工程钻机液压系统的污染与控制

1.油液的污染源

(1)新油的污染。人们普遍认为，新购进的液压油是清洁的，其实这种认识是错误的。大部分用户购进的液压油，在运输过程中由于容器本身的不清洁以及转运过程中密封不严等问题，很容易造成污染。对新购进液压油进行抽样检测时发现，其污染度大于NAS11级，远不能满足液压系统对液压油的使用要求。

(2)外部侵入的污染物。外部侵入的污染物主要是大气中的沙尘，通过油箱气孔、液压缸轴封、加油、维修时被打开的密封件、泵和马达的轴等处侵入系统。工程钻机在野外施工，在使用中要特别注意防尘。

(3)内部生成的污染物。元件在加工、装配、调试、包装、储存、运输和安装等环节中残留的污染物，当然这些过程无法避免，但生成的污染物应降到最低，特种元件的装配和调试均需在洁净室内进行。

(4)液压系统产生的污染物。液压系统在工作过程中不断产生金属和密封材料的磨损磨粒，过滤材料剥落的颗粒或纤维，剥落的油漆碎片，油液变质后产生的化学反应使金属腐蚀而出现的颗粒、锈片等均属此类。

2.污染的危害

(1)污染使液压系统工作性能下降、动作失调。污染是液压系统产生故障的主要原因之一。在液压系统用的各种泵、阀、马达类元件中，相对运动件之间都有严格的间隙和精密的配合表面，还有不少阻尼孔和缝隙或控制阀口等，污染物会堵塞这些小孔和缝隙，使液压元件不能正常工作。如果污染物进入阀芯与阀体或柱塞与缸体的配合间隙，就会划伤配合表面，泄漏增加，动态响应变差，元件失效，甚至使整个系统失灵。污染物还会黏着堵塞滤油器网眼，使泵吸空，产生气蚀、振动和噪声。

(2)污染使油液变质。油液变质的主要原因之一是氧化。节流口棱边发热、工作油温度升高是液压油氧化的主要因素。油中混入水分或牌号不同的油等都会引起油液变质。变质的液压油，性能变差，还会影响元件的性能和寿命。

(3)污染造成设备停机和经济损失。污染使液压系统产生故障甚至停机、元件报废，大量补充和报废油液，将造成严重的经济损失。据有关资料，国内液压系统的换油周期为3~6个月，而国外的因有效地控制了污染，合理使用滤油器，可使油液使用寿命延长到5~6年。可见，污染造成的液压油浪费是惊人的，污染控制必须受到重视。

3.污染物含量的测定方法

(1) 含水量

①蒸馏法  在被测样液中加入一种能与样液混合而不能与水混合的溶剂，利用专用的水分蒸馏装置对样液进行蒸馏，将从样液中蒸发出来的水分冷却后收集在收集管中，根据收集管内水的体积和样液的体积即可确定油液中水的含量。用这种方法可测出最小为0.1%的含水量。

②电量法 将一定量的样液注入到规定的电解液内，通过电解可使电解液中的电离子在阳极氧化为碘并与样液中的水发生反应，当样液中的水被耗尽后，电解过程自行停止，测定出电解过程消耗的电量，即可计算出样液中的含水量。这种方法适用于测定油液中的微量水分，含水量测定范围为10－6～10－2。

(2) 空气含量

①油液外观评定法  当油液中混有不同含量的空气时，其混浊程度也不同。因此，从油液的外观可以大致评定出油液中空气的含量。表1描述了某种石油型液压油在不同空气含量时的外观。

②浊度计法  浊度计是一种光电检测装置，从光源发出的平行光束透过油液，碰到气泡时会发生散射，通过测定散射光或透射光的光强，即可确定油液中气泡的含量。由于该装置对油液中固体颗粒同样敏感，因此被测样液中应不含有固体颗粒污染物。

③油液压缩法  当油液中混有空气时，油液的体积弹性模量减小，可压缩性增大。因此，通过测定在一定压力下油液体积的变化率即可推算出油液中的空气含量。

(3)  固体颗粒物

①称重法  把100mL的液压油样液进行真空过滤并烘干后，在精密天平上称出颗粒的重量，然后计算出样液颗粒污染物的重量浓度。这种方法可以反映液压油中污染物的总量，但不能反映污染物颗粒尺寸的大小及分布。

②颗粒计数法  颗粒计数法是分别测定样液单位体积中各种尺寸范围颗粒污染物的颗粒数（即颗粒浓度）。目前普遍采用的有显微镜法和自动颗粒计数器法。

显微镜颗粒计数法是分析油液污染度的最基本方法，具体操作是将100mL液压油样液进行真空过滤并经处理后，放在显微镜下观察其尺寸大小和数量。这种方法可以直接看到污染颗粒的大小和形貌，但其缺点是计数所需时间长，消耗精力大，并且计数的准确度在很大程度上决定于操作人员的经验和技能。自动颗粒计数器法，是利用光源照射液压油样液时油中污染颗粒在光电传感器上投影所发出的脉冲信号以测定液压油的清洁度。由于信号的强弱和多少分别与颗粒的大小和数量有关，因此，将测得的信号与标准颗粒产生的信号相比较，就可以算出液压油样液中污染颗粒的大小与数量。这种方法测定准确、迅速，得到了广泛应用。