工程中液壓系統(tǒng)的污染控制.pdf

備與科技 59演出場館建設(shè) 確定一個清潔度水平， 且要達(dá)到計劃目標(biāo)，如同選擇泵、 閥、 調(diào)節(jié)器或軸承等一樣 ,是系統(tǒng)設(shè)計的一部分。 不幸的是當(dāng)一些系統(tǒng)設(shè)計者選擇一個過濾器時 , 他們只是看到了過濾器供應(yīng)商的產(chǎn)品目錄 , 卻很少關(guān)注這種特殊系統(tǒng)的整體要求。 為了達(dá)到預(yù)期的清潔度， 就需要選擇和配置適當(dāng)?shù)奈廴究刂圃O(shè)備 , 以期消除 （根除） 高達(dá) 80% 的液壓系統(tǒng)的故障。工程中液壓系統(tǒng)的污染控制編譯 / 蘭州理工大學(xué)舞臺設(shè)備研究所 魏發(fā)孔【摘 要】 液壓傳動是最可靠的并具有可重復(fù)性的動力及運(yùn)動控制形式之一， 為實(shí)現(xiàn)上述目的就要求對系統(tǒng)進(jìn)行精妙的設(shè)計和有效的污染控制。 實(shí)踐證明， 液壓系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題 80 是與污染控制不充分有關(guān)。 了解本文的內(nèi)容將在很大程度上有助于設(shè)計和維護(hù)工程師獲得穩(wěn)定的系統(tǒng)清潔度， 而這正是液壓傳動可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)?！娟P(guān)鍵詞】 污染 磨損 過濾 清潔度 系統(tǒng)【 is of of is 80% of to or in is of 美國 司曾幾十年致力于液壓系統(tǒng)及元件的設(shè)計研究， 還結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐并借助設(shè)備精良的實(shí)驗(yàn)室， 對液壓系統(tǒng)的污染控制進(jìn)行了專題研究。 這篇文稿是該項(xiàng)研究的原始資料， 也是液壓系統(tǒng)的污染控制專業(yè)指導(dǎo)書， 研究首先指出了原版國際標(biāo)準(zhǔn) 406 的不足。 新版國際標(biāo)準(zhǔn) 406 及新版我國 機(jī)械設(shè)計手冊 均采用了其中的部分研究成果， 正說明它在專業(yè)上的權(quán)威性， 比較有參考價值。 本文根據(jù)這份資料編譯而成， 擬分為三期刊發(fā)， 供中小企業(yè)及設(shè)計、 維護(hù)中小劇場液壓系統(tǒng)的專業(yè)人員參考。另外 , 用戶的液壓系統(tǒng)有效成本接近于污染控制所允許的過濾器和元件的價格 , 通過改進(jìn)服務(wù)性能使其很快地恢復(fù)、 增加元件壽命， 增加油液壽命， 延長運(yùn)行時間和減少維修。為了重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)元件設(shè)計、 系統(tǒng)設(shè)計、 過濾器性能和過濾器布置之間的相互影響， 這里推薦了指定的過濾器并指出了系統(tǒng)污染控制的途徑。本文專門定義質(zhì)量、 有效成本內(nèi)系統(tǒng)污染控制的理論和實(shí)踐。1 污染控制的系統(tǒng)途徑為了達(dá)到有效性和經(jīng)濟(jì)性相一致，必須首先確定目標(biāo)， 系統(tǒng)污染控制的目標(biāo)總是一致的 ： 清潔油液使其達(dá)到在系統(tǒng)的有效使用期內(nèi)， 污染不再是任何元件失效的一個因素。 實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)的第一步是建立考慮系統(tǒng)特殊需要的清潔度指標(biāo)。一旦目標(biāo)已經(jīng)建立， 下一步是選擇過濾器和設(shè)置其在系統(tǒng)中的合理位置， 使其能夠在有效成本內(nèi)達(dá)到這個備與科技604, 2007 o. 23目標(biāo)。 這就需要懂得過濾器的性能、 循環(huán)動力學(xué)和過濾器布置。 這三個因素都是重要的， 但最后兩個因素 循環(huán)動力學(xué)和過濾器布置， 往往沒有得到足夠的重視。我們現(xiàn)在能看到一些最初保持液壓油或潤滑油清潔的高效過濾器的資料。大多數(shù)系統(tǒng)都存在污染問題， 其產(chǎn)生原因有 ： 缺乏對流體動力學(xué)的了解而忽視了對過濾器的布置 ； 系統(tǒng)中的過濾器在整個服務(wù)壽命期間沒有能力維護(hù)其性能指標(biāo)。 本文提出了需要處理過濾器布置和系統(tǒng)動力學(xué)的指導(dǎo)方針。機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)之后， 最終及正在進(jìn)行的步驟是確定維持中的目標(biāo)清潔度。 最經(jīng)常完成的是送一些油液樣品到顆粒計數(shù)實(shí)驗(yàn)室給出已確定標(biāo)準(zhǔn)的清潔度 （或污染度） 代碼數(shù)。 如果目標(biāo)正在滿足， 系統(tǒng)只是需要維護(hù)過濾器并且周期性地重測油液。 如果清潔度目標(biāo)不能達(dá)到， 就需要采取糾正措施。 有時需要改變維護(hù)習(xí)慣， 而有時可能需要提高過濾器等級或附加過濾器。 污染控制的明智之舉是在設(shè)計階段就考慮好如何避免短期和長期問題的最佳措施， 保證使液壓或油潤滑機(jī)械獲得長期可靠的運(yùn)行。2 量化油液清潔度建立目標(biāo)清潔度的第一步是了解“清潔” 不是一個一般的術(shù)語而是一個專門的定量值。 液壓油或潤滑油清潔度的當(dāng)前國際標(biāo)準(zhǔn)由 注 ： 壓傳動油液固體顆粒污染等級代號法） 定義。 使用被認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)室顆粒計數(shù)程序， 即確定在 1 液里固體顆粒的數(shù)量及大小 （見圖 1 ）。表 1 為用自動粒子計數(shù)器計算出液壓油樣本中的典型數(shù)據(jù)。一旦獲得結(jié)果， 這些點(diǎn)被繪在清潔度圖表上 （見圖 2 ）。 這個圖表有給出定量的范圍代碼 （最左邊）， 0 25 與顆粒的詳細(xì)數(shù)量相符合。 取得范圍代碼為大于等于 5 m 的顆粒的數(shù)量和代碼范圍為大于等于 15 m 的顆粒的數(shù)量并且用斜杠連在一起所表示 液清潔度代碼。 對于樣品中的顆粒計數(shù)， 大于等于5 m 的顆粒數(shù)是 89 個， 其代碼為 14 ， 而大于等于 15 m 的顆粒數(shù)是 22 個其代碼為 12 ， 406 在 1999 前的版本中描述該油液清潔度為 14/12 。 由于它不提供內(nèi)部形成的小于 5 m 的殘渣微小顆粒的數(shù)量而掩蓋了重要的情況。 為了彌補(bǔ)這一部分， 406經(jīng)采納了擴(kuò)大代碼到相互關(guān)聯(lián)的三個范圍， 即2 m ， 5 m 和 15 m 。 舉例來說， 清潔度代碼變成了 20/14/12 。 整個這份文件我們將用帶有三個范圍的代碼表達(dá)清潔度。圖 1 自動顆粒計數(shù)裝置圖 2 清潔度代碼圖表圖 3 污染的新油表 1 用自動粒子計數(shù)器計算出的液壓油樣本數(shù)據(jù)以微米計的顆粒大小 “ X ” 在一毫升試驗(yàn)油液中大于 “ X ” 的顆粒的數(shù)量2 m 51205 m 8910 m 4315 m 2225 m 350 m 4注 ： 顆粒計算通常試驗(yàn) 10 100 油液， 然后折算成一毫升。 這將使結(jié)果更具有代表性。備與科技61演出場館建設(shè)B 舞臺工藝與設(shè)備 污染源進(jìn)入油液的固體污染源有四種基本的渠道。它們是：新添加油的污染，內(nèi)置的污染， 入口污染和內(nèi)部產(chǎn)生的污染。其中每種污染在重點(diǎn)考慮布置過濾器的時候都需要了解。新添加油的污染雖然液壓油和潤滑油是在可靠的清潔條件下精煉的，但是油液運(yùn)輸?shù)接脩舫Ｓ玫膬Σ赜屯盎蛴凸迺r要通過許多管路。由于運(yùn)轉(zhuǎn)過程中時常卷入金屬和橡膠顆粒以及油桶內(nèi)剝落的金屬和碎片，油液不再清潔。儲藏罐是一個確實(shí)存在的問題 , 因?yàn)樗譂饪s在里面產(chǎn)生銹蝕顆粒，來自大氣的污染也可以找到進(jìn)入油罐的途徑，除非安裝了良好的換氣裝置。如果油液在合理的條件下儲藏，傳輸?shù)綑C(jī)器里的主要污染將是金屬、硅土和纖維（見圖 3 ）。 來自著名供應(yīng)商提供的樣品已經(jīng)表明典型的清潔度為 17/16/14 或更差。使用一個方便移動的裝有高效過濾器的濾油車 , 在污染進(jìn)入并損害系統(tǒng)元件之前將污染物去除，將是一種有效可取的措施。內(nèi)置的污染新的機(jī)器總是含有一定量的內(nèi)置污染。在系統(tǒng)中仔細(xì)裝配并沖洗新的元件可以減少污染，但不可能根除。典型的內(nèi)置污染是磨石、碎片、電鍍層、污垢、灰塵、纖維、沙礫、濕氣、管子密封膠、焊疤、 油漆及洗滌液等等。系統(tǒng)沖洗期間去除污染的量不僅取決于所使用過濾器的效力， 而且取決于沖洗油液的溫度、 粘度、速度和“振蕩”的程度。 除非達(dá)到高速度和高頻繁的振蕩， 否則直到系統(tǒng)運(yùn)行時多數(shù)污染物 也 不可能被清除， 因 而會導(dǎo)致慘重的元件故障。不管機(jī)械施工人員執(zhí)行沖洗的標(biāo)準(zhǔn)如何 , 任何新油、 再生油或潤滑油系統(tǒng)在空載運(yùn)行期間的情況都應(yīng)該得到重視。入口污染直接來自環(huán)境的污染有可能進(jìn)入液壓動力或潤滑系統(tǒng)，但這種情況比較容易監(jiān)控，如同在鋼廠或汽車制造廠內(nèi)的大型裝配，雖然其變化相當(dāng)大，但相對地容易了解環(huán)境條件。例如焦碳爐運(yùn)行條件大大地不同于冷壓加工的類似系統(tǒng)。對于可移動的設(shè)備 , 其應(yīng)用的環(huán)境條件、場地甚至氣候條件（即高氣流）都有很大的變化。關(guān)鍵是嚴(yán)格地限制環(huán)境污染系統(tǒng)的通路。 灰塵進(jìn)入系統(tǒng)有四種主要的途徑： 油箱通氣口、泵站系統(tǒng)蓋板、維修期間元件打開時以及油缸的密封處等（見圖 4 ）。入口污染源（ 1 ）油箱通風(fēng)口。允許空氣進(jìn)出油箱進(jìn)行交換，以補(bǔ)償主要由油缸往復(fù)和油液熱脹冷縮引起的油液變化。所有交換空氣的通風(fēng)口都需要安裝屏障式空氣濾清器。其他可接受的選擇是使用球膽或柔性橡膠屏障，預(yù)防交換空氣接觸系統(tǒng)油液的表面或防止油箱真空引起的負(fù)壓。（ 2 ） 油箱口蓋板。 在一些設(shè)備上，油箱口蓋板通常是不可或缺的設(shè)計。污染控制好的系統(tǒng)要求油箱的設(shè)計在運(yùn)行期間保持密封，而在維護(hù)保養(yǎng)時要很容易地打開，在這方面的污染控制需要對維護(hù)保養(yǎng)及維修人員進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)。（ 3 ）維護(hù)期間的侵入。無論何時一個系統(tǒng)正在打開維護(hù)的時候，就有可能使環(huán)境污染進(jìn)入系統(tǒng)。要采取措施盡可能地保證打開的部件被隔離或保護(hù)，重新制作或裝配的零部件一定要在防止額外的空氣灰塵及污染的環(huán)境中進(jìn)行。應(yīng)該用棉紗或吸油的抹布將裝配后的部件擦拭干凈， 并將周圍清理清潔。（ 4 ）油缸密封口侵入。活塞桿滑動密封處在除去薄薄的油膜和來自桿部的輕微污染方面幾乎不能設(shè)計得 100% 有效。沾在伸出部分的環(huán)境灰塵在縮回時被帶入缸內(nèi)沖刷到系統(tǒng)油液中。在設(shè)計過程中要重點(diǎn)對伸出部分認(rèn)真考慮。當(dāng)此處的污染不可避免時，應(yīng)考慮設(shè)置容量足夠的過濾器。系統(tǒng)污染的產(chǎn)生對于系統(tǒng)來說最危險的污染是由系統(tǒng)自身產(chǎn)生的。那些“硬化的”顆粒的硬度要比產(chǎn)生顆粒的本體表面更硬，并且進(jìn)一步地對系統(tǒng)引起更嚴(yán)重的損害。雖然所有的部件（尤其是泵）在日常運(yùn)行期間會產(chǎn)生少量的顆粒，