工程鉆機(jī)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(rèn)為，新購進(jìn)的液壓油是清潔的，其實(shí)這種認(rèn)識(shí)是錯(cuò)誤的。大部分用戶購進(jìn)的液壓油，在運(yùn)輸過程中由于容器本身的不清潔以及轉(zhuǎn)運(yùn)過程中密封不嚴(yán)等問題，很容易造成污染。對(duì)新購進(jìn)液壓油進(jìn)行抽樣檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，其污染度大于NAS11級(jí)，遠(yuǎn)不能滿足液壓系統(tǒng)對(duì)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(shí)被打開的密封件、泵和馬達(dá)的軸等處侵入系統(tǒng)。工程鉆機(jī)在野外施工，在使用中要特別注意防塵。

(3)內(nèi)部生成的污染物

元件在加工、裝配、調(diào)試、包裝、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和安裝等環(huán)節(jié)中殘留的污染物，當(dāng)然這些過程無法避免，但生成的污染物應(yīng)降到最低，特種元件的裝配和調(diào)試均需在潔凈室內(nèi)進(jìn)行。

(4)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的污染物

液壓系統(tǒng)在工作過程中不斷產(chǎn)生金屬和密封材料的磨損磨粒，過濾材料剝落的顆?；蚶w維，剝落的油漆碎片，油液變質(zhì)后產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)使金屬腐蝕而出現(xiàn)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(dòng)作失調(diào)

污染是液壓系統(tǒng)產(chǎn)生故障的主要原因之一。在液壓系統(tǒng)用的各種泵、閥、馬達(dá)類元件中，相對(duì)運(yùn)動(dòng)件之間都有嚴(yán)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(huì)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(jìn)入閥芯與閥體或柱塞與缸體的配合間隙，就會(huì)劃傷配合表面，泄漏增加，動(dòng)態(tài)響應(yīng)變差，元件失效，甚至使整個(gè)系統(tǒng)失靈。污染物還會(huì)黏著堵塞濾油器網(wǎng)眼，使泵吸空，產(chǎn)生氣蝕、振動(dòng)和噪聲。

(2)污染使油液變質(zhì)。油液變質(zhì)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(hào)不同的油等都會(huì)引起油液變質(zhì)。變質(zhì)的液壓油，性能變差，還會(huì)影響元件的性能和壽命。

(3)污染造成設(shè)備停機(jī)和經(jīng)濟(jì)損失

污染使液壓系統(tǒng)產(chǎn)生故障甚至停機(jī)、元件報(bào)廢，大量補(bǔ)充和報(bào)廢油液，將造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)有關(guān)資料，國(guó)內(nèi)液壓系統(tǒng)的換油周期為3~6個(gè)月，而國(guó)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(zhǎng)到5~6年?？梢?，污染造成的液壓油浪費(fèi)是驚人的，污染控制必須受到重視。

3.污染物含量的測(cè)定方法

(1) 含水量

①蒸餾法  

在被測(cè)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(duì)樣液進(jìn)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(jù)收集管內(nèi)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(cè)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(nèi)，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(yīng)，當(dāng)樣液中的水被耗盡后，電解過程自行停止，測(cè)定出電解過程消耗的電量，即可計(jì)算出樣液中的含水量。這種方法適用于測(cè)定油液中的微量水分，含水量測(cè)定范圍為10－6～10－2。

(2) 空氣含量

①油液外觀評(píng)定法  

當(dāng)油液中混有不同含量的空氣時(shí)，其混濁程度也不同。因此，從油液的外觀可以大致評(píng)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(shí)的外觀。

②濁度計(jì)法  

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

③油液壓縮法  

當(dāng)油液中混有空氣時(shí)，油液的體積彈性模量減小，可壓縮性增大。因此，通過測(cè)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(jìn)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(jì)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(jì)數(shù)法  

顆粒計(jì)數(shù)法是分別測(cè)定樣液?jiǎn)挝惑w積中各種尺寸范圍顆粒污染物的顆粒數(shù)（即顆粒濃度）。目前普遍采用的有顯微鏡法和自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器法。

顯微鏡顆粒計(jì)數(shù)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(jìn)行真空過濾并經(jīng)處理后，放在顯微鏡下觀察其尺寸大小和數(shù)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(diǎn)是計(jì)數(shù)所需時(shí)間長(zhǎng)，消耗精力大，并且計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確度在很大程度上決定于操作人員的經(jīng)驗(yàn)和技能。自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器法，是利用光源照射液壓油樣液時(shí)油中污染顆粒在光電傳感器上投影所發(fā)出的脈沖信號(hào)以測(cè)定液壓油的清潔度。由于信號(hào)的強(qiáng)弱和多少分別與顆粒的大小和數(shù)量有關(guān)，因此，將測(cè)得的信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)顆粒產(chǎn)生的信號(hào)相比較，就可以算出液壓油樣液中污染顆粒的大小與數(shù)量。這種方法測(cè)定準(zhǔn)確、迅速，得到了廣泛應(yīng)用

4.液壓油污染度的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

目前，我國(guó)工程鉆機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)污染度的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)主要采用以下兩種。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14039-93《液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)固體顆粒污染等級(jí)代號(hào)》中污染度等級(jí)用兩個(gè)代號(hào)表示，前面的代號(hào)代表1mL油液中大于5μm顆粒數(shù)的等級(jí)，后面的代號(hào)代表1mL油液中大于15μm顆粒數(shù)的等級(jí)，兩個(gè)代號(hào)之間用一斜線分割。例如，污染度等級(jí)20/17。

美國(guó)NAS1638油液污染度等級(jí)，按100mL油液中在給定的顆粒尺寸內(nèi)的最大允許顆粒數(shù)劃分為14個(gè)等級(jí)，最清潔的等級(jí)為00級(jí)，污染度最高的等級(jí)為12級(jí)。

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(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并由此確定工程鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的污染度等級(jí)。

5.控制污染的方法

(1)  安裝人員要進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)。

(2)  新舊液壓件組裝前都必須經(jīng)過清洗。

①液壓件拆裝、清洗應(yīng)在符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的凈化室中進(jìn)行，如有條件操作室最好能充壓，使室內(nèi)壓力高于室外，防止大氣灰塵污染。若受條件限制，也應(yīng)將操作間單獨(dú)隔離，一般不允許液壓件裝配間和機(jī)械加工間或鉗工間處于同一室內(nèi)，絕對(duì)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(shí)，操作人員應(yīng)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(yán)禁在操作間內(nèi)吸煙、進(jìn)食。

②液壓件清洗應(yīng)在專用清洗臺(tái)上進(jìn)行，若受條件限制，也要確保臨時(shí)工作臺(tái)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(hào)相同的液壓油。

④清洗后的零件不準(zhǔn)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(zhǔn)用皮老虎向元件鼓風(fēng)（皮老虎內(nèi)部帶有灰塵顆粒），必要時(shí)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(zhǔn)直接放在土地、水泥地、地板、鉗工臺(tái)和裝配工作臺(tái)上，應(yīng)該放入帶蓋子的容器內(nèi)，并注入清潔液壓油。

⑥已清洗過但暫不裝配的元件應(yīng)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(yīng)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(zhì)量，應(yīng)在元件表面干燥后再進(jìn)行裝配。②液壓件裝配時(shí)，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(shí)不準(zhǔn)帶手套，不準(zhǔn)用纖維織品擦拭安裝面，防止纖維類臟物侵入閥內(nèi)。④已裝配完的液壓元件、組件暫不進(jìn)行組裝時(shí)，應(yīng)將它們的所有油口用塑料塞子堵住。

(4)  液壓件運(yùn)輸中的污染控制

液壓元件、組件運(yùn)輸中，應(yīng)注意防塵、防雨，對(duì)長(zhǎng)途運(yùn)輸特別是海上運(yùn)輸?shù)囊簤杭欢ㄒ梅烙昙埢蛩芰习b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(yīng)仔細(xì)檢查所有油口是否用塞子堵牢，對(duì)受到輕度污染的油口須及時(shí)采取補(bǔ)救措施，對(duì)污染嚴(yán)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(shí)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(yīng)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(shí)要注意兩點(diǎn)：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(huì)被螺紋切斷進(jìn)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(duì)其進(jìn)行污染控制是液壓系統(tǒng)保潔的一項(xiàng)重要內(nèi)容。硬管要進(jìn)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(nèi)的清潔度，不合格的要進(jìn)行清理；注油時(shí)必須經(jīng)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(xiàng)

①加強(qiáng)液壓油的管理。油液進(jìn)廠必須取樣檢查，確認(rèn)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(shí)還必須過濾。

②液壓系統(tǒng)中的液壓油要定期檢驗(yàn)，濾油器要定期清洗或更換。要嚴(yán)格按照產(chǎn)品使用說明書和維護(hù)保養(yǎng)手冊(cè)中的要求去做。一般情況下，新機(jī)器出廠時(shí)要換掉系統(tǒng)中出廠試驗(yàn)用的液壓油和濾油器濾芯。新機(jī)器使用時(shí)若液壓油超過使用期限，要更換。要經(jīng)常檢查液壓油的污染程度，一旦發(fā)現(xiàn)液壓油發(fā)生污染，不管是否達(dá)到使用期限都要更換。油液污染程度的現(xiàn)場(chǎng)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(duì)過濾精度敏感性最強(qiáng)的元件來選擇。濾油器所使用的材料必須與傳動(dòng)介質(zhì)具有相容性。液壓元件對(duì)過濾精度的要求見表3，液壓系統(tǒng)對(duì)過濾精度的要求見表4。④防止油溫過高，嚴(yán)禁不同牌號(hào)的液壓油混用。