工程機械油液污染控制探討

李永強 邸亞東 孫大語

摘要：圍繞工程機械液壓、潤滑等流體系統(tǒng)中油液污染控制的目的、實現(xiàn)這些目的的路徑及其邏輯關(guān)系等問題，進行討論和梳理，詮釋了油液污染控制的根本意義和內(nèi)在邏輯，并在總結(jié)歸納現(xiàn)有理論的基礎(chǔ)上提出了“確定控制目標(biāo)、設(shè)計控制方案、維持控制水平”3條實施路徑。能夠在流體系統(tǒng)設(shè)備全壽命運行周期內(nèi)為油液污染控制技術(shù)的最優(yōu)化提供解決思路。

關(guān)鍵詞：污染控制;過濾器;設(shè)計方案;驗收水平;試驗驗證

1油液污染的來源及危害

1.1油液污染的來源

液壓系統(tǒng)油被污染的原因是多方面的，油液的污染源可概括為系統(tǒng)殘留的、內(nèi)部生成的以及外界侵入的。

（1）系統(tǒng)中殘留的污染物

液壓系統(tǒng)和元件在加工制造、裝配、包裝、運輸及儲存等過程中，殘留有型砂、切屑、磨料、焊渣、銹片等污染物，在裝入系統(tǒng)前未進行徹底清洗。在液壓系統(tǒng)工作時，這些污染物就進入到液壓油中，使液壓油污染。

（2）系統(tǒng)內(nèi)部生成的污染物

液壓系統(tǒng)在工作中自身會生成一些固態(tài)顆粒污垢進入液壓油中，其中既有液壓元件磨損剝離、被沖刷和腐蝕而產(chǎn)生的金屬顆?；蛳鹉z粉末，又有油液氧化產(chǎn)生的污染物等。

（3）外界侵入的污染物

液壓系統(tǒng)和元件在運輸、儲存和工作過程中，外界的灰塵、沙粒等通過往復(fù)伸縮的活塞桿和流回油箱的漏油等進入液壓油里。在更換和添加油液時，也常常會進入污染物。另外在檢修時，稍不注意也會使灰塵、棉絨等進入液壓油中。

1.2油液污染的危害

油液污染物對液壓系統(tǒng)的危害是非常嚴(yán)重的，它主要存在形式有固體顆粒、水、空氣以及化學(xué)污染物等。

固體顆粒與液壓元件表面相互作用時，會產(chǎn)生磨損和表面疲勞，加速元件磨損，并可能堵塞液壓元件里的阻尼孔，或是閥芯憋死。當(dāng)油液中的污垢堵塞濾油器的濾孔時，還會使泵吸油困難，產(chǎn)生氣蝕、振動和噪聲，從而造成液壓系統(tǒng)事故。

水分和空氣的進入使液壓油的潤滑性能降低，加速氧化變質(zhì)，產(chǎn)生氣蝕，加速液壓元件磨蝕，使液壓系統(tǒng)出現(xiàn)振動和爬行現(xiàn)象。

化學(xué)污染物在油液中有溶劑、表面活性化合物和油液氧化分解產(chǎn)生生物等。有的化合物與水反應(yīng)生成新的酸類物質(zhì)會腐蝕金屬，同時也會污染油液，使油液變質(zhì)、變色、變味。

2油液污染控制的路徑

實現(xiàn)油液污染控制的目的路徑概括起來有3個：如何確定污染的控制目標(biāo);如何設(shè)計污染的控制方案;如何維持污染的控制水平。解決了這3個根本問題，就找到了正確的、全面的、經(jīng)濟地實現(xiàn)油液污染控制目的的路徑和措施。

2.1確定控制目標(biāo)

需要說明的是，液壓、滑油、燃油這3種流體系統(tǒng)對油液污染控制的要求是有差異的，本文著重以液壓系統(tǒng)為例進行論述。

2.1.1技術(shù)指標(biāo)

油液污染的控制目標(biāo)是針對如何保證高端裝備油液系統(tǒng)的性能與可靠性提出來的技術(shù)指標(biāo)，通常分為油液系統(tǒng)污染度的驗收水平、控制水平和安全水平等指標(biāo)。

（1）驗收水平。指裝備交付出廠時油液系統(tǒng)污染度的極限水平。即裝備交付（合格入庫）前，由質(zhì)量控制人員或用戶代表根據(jù)檢驗規(guī)則要求，抽檢流體系統(tǒng)油液的污染度不能超過所允許的最高等級。簡單的說，驗收水平就是內(nèi)廠的控制目標(biāo)。

（2）控制水平。指裝備交付出廠在使用期間油液系統(tǒng)污染度的極限水平。即在裝備正常使用的壽命周期內(nèi)，由維護人員根據(jù)使用維護手冊要求，抽檢流體系統(tǒng)油液的污染度不能超過所允許的最高等級。簡單的說，控制水平就是外場的控制目標(biāo)。

（3）安全水平。指裝備油液系統(tǒng)污染度達到了威脅裝備安全的極限水平。即在裝備正常使用的壽命周期內(nèi)，由維護人員根據(jù)使用維護手冊要求，抽檢流體系統(tǒng)油液的污染度所允許的威脅裝備安全的最高等級。安全水平是一個新指標(biāo)，是與污染敏感度相對應(yīng)的全新概念。

2.1.2控制目標(biāo)的確定

油液系統(tǒng)污染度的驗收水平和控制水平是由設(shè)備的主機單位根據(jù)其裝備的流體系統(tǒng)污染控制要求而確定的，污染度的驗收水平一般比控制水平低1～2級，例如具體目標(biāo)是：驗收水平7級，控制水平一般確定為8～9級。正確地確定污染控制目標(biāo)主要應(yīng)從以下幾個方面進行研究：

（1）國內(nèi)外同類裝備的流體系統(tǒng)污染控制要求;

（2）流體系統(tǒng)的壓力、流量、溫度、壽命、環(huán)境、可靠性及維修性等要求;

（3）精密元器件的配合間隙、有相對滑動或轉(zhuǎn)動的摩擦副;

（4）系統(tǒng)油液介質(zhì)的要求，全面評估油液污染引起故障、停機的后果及成本;

（5）針對泵源、精密閥門、作動筒等污染敏感的元器件進行耐污染驗證試驗。

確定了油液污染控制目標(biāo)的思路和方法，具體的目標(biāo)應(yīng)該是多少，需要大量的研究工作，最終用數(shù)據(jù)和試驗驗證做技術(shù)支撐。

2.2設(shè)計控制方案

2.2.1過濾器的選擇

過濾器有兩種選擇方法：一是通過媒體在市場上選擇名牌產(chǎn)品;二是尋求有質(zhì)保能力，知名度、信譽度、售后服務(wù)都好的廠商進行研發(fā)制造。

為了確保被選過濾器性能指標(biāo)滿足技術(shù)要求，需要提供擁有資質(zhì)實驗室出具的第三方檢測報告。如果被選過濾器的批量比較大，可選擇多家廠商滿足配套，根據(jù)第三方檢測報告結(jié)果的優(yōu)劣，并在相同價格條件下每年動態(tài)的分配各個廠商的配套份額。

2.2.2過濾器的布局

典型的液壓系統(tǒng)設(shè)置有3個過濾器：即高壓過濾器、回油過濾器和泵殼體回油過濾器。高壓過濾器安裝在泵源出口與執(zhí)行元器件進口之間，回油過濾器安裝在執(zhí)行元器件出口與油箱之間，高壓與回油過濾器的設(shè)計流量相同，一般是系統(tǒng)流量的3倍左右;泵殼體回油過濾器安裝在油泵殼體回油出口與油箱之間，由于該油路的流量（遠小于泵出口流量的95%）和壓力（小于0.1MPa）都很小，所以泵殼體回油過濾器的流量一般設(shè)計為10～20L/min。

結(jié)語

通過對液壓系統(tǒng)油液污染問題的研究，實行全面污染控制，有效降低了機械設(shè)備因油液污染而造成的故障停機率，并且通過對油液污染控制新技術(shù)進行探討，使得油液污染的控制更加科學(xué)、高效，提高了機械設(shè)備的工作效率，有力保障了設(shè)備液壓系統(tǒng)的正常作業(yè)。

參考文獻

[1]高秀華等.工程機械結(jié)構(gòu)與維護檢修技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2004.1