液壓油污染控制及再生利用研究
摘 要:介紹了液壓油污染的原因及控制液壓油污染的方法和措施,以及廢舊液壓油的再利用。
1 造成液壓介質(zhì)污染的原因
1.1 殘留污染物
主要指液壓元件以及管道、油箱在制造、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、安裝、維修過(guò)程中,帶入的砂粒、鐵屑、磨料、焊渣、銹片、油垢、棉紗和灰塵等,雖然經(jīng)過(guò)清洗,但未清洗干凈而殘留下來(lái)的殘留物所造成的液壓油污染。
1.2 生成污染物
(1)液壓油氧化變質(zhì)析出物。
液壓系統(tǒng)工作時(shí),因壓力損失而消耗的能量,使系統(tǒng)油溫升高。當(dāng)液壓油處于高溫時(shí),一方面油中的高壓空氣與油分子直接接觸,空氣中的氧分子引起油液氧化,生成有機(jī)酸,對(duì)金屬表面起腐蝕作用;另一方面,油液氧化析出粘滯物和浸漆物。
(2)液壓油中混入水分和空氣。
多數(shù)液壓油中含有微量(小于0.1%)的水分,過(guò)多的含水量會(huì)使液壓油乳濁化,使其潤(rùn)滑性能下降,對(duì)液壓油的氧化起觸煤作用,加劇污垢集積。同時(shí),混入液壓油中的空氣還會(huì)增加油液的氧化作用,并引起液壓系統(tǒng)的振動(dòng)、爬行和氣蝕。
(3) 元件磨損、損壞生成污染物。
液壓元件工作時(shí),運(yùn)動(dòng)件之間的金屬與金屬、金屬與密封材料的磨損顆粒以及液流沖刷下的軟管膠料、過(guò)濾材料脫落的顆粒和纖維、剝落的油漆皮等。它們會(huì)腐蝕機(jī)件,并使元件表面的污物分散到油液中去而難以清除,還降低過(guò)濾網(wǎng)附著污物的能力,常常使節(jié)流小孔堵塞。使液壓元件失效造成事故故障。
1.3 侵入污染物
主要指周?chē)h(huán)境中的污染物,例如空氣、塵埃、水滴等通過(guò)一切可能的侵入點(diǎn),如外露的往復(fù)運(yùn)動(dòng)活塞桿、油箱的通氣孔和注油孔等侵入系統(tǒng)所造成的液壓油液污染;還如維修過(guò)程中不注意清潔,將環(huán)境周?chē)奈廴疚飵?以粗代細(xì),甚至不用過(guò)濾器,過(guò)濾器常年不清洗、濾網(wǎng)不經(jīng)常清洗、換油或補(bǔ)油時(shí)不注意油的過(guò)濾、臟的油桶未經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的清洗就拿來(lái)用,從而把污染物帶入。
1.4 生物污染物
微生物也可能像其它微小顆粒一樣侵入液壓介質(zhì),如果不加以阻止,微生物將繁殖生長(zhǎng)并表現(xiàn)為粘質(zhì)物,污染介質(zhì)。一般加殺菌劑或去除微生物繁殖的條件――水或營(yíng)養(yǎng)物,以阻止生物污染的增長(zhǎng)。
1.5 逃脫污染物
逃脫污染物來(lái)自過(guò)濾器附近的潛在的液流通道(如不密封的溢流閥或旁通及濾材的裂口等),以及使被截留顆粒上的拖曳力大于過(guò)濾器纖維表面的吸附力的流量脈動(dòng)。
1.6 液壓油中混入的其它油品
不同品種、不同牌號(hào)的液壓油其化學(xué)成分是不相同的,當(dāng)液壓油中混入其它油品后,就改變了其化學(xué)組成,從而使用其性質(zhì)也發(fā)生變化。
2 控制液壓介質(zhì)污染的方法和措施
由于液壓油液被污染的原因比較復(fù)雜,液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在工作過(guò)程中液壓油液又在不斷地產(chǎn)生污染物,因此,要徹底地防止污染是很困難的。為了延長(zhǎng)液壓元件的使用壽命,保證液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的正常工作,應(yīng)將液壓油液的污染程度控制在一定的范圍內(nèi)。通常情況下,采取如下措施來(lái)控制污染:
2.1 消除殘留物污染
液壓系統(tǒng)組裝前后,必須對(duì)零件進(jìn)行嚴(yán)格的清洗。
2.2 避免生成污染物污染
(1)防止油溫過(guò)高,液壓油溫度要控制在一定范圍內(nèi),一般液壓油使用溫度為50℃―70℃,最高不超過(guò)80℃;在設(shè)計(jì)中,可采用擴(kuò)大油箱容量和通風(fēng)自然冷卻來(lái)緩解油溫的升高;對(duì)于發(fā)熱量大而結(jié)構(gòu)又不允許有較大的油箱容量的情況下,可采用冷卻器進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。
(2)控制水分與空氣進(jìn)入液壓油。
2.3 減少外來(lái)的污染
為了減少液壓系統(tǒng)的污染源,改善設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境,加強(qiáng)粉塵治理,減少工作現(xiàn)場(chǎng)的粉塵。油箱通大氣處要加空氣濾清器,向油箱加油應(yīng)通過(guò)過(guò)濾器,維修拆卸元件應(yīng)在無(wú)塵區(qū)進(jìn)行。
2.4 濾除系統(tǒng)產(chǎn)生的雜質(zhì)
為了控制油液的污染度,要根據(jù)系統(tǒng)和元件的不同要求,分別在吸油口、壓力管路、伺服閥的進(jìn)油口等處,按照要求的過(guò)濾精度設(shè)置濾油器,以控制油液中的顆粒污染物,使液壓系統(tǒng)性能可靠、工作穩(wěn)定。
濾油器過(guò)濾精度一般按系統(tǒng)中對(duì)過(guò)濾精度敏感性最大的元件來(lái)選擇。在需要時(shí),還可以增設(shè)外循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng),從而使系統(tǒng)的污染物控制等級(jí)得到提高;應(yīng)定期檢查過(guò)濾器的濾網(wǎng)有無(wú)破裂,若有破裂要及時(shí)更換,對(duì)變質(zhì)油和清潔度超標(biāo)油禁止使用,油箱內(nèi)壁一般不要涂刷油漆,以免油中產(chǎn)生沉淀物質(zhì),為防止空氣進(jìn)入系統(tǒng),回油管口應(yīng)在油箱液面以下,液壓泵和吸油管應(yīng)嚴(yán)格密封。應(yīng)根據(jù)需要,在系統(tǒng)的有關(guān)部位設(shè)置適當(dāng)精度的過(guò)濾器,并且要定期檢查、清洗或更換濾芯。
2.5 加強(qiáng)液壓系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)和管理
(1)選擇合適的液壓油。要根據(jù)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)和使用環(huán)境,選擇合適的液壓油,首先要求具備合適的粘度、合適的固體顆粒污染等級(jí),其次,要考慮液壓油的抗氧化性、抗乳化性及是否有耐磨添加劑等,此外,還需考慮液壓工作介質(zhì)與元件金屬材料及其密封材料的相容性。
(2)加強(qiáng)油品管理。為保證出庫(kù)油品的質(zhì)量,必須定期對(duì)庫(kù)存油料進(jìn)行取樣化驗(yàn)。新油入庫(kù)時(shí)應(yīng)化驗(yàn),不合格的油品不準(zhǔn)入庫(kù);油應(yīng)妥善保管;油液轉(zhuǎn)筒或注入時(shí)應(yīng)過(guò)濾;并注意油筒、注油口、漏斗口等容器的清潔。
(3)定期清除濾網(wǎng)、濾芯、油箱、油管及元件內(nèi)部的污垢。在拆裝元件、油管時(shí)也要注意清潔,對(duì)所有油口都要加堵頭或塑料布密封,防止臟物侵入系統(tǒng)。
(4)通過(guò)檢查和更換液壓油。油液的使用壽命或更換周期取決于很多因素,其中包括設(shè)備的環(huán)境條件與維修保養(yǎng)、液壓系統(tǒng)油液的過(guò)濾精度和允許污染等級(jí)等因素。由于油液使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng),油、水、灰塵、金屬磨損物等會(huì)使油液變成含有多種污染物的混合液,若不及時(shí)更換,將會(huì)影響系統(tǒng)正常工作,并導(dǎo)致事故。
3 廢舊液壓油的再利用
與所有產(chǎn)品一樣,液壓油也有它的使用壽命,超過(guò)使用壽命的液壓油,不得再進(jìn)行正常使用,必須進(jìn)行有效處理。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示,全世界每年消費(fèi)大量的液壓油,僅2007年全球液壓油消耗量就超過(guò)5000萬(wàn)噸,如此大量的廢舊油品不進(jìn)行有效處理,其對(duì)環(huán)境破壞之大,可想而知。
有消耗就必然有生產(chǎn),全球每年均有與消耗數(shù)量相應(yīng)的液壓油產(chǎn)生。眾所周知,石油資源并非用之不竭,對(duì)廢舊液壓油進(jìn)行再生利用,不僅保護(hù)了環(huán)境,而且節(jié)約了資源。
目前我國(guó)對(duì)廢舊油品的回收再利用已開(kāi)始重視,大中型廠(chǎng)礦一般都有配套的廢舊油品回收設(shè)施,廢舊液壓油的回收率在80%左右。就現(xiàn)有廢舊油品處理技術(shù),變質(zhì)的液壓油再生利用率一般可達(dá)70%左右,每年將可減少55%以上的新油生產(chǎn)。
我國(guó)2007年液壓油年產(chǎn)量在350萬(wàn)噸以上(約占石油產(chǎn)品總量的2%),其中有近180萬(wàn)噸為再生油品。但是,仍有上百萬(wàn)噸的廢舊油品未得到有效處理,被隨意排放,造成大量的環(huán)境污染。
隨著社會(huì)的進(jìn)步,新型電液比例控制技術(shù)和液壓伺服控制技術(shù)廣泛應(yīng)用在各種型式的機(jī)械設(shè)備上,給油液的污染控制提出了更高的要求。液壓油的質(zhì)量直接影響設(shè)備的可靠性和壽命,所以液壓油的污染控制不容忽視。
而未來(lái)大量的液壓設(shè)備的廣泛使用,液壓油品的需求量將會(huì)更大,而相對(duì)石油資源則越來(lái)越少。因此需要我們更加重視液壓油的合理使用,并不斷提高液壓油品的再生利用率,更大程度減少新油生產(chǎn),從而節(jié)約大量石油資源,減少對(duì)環(huán)境的污染。
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