淺談冶金系統(tǒng)液壓油污染的危害及防治
【摘 要】液壓系統(tǒng)的故障主要原因是液壓系統(tǒng)的污染造成的，本文重點(diǎn)對液壓油的污染原因及危害進(jìn)行了分析，并提出具體的控制措施，以減少液壓系統(tǒng)因液壓油污染造成的故障。
冶金企業(yè)液壓系統(tǒng)工作環(huán)境一般都是處在高溫、高壓、高負(fù)荷、高粉塵等條件下，要求精度高，在使用、維護(hù)、保養(yǎng)過程中，液壓系統(tǒng)中的油液容易受到污染和產(chǎn)生化學(xué)變質(zhì)，而使液壓系統(tǒng)產(chǎn)生多種故障。許多系統(tǒng)如連鑄機(jī)液壓振動采用電液伺服閥、恒壓變量柱塞泵等，由于電液伺服閥精度高，對油液污染敏感性強(qiáng)，極易產(chǎn)生故障。
大量高精度的液壓系統(tǒng)故障由于液壓油液的污染造成的，從而對整個(gè)系統(tǒng)危害極大。因此，對液壓系統(tǒng)的污染實(shí)施控制十分必要，以保證液壓系統(tǒng)的工作可靠性和液壓元件的使用壽命，保證機(jī)械設(shè)備的可靠運(yùn)行。
1 液壓油污染的主要原因及危害
1.1 液壓油液污染原因
液壓系統(tǒng)中的污染物主要是指混雜在油液當(dāng)中的各類固體顆粒、雜質(zhì)、水、空氣、質(zhì)變化學(xué)成分、微生物等。主要原因有以下三個(gè)方面：
1.1.1 外界侵入污染物
液壓系統(tǒng)和元件在使用過程中，外界的粉塵顆粒通過往復(fù)伸縮的活塞桿、注入系統(tǒng)的油液和流回油箱的回油、油箱的通氣孔等進(jìn)入油液中。此外，對液壓系統(tǒng)進(jìn)行維修時(shí)，拆裝密封件、閥體等帶入的粉塵、雜物等污染物。
1.1.2 系統(tǒng)制造污染物
液壓系統(tǒng)及其元件在制造、裝配、存儲、運(yùn)輸過程中，系統(tǒng)本身就存在的原始污染物，如毛刺、鐵屑、飛邊、沙粒、焊渣、磨料、沖洗液等。
1.1.3 系統(tǒng)生成污染物
冶金機(jī)械液壓系統(tǒng)大部分都是在高溫、高壓、重載、高頻率的條件下工作，致使液壓油液高溫下產(chǎn)生化學(xué)質(zhì)變，腐蝕金屬表面，產(chǎn)生金屬顆粒、銹滓，潤滑不良，產(chǎn)生部分磨料。而高壓、重載使得液壓油剝落金屬表面顆粒，加速密封元件的老化，產(chǎn)生金屬和非金屬顆粒污染。
1.2 液壓油污染引起的危害
1.2.1 固體顆粒
固體顆粒污染物主要由金屬顆粒、沙粒、橡膠顆粒、纖維和積碳等物質(zhì)組成。液壓油液污染當(dāng)中，金屬顆粒約占70%，在各種污染物中，固體顆粒分布最廣、危害最大，是引發(fā)系統(tǒng)故障、降低可靠性和降低元器件使用壽命的最主要原因。因此，污染控制的重點(diǎn)就是減少固體顆粒。
1）固體顆粒的磨料磨損
磨料磨損是冶金機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)中的一個(gè)嚴(yán)重問題，是液壓和潤滑系統(tǒng)元件失效的主要原因。顆粒污染引起的磨損主要有切削、疲勞、粘著和沖蝕形式。它們交互并存和作用，影響閥芯的正常工作。
（1）切削磨損
進(jìn)入元件運(yùn)動副間隙的較硬固體顆粒嵌入材料較軟的元件表面，在相對運(yùn)動過程中像車刀一樣將元件表面的部分材料切削下來，形成碎屑。這種磨損因較軟的表面易嵌入顆粒，故較硬的表面反而磨損嚴(yán)重，切削表面有明顯的劃痕。
（2）疲勞磨損
固體顆粒進(jìn)入運(yùn)動副間隙后，在碾壓和滾動下使元件表面產(chǎn)生應(yīng)力裂紋，在油壓的作用下不斷擴(kuò)展，形成空洞，并使表面材料剝離。
（3）沖蝕磨損
固體顆粒隨著高速液流，不斷向暴露在流道中元件的棱邊和表面噴射沖刷，可使被沖刷部位受到磨損，形成沖蝕磨損。
2）淤積
固體顆粒隨油液流經(jīng)運(yùn)動副時(shí)，在隙縫流動的附加作用下，粒度小于配合間隙的顆粒較易進(jìn)入間隙內(nèi)，在油膜的吸附和阻滯下淤積在間隙內(nèi)，隨著淤積量的增加，隙縫流動可能被大量小顆粒阻斷，形成淤積現(xiàn)象。顆粒淤積造成運(yùn)動副之間的靜摩擦力大大增加，閥芯運(yùn)動受阻，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，出現(xiàn)空中飄擺、油壓不穩(wěn)、壓力跳動、響應(yīng)瞬時(shí)變慢或停滯等。
3）堵塞
堵塞主要是指固體顆粒將節(jié)流孔、阻尼孔、噴嘴、過濾器等堵死，造成流量減小甚至斷流，危害很大。
4）卡滯
卡滯主要是指較大的顆粒進(jìn)入運(yùn)動副間隙并附在間隙入口附近，造成上下間隙產(chǎn)生徑向不平衡力，把閥芯壓向顆粒濃度高的一邊，產(chǎn)生液壓卡緊現(xiàn)象。在高壓系統(tǒng)當(dāng)中，當(dāng)發(fā)生液壓卡緊時(shí)，閥芯受到的不平衡力和液壓卡緊力都很大，造成閥芯卡滯和偏磨。
5）加速油液變質(zhì)
大量顆粒的不規(guī)則運(yùn)動，會對油液起反復(fù)剪切作用，降低油液粘度和潤滑性，催化油液變質(zhì)，加快更換周期。
1.2.2 水
液壓系統(tǒng)油液中的水主要來自潮濕的空氣和水循環(huán)冷卻的工作環(huán)境。水污染的主要危害在于：
1）引起腐蝕
水與油液當(dāng)中的金屬硫化物、氯化物作用產(chǎn)生酸性介質(zhì)，腐蝕元件表面。
2）加速油液變質(zhì)
水使油液氧化和乳化，還會與添加劑發(fā)生化學(xué)作用，產(chǎn)生沉淀物和膠質(zhì)，破壞了油膜強(qiáng)度，降低了潤滑性能。同時(shí)也為繁衍微生物創(chuàng)造了條件，加速油液氧化變質(zhì)。
3）低溫結(jié)冰
游離水低溫結(jié)冰會堵塞小孔、間隙、油濾器。
1.2.3 空氣
空氣比水更容易進(jìn)入液壓系統(tǒng)，它在液壓系統(tǒng)有兩種存在形式：溶解狀態(tài)和游離狀態(tài)。處于溶解狀態(tài)的空氣通常不會影響系統(tǒng)工作，主要是游離態(tài)的空氣產(chǎn)生危害。
①產(chǎn)生氣蝕，破壞元件材料表面，并引起系統(tǒng)振動和噪音；
②降低液壓油液的體積彈性模量和剛性，使系統(tǒng)響應(yīng)特性變差；
③產(chǎn)生氣阻。液壓泵工作時(shí)，吸油腔是低壓區(qū)，處于游離狀態(tài)的小氣泡體積會急劇膨脹，處于溶解狀態(tài)的空氣也會析出來，把吸油腔充滿，造成氣阻。
2 液壓系統(tǒng)污染的防制
2.1 使用在線過濾器
在液壓系統(tǒng)中合理選用過濾器是控制油液污染的主要措施，過濾器精度過高，則會造成不必要的浪費(fèi)，過濾器精度過低，則使液壓元件的使用壽命縮短。
2.2 液壓系統(tǒng)制造安裝污染控制
2.2.1 電液伺服系統(tǒng)一般多采用不銹鋼無縫鋼管，管子之間的連接盡量避免螺紋連接，不銹鋼管及不銹鋼彎頭等附件要用硝酸與氫氟酸的混合酸洗，管道分段采用鋸割，焊接將不銹鋼管端打好坡口，銼去毛刺并吹干凈，并采用氬弧焊，防止焊縫熔渣
2.2.2 液壓油管拆裝時(shí)，應(yīng)將管接頭開口朝上，用堵頭堵住以防止液壓油流失和污染物的侵入
2.3 強(qiáng)化液壓系統(tǒng)的維護(hù)與保養(yǎng)
2.3.1 加注新油液的污染控制
新油加注前，采用精細(xì)過濾車三級過濾，從而降低對電液伺服閥的更換、清洗頻率，提高設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行率。
2.3.2 離線、在線循環(huán)沖洗
離線循環(huán)沖洗時(shí)，斷開電液伺服閥和其它液壓部件，將軟管、硬管直接連通，開泵過濾新油并沖洗管路，運(yùn)行24～72小時(shí)，油溫控制在50～60度，沖洗壓力約為2MPa，并用橡膠錘敲擊接頭、焊縫等部位，將固體顆粒污染物清除。
2.3.3 防止油溫過高
液壓油液溫度過高，會加速油液氧化變質(zhì)，從而增加金屬磨損，并使密封件老化變形，一般工作油溫應(yīng)控制在55度以下。
2.3.4 及時(shí)更換元件的密封
定期更換軸端和活塞密封，防止內(nèi)外漏泄和雜質(zhì)的侵入。
2.3.5 定期清洗油箱，清除積垢，更換油濾器和空濾器，防止外界顆粒進(jìn)入系統(tǒng)油箱箱
3 結(jié)論
冶金系統(tǒng)液壓油的污染與控制是一個(gè)系統(tǒng)工程，需從設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、使用、維護(hù)、保養(yǎng)、等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行檢測，嚴(yán)格控制污染物的產(chǎn)生，大大降低液壓系統(tǒng)的污染，提高液壓系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性，保證設(shè)備的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，提高設(shè)備使用壽命和設(shè)備作業(yè)率。
[責(zé)任編輯：王迎迎]
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