 度 變 高 | 泵吸油不良、卡住 | 粘度選擇不當(dāng) | 換油使粘度下降 |
| 泵吸油阻力增大產(chǎn)生氣蝕 | 油溫太低 | 配置低溫時的加熱器 |
| 濾油阻力增大而引起故障 | 油溫控制不良 | 修理油溫控制裝置 |
| 配管阻抗引起壓力損失，使輸出壓力降低 | 標(biāo)準元件使用了高粘度的油液 | 更換元件或更換低粘度的油液 |
| 控制閥的動作滯后或動作不良 | 使用的油液粘度不當(dāng) | 更換液壓油或元件 |
表3：防銹性能變化引起的故障
| 故障現(xiàn)象 | 原因 | 控制措施 |
| 潤滑部分生銹，控制閥動作不靈 | 防銹性能差的油中混有水 | 更換防銹性能好的液壓油 |
| 脫銹，失去防銹能力 | 油中含水超過規(guī)定 | 采取措施，防止水混入油中 |
| 因生銹的顆粒使元件動作不良、甚至發(fā)生傷痕 | 從開始發(fā)生逐漸發(fā)展惡化 | 進行清洗和防銹處理 |
| 其它金屬的腐蝕（銅、鋁、鐵） | 添加劑的影響 | 檢查工作油的成分 |
| 隨著氣蝕發(fā)生腐蝕 | 工作油劣化，油中混入腐蝕物 | 防止油質(zhì)劣化 |
| 過濾器、冷卻器有局部腐蝕 | 油中混入水分而發(fā)生腐蝕 | 定期清洗或更換過濾器，檢修冷卻器，不得有滲漏現(xiàn)象 |
表4：消泡性能變化引起的故障
| 故障現(xiàn)象 | 原因 | 控制措施 |
| 油箱中油液發(fā)生氣泡，消泡作用不良 | 消泡劑已耗完，吸油管進氣，油面過低 | 換油，檢修吸油管或注油 |
| 吸油口氣泡產(chǎn)生氣蝕 | 工作油的性能不好 | 改進油箱或重新設(shè)計 |
| 執(zhí)行元件抖動，動作不良且滯后 | 工作油消泡性失效 | 更換液壓油 |
普洛帝服務(wù)中心 PLD-0201液壓油顆粒度檢測儀
表5：抗乳化性能變化引起的故障
| 故障現(xiàn)象 | 原因 | 控制措施 |
| 油液中水分過多而生繡 | 工作油的性質(zhì)劣化 | 更換抗乳化性能好的工作油 |
| 工作油的劣化變質(zhì)較快 | 油劣化、抗乳化性能惡化、油水分離性能低 | 更換液壓油 |
| 泵、閥等元件因水分而發(fā)生腐蝕和點蝕 | 同上 | 同上 |
表6：潤滑性能破壞后引起的故障
| 故障現(xiàn)象 | 原因 | 控制措施 |
| 元件磨損增加、壽命及性能降低 | 工作油劣化，混入了雜質(zhì)污染 | 更換液壓油 |
| 執(zhí)行件（缸與馬達）壽命及性能降低 | 粘度下降，污染增加 | 更換液壓油 |
| 泵與馬達處于邊緣潤滑狀態(tài)，磨損增加。出現(xiàn)表面硬性劃傷疲勞性剝落，活性物質(zhì)引起的腐蝕性摩擦 | 油膜過薄或不能形成，介質(zhì)的性質(zhì)變化 | 選用較好的液壓油，注意其潤滑及啟動過程增加潤滑劑 |
表7：液壓油污染度變化引起的故障
| 故障現(xiàn)象 | 原因 | 控制措施 |
| 泵出現(xiàn)異常磨損、粘附或被卡住 | 裝配時元件及管內(nèi)的附著物脫落，元件磨損，塵埃進入 | 注意清洗，安裝和密封，定期抽樣檢查，加強過濾 |
| 控制壓力閥、流量調(diào)節(jié)閥及伺服閥動作性能不良 | 運行中由外部混入雜質(zhì)污染 | 注意環(huán)境污染加強密封和維護或重新研究裝置 |
| 過濾器堵得較快 | 潤滑部分的磨損微粒 | 有效地使用過濾器、清洗、檢查 |
表8：劣化及低溫流動性變化引起的故障
| 性質(zhì) | 故障現(xiàn)象 | 原因 | 控制措施 |
| 劣 化 | 元件動作不良 | 高溫下使用，油液產(chǎn)生氧化 | 避免在60OC以上的高溫下使用 |
| 元件金屬表面被腐蝕 | 水力、金屬微粒等雜質(zhì)加速劣化 | 清除雜質(zhì)污染 |
| 因防銹性、抗乳化性降低而產(chǎn)生故障 | 局部溫升過高 | 禁止局部加熱或局部冷卻 |
| 低 溫 流 動 性 | 低于流動點時，無良好的流動性 | 工作油液的性質(zhì)不好，添加劑不合適 | 正確選擇工作油和添加劑 |
總之，油液的污染會給系統(tǒng)造成多方面的故障。目前，國內(nèi)外對控制油的污染非常重視，從多方面采取措施，制定了污染度的標(biāo)準和等級，開發(fā)了相應(yīng)的儀器和新型濾油器，使伺服閥的壽命提高了數(shù)倍。為防止侵入性污染，開發(fā)了密閉式油箱，在油箱中裝特殊的永磁體，以吸收混入油中的鐵粉雜質(zhì)。
普洛帝服務(wù)中心提供
PLD-0201液壓油顆粒度檢測儀
5.液壓油污染標(biāo)準
液壓油的污染程度及能否使用，必須有一個標(biāo)準和檢驗方法。目前，我國尚未發(fā)布油液污染度的國家標(biāo)準。上多采用NAS“美國宇航標(biāo)準分級”和ISO“標(biāo)準化組織”發(fā)布的污染度標(biāo)準。
液壓油的污染用污染度等級來表示，它是指單位體積工作介質(zhì)中固體顆粒污染物的含量，即工作介質(zhì)中所含固體顆粒的濃度。為了定量描述和評價工作介質(zhì)的污染程度，現(xiàn)將標(biāo)準化組織ISO4406標(biāo)準中規(guī)定的污染度等級標(biāo)準列表如下，見表9：
表9：ISO4406污染度等級標(biāo)準
| 等級 代號 | 顆粒數(shù)/每毫升 | 等級 代號 | 顆粒數(shù)/每毫升 |
| 大于 | 上限值 | 大于 | 上限值 |
| 24 | 80000 | 160000 | 11 | 10 | 20 |
| 23 | 40000 | 80000 | 10 | 5 | 10 |
| 22 | 20000 | 40000 | 9 | 2.5 | 5 |
| 21 | 10000 | 20000 | 8 | 1.3 | 2.5 |
| 20 | 5000 | 10000 | 7 | 0.64 | 1.3 |
| 19 | 2500 | 5000 | 6 | 0.32 | 0.64 |
| 18 | 1300 | 2500 | 5 | 0.16 | 0.32 |
| 17 | 640 | 1300 | 4 | 0.08 | 0.16 |
| 16 | 320 | 640 | 3 | 0.04 | 0.08 |
| 15 | 160 | 320 | 2 | 0.02 | 0.04 |
| 14 | 80 | 160 | 1 | 0.01 | 0.02 |
| 13 | 40 | 80 | 0 | 0.005 | 0.01 |
| 12 | 20 | 40 | 0.9 | 0.0025 | 0.005 |
由表9可知，ISO4406規(guī)定的污染度等級，根據(jù)顆粒濃度的大小共分為26個等級，顆粒濃度愈大等級代碼數(shù)愈大。
ISO4406規(guī)定工作介質(zhì)的污染度，用兩組等級代碼及中間一條斜線組成，前面一組代碼代表1毫升（mL）工作介質(zhì)中尺寸不小于5微米（μm）的顆粒數(shù)等級，后面一組代碼代表1毫升（mL）工作介質(zhì)中尺寸不小于15微米（μm）的顆粒數(shù)等級。
例如：污染度等級代碼為18/15的液壓油，它表示該液壓油每毫升內(nèi)不小于5微米（μm）的顆粒數(shù)在1300 – 2500之間，不小于15微米（μm）的顆粒數(shù)在160 – 320之間。
為了嚴格和有效控制液壓系統(tǒng)的清潔度，以保證液壓系統(tǒng)的工作可靠性和液壓元件的使用壽命，國家相關(guān)行業(yè)制定了典型液壓元件和液壓系統(tǒng)清潔度等級要求，見表10。
表10典型液壓元件清潔度等級
| 液壓元件類型 | 優(yōu)等品 | 一等品 | 合格品 |
| 各種類型液壓泵 | 16/13 | 18/15 | 19/16 |
| 一般液壓閥 | 16/13 | 18/15 | 19/16 |
| 伺服閥 | 13/10 | 14/11 | 15/12 |
| 比例控制閥 | 14/11 | 15/12 | 16/13 |
| 液壓馬達 | 16/13 | 18/15 | 19/16 |
| 活塞缸和柱塞缸 | 16/13 | 18/15 | 19/16 |
| 擺動缸 | 17/14 | 19/16 | 20/17 |
| 液壓蓄能器 | 16/13 | 18/15 | 19/16 |
普洛帝服務(wù)中心 PLD-0201液壓油顆粒度檢測儀
6.液壓油污染的檢測方法
1）血球計數(shù)法
這是一種比較經(jīng)濟的測定方法，一般只需測四次，準確度可達95% 以上。測定值按NAS1638或ISO4406污染度標(biāo)準，確定污染度級別。
2）重量法
用每100ml油液中允許的顆粒重量表示，即（mg/100ml）。測定的方法是將100ml的油，經(jīng)0.45μm孔徑的薄膜過濾，然后烘干，用天平秤出薄膜的增量部分，再根據(jù)NAS1638污染度標(biāo)準，確定污染度級別。
表11 NAS1638污染度標(biāo)準
| 等級 | 100 | 101 | 102 | 103 | 104 | 105 | 106 | 107 | 108 |
| mg/100ml | 0.02 | 0.05 | 0.10 | 0.30 | 0.50 | 0.70 | 1.0 | 2.0 | 4.0 |
3）液壓油污染的現(xiàn)場檢測
表12 液壓油污染程度的判別與處理措施
| 外觀 | 氣味 | 狀態(tài) | 處理措施 |
| 顏色透明 | 正常 | 良 | 照常使用 |
| 透明但顏色變淡 | 正常 | 混入別種油液 | 檢查粘度若符合要求可繼續(xù)使用 |
| 變成乳白色 | 正常 | 混入空氣和水 | 分離除掉水分，或半或全換油 |
| 變成黑褐色 | 有臭味 | 氧化變質(zhì) | 全部換油 |
| 透明而有小黑點 | 正常 | 混入雜質(zhì) | 過濾后使用或換油 |
| 透明而閃光 | 正常 | 混入金屬粉末 | 過濾或換油 |
4）自動顆粒計數(shù)法
此方法具有簡便、快速、準確等優(yōu)點，故獲得廣泛的應(yīng)用。普洛帝的PLD-0201液壓油顆粒度檢測儀具有比較完整的功能，除了自動取樣器、多種規(guī)格的傳感器、PLD0201主機和自動打印機等配套設(shè)施。PLD0201可滿足的標(biāo)準有：NAS1638和ISO4406、GJB420、GJB380、DLT1096、GB/T18854基本上可以滿足一般使用油液污染度檢驗時，對液壓油清潔度的要求。
除上述檢測方法外，還有顯微鏡顆粒計數(shù)法、鐵譜分析法等。
本資料由普洛帝技術(shù)中心提供
如有技術(shù)問題或其他意見可電詢
