摘 要：冶金行业的机械设备大都运行周期长,处于高强度、复杂恶劣的工作环境中，其日常的维护和保养工作技术难度大,保养任务繁重。在实际生产中,液压系统因其功率大、体积小、操作方便等特点被广泛使用。而液压系统污染会导致系统运行不稳定，实践证明，70% ～ 80% 的液压系统故障都是由液压系统污染造成的，它会对整个机械设备造成极大的危害。因此,如何更好地减少机械设备发生故障的频率、提高设备的稳定性和使用年限,是冶金生产企业亟需解决的一个难题。本文就冶金机械液压系统产生污染的原因进行了分析，在此基础上，提出了冶金机械液压污染的具体控制措施。
关键词：冶金机械,液压系统,污染原因,控制措施
中图分类号：F407.4 文献标识码：A 文章编号：
引 言
冶金机械液压系统设备的运行周期长，所处的环境较差，且常年处于高速运转中，过高的负荷容易引起高温、高压。户外作业也会导致冶金机械处于高粉尘污染的环境下。冶金机械液压系统具有功率大，体积小，操作方便等特点，因而在生产中被广泛使用。当对冶金机械液压系统进行安装、调试及运行、保养的时候，冶金机械液压系统中的油液物质很容易受到污染，进而产生化学变化，引起质变。这样，在之后的使用中，机械液压系统会出现很多故障。实践证明，对于精度较高的冶金机械液压系统，由于液压油的污染而产生故障的占到75%～80%。面对液压系统污染严重的问题，如何更好地对液压系统进行维护与保养，减少液压设备故障的发生频率，保证液压系统的工作可靠性和液压元件的使用寿命，保证冶金机械设备各项指标的正常运行，是当前各冶金生产企业普遍面前的一个难题。本文就冶金液压系统产生污染的原因以及如何有效地对污染进行控制作一些探讨。
一、 冶金机械液压系统污染的产生原因
1z7dZHv2PWmD6qNii7foKw== 液压污染的主要类别及其危害
在冶金机械的液压系统中，液压油不仅是传递能量的主要工作介质，同时也承担着润滑、密封以及防锈等功能。冶金机械液压系统的污染主要指液压油中掺杂了各种杂质，这些杂质包括固体颗粒、变质的水以及微生物等。具体来说，包括以下3个方面：
（1）从外界进入的污染物
对于冶金机械来说，在其液压系统的使用过程中，比如说在活塞的往复运动、向系统注入油液等过程中，常会有很多粉尘颗粒进入机械液压油中。另外，系统还会因为密封圈的密封不严导致水进入油液中。最后，在系统的日常维护和保养中，也会由于机械操作人员的疏忽等原因，将密封件以及阀体等带进去的棉纱等一系列的污染物掉进油液系统中。这也是导致污染的一个重要原因。
（2）系统自身制造过程中遗留的污染物
冶金机械液压系统的生产过程也是一个复杂的过程，要经历生产、组装、运输、仓储等阶段。在这些阶段中，系统本身就会产生一些污染物。这些污染物包括毛刺、碎屑子、沙粒、废料、锈片、喷漆、胶状物、棉布纱料布以及冲洗液体等等。对于冶金机械而言，由于其某个零部件的不洁净，将会导致整个液压系统的污染，從而导致系统出现故障，影响运行效率。
（3）系统生产过程中产生的污染物
冶金机械液压系统作为冶金机械的重要组成部分，其工作环境复杂。在当今社会，很多冶金机械都是在户外进行作业，他们长期处于高温、高压的环境，又会受到重核载的作用。在这种情况下，机械中的液压油温度就会变高，从而产生化学质变，化学质变会导致金属表面产生腐蚀，出现金属颗粒、锈滓，润滑不良等现象，也会产生部分剩料、磨料等物质。另外，高温、高压的工作环境以及重载的工作条件会导致液压油把金属表面的颗粒剥落，使金属出现凹凸不平，从而导致被密封的元件加快了老化的速度，被腐蚀，造成颗粒污染等。
二、液压系统污染的主要危害
通过以上分析，对液压系统污染的原因有了初步的了解。这些污染在实际生产过程中会对液压系统产生非常大的危害，直接影响到液压系统的正常运转，严重时甚至造成设备的损坏。其危害主要表现在以下几个方面：
1 固体颗粒的危害
固体颗粒污染物的组成主要包括金属性颗粒、纤维、沙砾、橡胶颗粒、以及积碳等。它们大多数是金属和硅、铝等氧化物，硬度通常较高，约在莫氏硬度4～7 之间。其中，二氧化硅和三
氧化铝的硬度可以达到莫氏硬度7～9，对液压系统以及元件的危害比较大。
在上表所列这些污染物当中，固体性颗粒的分布最广泛、危害也最大，它是导致液压系统故障、降低系统可靠性、减少使用寿命的一个最主要的原因。所以，笔者认为，液压系统污染控制的重点应该放在减少固体颗粒上。
（1）固体颗粒产生各种形式的磨损
切削磨损：是指进入元件内的一些比较坚硬的固体颗粒镶嵌到较软的表面时，就会像车刀似的把元件表面的一些材料切割下来，然后形成碎屑。在这种磨损方式中，比较软的表面很容易有颗粒进入，就会导致较硬的那一面磨损严重，切削表面会有显著的划痕。
疲劳磨损：是指当固体状颗粒到达运动副间隙，在碾压运动和滚动的作用下在元件表面生成应力，进而裂纹，然后被油压冲击后不断扩展，形成了空洞，导致机械表面材料脱落。
（2）卡滞
卡滞主要指的是比较大的颗粒到了运动副的间隙并且附在间隙的入口附近，从而导致上下间隙之间发生径向不稳定的力，进而使得阀芯压向着浓度比较高的颗粒的一边，由此就会导致液压卡紧的现象。然而在高压的系统中，当出现液压卡紧的时候，那么阀芯上面受到的不均衡的力以及液压卡紧力都会很大，这样就会就会使得阀芯卡滞以及偏磨。
2 水的危害
我们知道，在冶金机械液压系统中，油液中的水主要是来自于空气中的水蒸气。实践证明，系统中水引起的污染的危害主要包括:
（1）引起腐蚀
油液中含有部分金属硫化物以及氯化物等，当它们遇到水时，会发生作用，产生酸性介质，使元件表面被腐蚀。
（2）引起变质
油液遇到水会发生氧化和乳化，添加剂也会和油液发生化学反应，生成沉淀物等胶质，不仅会破坏油膜强度，还使润滑性能降低。同时，它也为微生物的生长与繁衍创造合适的条件，引起油液变质。
（3）低温结冰
系统中游离的水在低温状态下容易结冰，将小孔等间隙、油滤器等元件堵塞。
3 空气的危害
空气常常比水更加容易进入到液压系统中，它在液压系统主要有两种存在方式：溶解状态、游离状态。溶解状态下的空气常常不会影响到系统的工，产生危害的主要是游离状态的空气。危害主要包括：会产生气蚀,会会降低系统液压油液的体积弹性模量以及刚性,会产生气阻等。
三、液压系统油液及机械污染的控制策略
对于冶金液压系统，其工作的可靠性及使用寿命在很大程度上取决于液压系统受污染的程度及类别。很多研究者对它们之间的关系都做了研究，这里就不再一一赘述。但是总结起来，要想提高冶金液压系统的可靠性及使用寿命，最主要的就是要降低系统的污染程度，下面就如何降低系统的污染展开讨论。液压系统的污染包括内外两种因素。其中，内因指的是系统使用过程中的一些正常损耗，它只能通过改进技术来进行降低，但时不可能完全被消除。
1 对过滤器进行科学的选择与使用。
通常情况下，在机械的设计阶段，要综合考虑机械的工作环境，选用合适的过滤器。如果所选用的过滤器它的精度太高了，会造成浪费,但是过低了又会减少器件的使用寿命。要想液压系统的性能好、工作效率高、稳定性好并切实靠性，就必须要为它设计一个良好的控制污染度的系统。
1）对于一般的冶金机械液压系统，在设计的时候，它的过滤器的过滤精度为20μm。对电液伺服系统，过滤器采用的是10μm ,
2）对于液压系统所采用的过滤器，其精度要比实际流经系统的流量大些。如果所选用的过滤器的流量小于它的额定，那么过滤器所承受的压力差就会变小，进入系统的很多污染颗粒就能够被过滤掉，液压油的清洁程度也就会提高,
3）将液压系统并联使用效果更好。将液压系统并联后，经过每一个过滤器的液体流量就会变小，这样，液压系统的清洁程度就会得到提高,
4）对于液压系统，要选用性能较高的过滤器，在过滤的时候，可以实行分级过滤。与此同时，为了防止过滤器被堵塞而变形，还需要对它们进行定期更换,
5）选好过滤器后，还要按照要求，在机械上正确安装过滤器。一般情况下，都会把过滤器安装在吸油回路上。因为这样可以更好地清除即将进入但尚未进入到泵中的污染物。如果液压系统的精度要求较高，还可以通过在吸油回路装一个粗滤器并且在机械液压管路上面设置一个精滤器来实现。
2 液压系统制造和安装阶段的污染控制
在现代液压系统中，绝大多数的电液伺服采用的材料是不锈钢质的无缝式钢管，它有一个特点，就是钢管之间不能够用螺纹来连接。钢管和弯头等要放在硝酸和氢氟酸的混合液中清洗，目的是除去管道内壁上的脏物。
管道用锯割而不用砂轮切割，目的是减少砂轮粉末的产生。焊接的qloYqguGKlqXd3Wk5p/h6g==时候，在不锈钢管端处打好坡口，去掉毛刺并处理干净。在焊接的时候，最好使用氩弧旱接，减少熔渣,
另外，将液压油管拆除的时候，要保持接头的开口朝上。同时还必须用堵头将接头开口堵住，目的是为了防止液压系统中的油液流失，同时也可以有效地也减少污染物的侵入及危害。
3 加强对液压系统使用的护理与保养
（1）对新油液的污染加以控制。对新油的检测表明，一般的污染度都会在NAS10 级以下，而电液伺服系统的要求是必须达到NAS6 级以上。因此，在加注油液之前，要用精细的过滤车对燃油进行三层过滤，使新油的污染程度能够达到电液伺服阀NAS6 级的标准。这可以大大降低电液伺服阀更换和清洗的频率，使设备稳定运行,
（2）在对系统进行清洗的时候，采用离线循环冲洗的方式。将循环冲洗离线的时候，要断开电液伺服阀等部件，直接连通软管和硬管。打开泵，将新油进行过滤。大概运行24h～72h 后，将液压油的温度控制在50℃ ～60℃左右，将压力控制在2MPa左右。与此同时，可以采用橡胶锤等工具，通过敲打接头和焊接縫隙等部位来清除污染物,
（3）将油温在适宜的一个温度。如果液压系统油液的温度过高时话，油液会发生氧化变质，且速度很快，这样就会导致金属的磨损加剧，同时会使密封件发生物理变化，产生老化和变形，引起泄漏和污染。一般情况下，工作油的温度应该保持在55℃以下。
四、结论
冶金机械液压系统工作的环境复杂恶劣，qloYqguGKlqXd3Wk5p/h6g==产生污染的原因多种多样，对此产生的危害也非常严重。因此，对其污染控制就显得格外重要。为了保证冶金机械液压系统正常运行，减少系统故障，提高设备运行的可靠性和使用寿命，必须要做到科学合理的机械系统设计和安装，要加大对各个环节的检测力度，提高对设备的保养意识和保养技术，只有这样才能提高系统的使用寿命，降低设备的维护成本，进而提高生产效益。
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编辑：中冶有色技术网
来源：张建强
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2024年07月25日 ~ 27日 
