试述冶金机械的液压系统污染及控制措施

908 编辑：中冶有色技术网来源：尹志勇焦锋

2024-03-05 11:51:42

［摘要］液压系统的污染与控制是一个复杂的工程，任务重，技术难度大，为保证冶金机械液压系统的正常运行，应合理地进行设计和安装，对每个环节都要加大检测力度，尽可能地控制污染物的产生，降低液压系统的污染，提高机械设备的服务年限，降低维护成本，提高经济效益。

［关键词］污染液压系统控制冶金机械

中图分类号： TF3文献标识码：A 文章编号：

1.冶金机械液压系统污染的主要原因及危害

1.1 污染的主要原因

在液压系统中，液压油是主要的传递能量的工作介质，同时还具备润滑、密封和防锈等功能。液压系统的污染也主要是指液压油中混杂了各类固体颗粒、水、质变化学成分、微生物等。其主要原因来自于以下三个方面：

（1）外界污染物的侵入

整个液压系统在使用过程中，外界的粉尘颗粒会随着往复伸缩的活塞杆、注入系统的油液或油箱的通气孔等进入液压油中，或者因某些密封圈密封不严导致水等物质进入油液中。此外，在日常的维护和保养中，由于操作人员的疏忽，会将拆装密封件、阀体等带入的棉纱、橡胶等污染物掉入油液系统中，这也是引起污染的一个原因所在。

（2）系统制造污染物

液压系统及其元件在制造、装配、存储、运输过程中,系统本身就存在的原始污染物, 如毛刺、切屑、飞边、沙粒、磨料、焊渣、锈片、油漆、密封胶、纤维、冲洗液等。冶金机械当中对于单个零、部件组成的液压系统, 则是由于零部件不洁而带入的污染物。

（3）系统生成污染物

冶金机械液压系统大部分都是在高温、高压、重载的条件工作, 致使液压油液高温下产生化学质变, 腐蚀金属表面, 产生金属颗粒、锈滓,润滑不良, 产生部分磨料。而高压、重载使得液压油剥落金属表面颗粒, 加速密封元件的老化, 产生金属和非金属颗粒污染。

1.2 危害的主要表现

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

固体颗粒通常为金属和硅、铝等氧化物，硬度较高，一般二氧化硅和三氧化二铝的莫氏硬度可达7~9，对系统和元件的危害较大。据了解，液压油液污染当中, 金属颗粒约占75%, 尘埃占15%, 其他杂质占10%。在各种污染物中,固体颗粒分布最广、危害最大, 是引发系统故障、降低可靠性和降低元器件使用寿命的最主要原因。因此, 污染控制的重点就是减少固体颗粒。固体颗粒污染物造成磨料磨损、淤积、堵塞、卡滞和加速油液变质等。其中，磨料磨损是冶金机械运转中的一个严重问题, 是液压和润滑系统元件失效的主要原因,颗粒淤积是导致液压系统工作不稳定的主要因素，油液中小颗粒浓度越高, 淤积现象就越容易发生,堵塞主要是指固体颗粒将节流孔、阻尼孔、喷嘴、过滤器等堵死, 造成流量减小甚至断流, 危害很大。卡滞主要是指较大的颗粒进入运动副间隙并附在间隙入口附近, 造成上下间隙产生径向不平衡力, 把阀芯压向颗粒浓度高的一边, 产生液压卡紧现象。

（2）水和空气

液压系统油液中的水主要来自潮湿的空气和水循环冷却的工作环境。水污染的主要危害包括引起腐蚀、加速油液变质和低温结冰等三个方面。在液压系统中，空气的存在形式有两种：溶解状态和游离状态。处于溶解状态的空气通常不会影响系统工作。空气对液压系统的危害主要来自于游离状态的空气，产生的主要危害包括：①产生气蚀，破坏元件材料表面，并引起系统振动和噪音,②降低液压油液的体积弹性模量和刚性, 使系统响应特性变差,③产生气阻。液压泵工作时, 吸油腔是低压区, 处于游离状态的小气泡体积会急剧膨胀, 处于溶解状态的空气也会析出来, 把吸油腔充满, 造成气阻。

2.液壓系统的污染控制

液压系统的污染有内外因两种因素造成。内因是系统使用过程中的正常损耗，只能通过技术改进等方法进行降低，但不可能完全消除。

（1）合理选用过滤器

在液压系统中，合理选用过滤器是控制油液污染的主要措施，对于频率响应快、系统稳定性和可靠性好的液压系统，需要有一个好的污染度控制系统。不但要选用精度高、流量大的过滤器，而且在过滤器的安装过程中，其安装位置是否合理，采取哪种接入方式等都会影响到液压系统运行的稳定性。通常，过滤器安装在吸油回路，以清除进入泵以前的污染物。对高精度要求的液压系统，可在吸油回路安装一个粗滤器，在液压管路上设置一个精滤器，关键性元件还要在进油口前设置过滤器。过滤器并联比串联的使用效果要好，因为并联后流经每个过滤器的流量就相应减少，从而能提高系统的清洁度。

（2）制造安装过程污染控制

①电液伺服系统一般多采用不锈钢无缝钢管，管子之间的连接尽量避免螺纹连接，不锈钢管及不锈钢弯头等附件要用硝酸与氢氟酸的混合酸洗，以清除管道内壁的污染物。管道分段采用锯割，不准采用砂轮切割机，以防止砂轮粉末残留在管道内。焊接将不锈钢管端打好坡口，锉去毛刺并吹干净，并采用氩弧焊，防止焊缝熔渣。②液压油管拆装时，应将管接头开口朝上，用堵头堵住以防止液压油流失和污染物的侵入。

（3）液压油的维护与保养

经过一段时间的使用，液压油必然会劣化变质，主要表现在：密度增加、闪点下降、颜色变深、浑浊、粘度变化、残碳增加、酸值增加等。这时必须更换液压油以保证系统正常运行。目前确定液压油更换周期有以下三种方法：①根据经验换油。由于操作者经验不同，得出的结论不够科学。②定期更换。避免了人为因素干扰，但成本过高。③定期取油样化验，监测相应指标以确定是否更换，目前应用的分析方法主要有：光谱分析、铁谱分析、红外光谱分析等。这种方法科学、简便，是当今检测液压油质量的主要方法。对新油液的污染控制。在加入新的油液之前，应当对其进行检测，并且经过三级过滤，使油液的污染物符合电液伺服阀NAS6级的要求。对新油液的污染控制，能够有效地降低电液伺服阀更换和清洗的频率，提高设备运行的可靠性。对设备进行循环冲洗，一般有离线和在线两种状态。离线冲洗时，要将电液伺服阀与其他的液压部件进行断开，同时连接软管和硬管，利用过滤器对管路进行循环冲洗。在线冲洗则是当液压系统满足相关的标准时，可以将电液伺服阀和其他的液压部件接入到系统中，进行循环冲洗。在系统运行的过程中，注意做好降温工作，避免油温过高。如果液压油液的温度过高，容易造成金属磨损程度的增加，导致部件老化速度的加快，同时也容易产生液压系统的泄漏和污染。通常情况下，工作油温保持在55℃以下为宜。对于发生磨损的元件要及时更换，避免元件与活塞之间存在缝隙，造成污染物的侵入和油液的外泄。定期对油箱进行清洗，并且更换滤油器，将油箱内的油污清除，防止外部的污染物进入到油箱中。

结论

液压系统污染是液压系统不稳定运行的主要原因，本文通过对液压系统污染的原因及危害进行分析，介绍了液压系统污染的主要原因，同时提出了控制液压系统污染的具体措施，对确保今后冶金机械设备的稳定运行具有一定的参考价值。

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