浅析液压系统污染物的产生与防控措施

【摘 要】本文针对液压系统常见的污染物的产生及危害进行了分析，并重点介绍了液压系统污染的防控措施。

【关键词】液压系统 污染物 危害 防控

1. 前言

液压传动控制技术是实现现代传动与控制的关键技术之一，近年来，由于微电子技术和控制理论学科的发展，更促进了液压技术与控制技术的紧密结合、互相渗透，使其在工程机械、汽车制造、机床工业、航空航天、矿山冶金、农业机械、建筑机械等领域得到了广泛的应用。然而在液压传动具有传动平稳、易于实现无极变速和自动控制等优点的同时，又有十分脆弱的地方：

液压系统抗污染能力较低就是最突出的一点，如果使用和维护不当，将出现故障，甚至安全事故。据相关资料统计，液压系统的故障有70%～80%是由于工作介质的污染引起的，而液压元件越来越精密，工作间隙越来越小，也使得系统对污染物越来越敏感。要想保证液压系统正常、可靠的运行，延长液压元件的使用寿命，就必须要保持系统的清洁。

在实际运行时，往往是多尘、高温、低转速、重载荷的环境。因此液压系统受到污染是不可避免的，所以有效控制液压系统污染，对系统的正常稳定运行具有重要意义。

2. 液压系统污染的危害

当污染物混入系统之后，会加速元件的磨损、引起各种阀动作失灵或引起噪声，堵塞元件的节流孔或节流缝隙，造成系统工作性能的改变，引起动作失调乃至完全失灵，轻则产生误动作，重则造成事故。

若灰尘颗粒物混入液压缸内会加快密封件的损坏速度，并造成缸体内表面拉伤，使得内泄量增大，产生推力不足、动作不稳、速度下降、振动、噪声等现象。

工作介质中污染物过多还会堵塞液压泵吸油口的滤网，造成阻力过大，使液压泵不能正常工作，堵塞严重时甚至会将滤网击穿，完全丧失过滤作用，造成液压系统的恶性事故。

3. 液压系统污染物产生的原因

液压系统污染物的产生主要有两大类：第一是在制造、安装、维护过程中产生的外侵污染物；第二是系统工作中产生的污染物。

4.液压系统污染物的影响

经过国内外多年研究表明，液压系统污染物的含量多少直接影响到系统的正常工作，污染物越多，系统故障也越多，设备元件的使用寿命也越低。主要体现在以下方面：

（1）液压系统所受影响

1）空气：溶解或悬浮在油液中的空气，会产生气蚀，加速元件材料表面的剥蚀与损坏，加快油液的氧化速度，降低性能。

2）水：因腐蚀降低元件表面性能，并使锈蚀颗粒进入系统。水与添加剂作用产生的物质会加速油液变质；水与氧化物合成酸性物质会导致流体性质改变；水混入油液中会使油液乳化，减低性能；水在低温环境下结冰也会引起系统故障。

3）固体颗粒：又分为软质颗粒和硬质颗粒。软质颗粒会覆盖在元件表面，影响散热。硬质颗粒中，较大的会造成缸体内表面压痕、划伤，以及工作间隙的堵塞，使设备出现突发性故障；较小的会产生磨蚀作用而引起设备性能下降，长期沉积还会引起阀内卡死。

4）热能：影响设备散热，导致内泄漏增多，泵体容积效率下降；使油液性能下降，加速油液变质；使密封件失效，造成泄漏；产生热膨胀，使元件配合间隙减小，造成卡死或失灵。

5）微生物：使油液变色，产生难闻气味，加剧元件的腐蚀，缩短油液与滤网（芯）的使用寿命。

6）化学物质：因化学作用腐蚀元件，使元件表面性能下降。

（2）液压元件所受影响

1）液压阀：污染物易造成滑动面或控制口磨损和粘着，使阀门出现反应慢、不稳定和卡死现象。

2）油缸：污染物会引起油缸密封件的磨损，造成漏油、失效等故障。

3）油泵：污染物会加剧油泵相对运动部件的磨损，使内泄漏增大，温度升高，造成工作效率降低。

5. 液压系统污染物的防控

由于液压系统工作环境的客观条件限制，要在使用过程中绝对防止、控制污染的发生是不可能的，只能通过一些方法把污染减小到最低的限度。因此，要保证液压系统的正常稳定运行，必须从设计、安装、使用、检修等几个方面采取措施。

1）去除系统中污染物最直接有效的方法就是在系统中不同位置安装各种性能的过滤器，过滤与元件间隙尺寸相近的颗粒，将磨损降到最低点，以延长元件的寿命。一般在设计时考虑在泵的吸油口、压力管口、回油管口、伺服器系统的伺服阀口、先导控制的油路中设置精度适宜的过滤器。除此之外，系统中加上一套循环过滤系统，定期对油箱中的油液进行循环过滤，也是一种行之有效的方法。

2）通常在液压系统设备的安装过程中会有大量的粉尘、焊渣、铁屑、铁锈等进入管道或者缸体内，这些污染物都必须清除干净。首先，在加工液压元件时要求采用“湿加工”，即所有的加工工序都要加液或清洗液，确保表面加工质量。其次，在安装时采用“干装配”，即在设备安装时必须等元件表面干燥后再进行。整个过程中，禁止使用铁质锤头击打，只能使用木锤、橡皮锤、铜锤和铜棒。安装时不准带手套，不准用纤维织品擦拭安装面，以防纤维物侵入阀内。安装完成后对系统进行除锈、吹扫等处理。对已安装完但暂时不使用的液压元件应用塑料塞子堵住油口。

3）在使用过程中，应定期取样以掌握液压系统运行中油液的污染情况。新交付使用的系统运行时，一般每半个月对液压系统进行一次取样，每一周对电液伺服系统进行一次取样；运行超过三个月后，须每月对各液压系统取样一次。若取样结果表明污染程度大于安全工作值，应及时更换系统油液。其次，还要注意定期更换过滤器的滤芯。一般新滤芯刚使用时，过滤前后的压差应在0.08～0.12MPa之间，保证过滤压差低于0.3～0.4MPa之间，系统运行中随时注意观察，提前更换滤芯。通常，纸质的滤芯只能使用一次，而纤维或金属滤芯在清洗后可多次使用。

4）补加新的液压油前，应将新买来的液压油静置几天进行沉淀，再经过过滤后方可加入系统。油箱补加油液前必须检查其内部清洁度，合格方可加入油液。若发现油液中含有水污染，则须采用分离法、离心法、吸附法或真空分离法去除系统油液中的水分。

5）检修液压系统设备时，为了避免带入杂质形成污染，应注意在检修前对设备周围进行清扫，将设备本体和元件以及连接部分使用洗涤剂或溶剂清洗干净；保证检修器具的干净，用绸布或海绵进行擦洗，以免粘连灰尘和油污；泵、阀等连接件在更换前应对其连接口和通道进行冲洗，清除杂质之后还须封口；若在检修中需要更换密封部件时，必须先确认其材质，以免造成特定材质和液压油的反应，如水基液压液和聚氨酯橡胶在高温下遇水会发生水解。

6. 结束语

总之，液压系统的污染防控过程就是保持污染物的侵入与过滤之间的动态平衡，此过程贯穿于液压系统设备的设计、生产、安装、工作、维护保养和检修等各个阶段，只有操作者和维修人员考虑到每一步的保洁措施，采用合适的过滤器，定期更换液压油，养成良好的使用、保养、维护习惯，才能使系统污染度降低从而延长液压系统的使用寿命，保证其长期稳定的工作。

【参考文献】

[1]袁子荣. 液气压传动与控制. 重庆大学出版社，2002.

[2]李芝. 液压传动 机械工业出版社，1998

[3]夏之新. 液压系统污染控制. 机械工业出版社，1992.