鉆探機械液壓油的汙染與控制論文

1.合適的粘度，良好的粘度和溫度特性粘度是選擇液壓油時首先要考慮的因素，在相同的工作壓力下，粘度過高，液壓元件的運動阻力增大，升溫加快，液壓泵的自吸能力下降，管路壓降和功率損失增大；如果粘度過低，會增加液壓泵的體積損失，元件的泄漏量增大，而且滑動部件的油膜變薄，配套元件的油膜變薄，配套元件的油膜變薄，配套元件的油膜變薄，配套元件的油膜變薄。滑動部件油膜變薄，支撐能力下降。

2.良好的潤滑性（抗磨性） 液壓系統中有大量的運動部件需要潤滑，以防止相對運動表面的磨損，尤其是壓力較高的系統，對液壓油的抗磨性要求更高。

3.良好的抗氧化性 液壓油在使用過程中也會被氧化，液壓油氧化產生的酸性物質會增加對金屬的腐蝕性，產生的油泥沈積物會堵塞過濾器和細小縫隙，使液壓系統不能正常工作，因此要求具有良好的抗氧化性。

4.良好的剪切穩定性 由於液壓油在通過泵、閥的節流口和間隙時，要經受強烈的剪切作用，導致油中的壹些大分子聚合物如增粘劑分子斷裂，變成小分子，使粘度下降，當粘度下降到壹定程度時油就不能使用了，因此要求其具有良好的抗剪切性能。

5.防銹防腐性能好的液壓油在使用過程中不可避免地會與水分和空氣接觸而氧化產生酸性物質，會生銹和腐蝕金屬，影響液壓系統的正常工作。

6.良好的抗乳化性和水解穩定性，使液壓油在工作過程中免受不同方式混入的水和冷凝水對液壓泵等元件的影響。

7.良好的抗泡性和空氣釋放性 在液壓油箱中，由於油液中混入的氣泡隨油液循環，不僅會使系統壓力降低，潤滑條件變差，還會產生異常噪音、振動，另外氣泡還會增大油液與空氣的接觸面積，加速油液的氧化，因此要求液壓油具有良好的抗泡性和空氣釋放性。

8.密封材料的適應性由於液壓油與密封材料的適應性不好，會使密封材料膨脹、軟化或硬化而失去密封性能，所以要求液壓油與密封材料能相互適應。

二、液壓油的汙染與危害

液壓油的汙染，按汙染物的不同，可分為雜質（灰塵、金屬顆粒、棉花、氧化物等）、水分、空氣、微生物和化學汙染等。在鉆探機械液壓系統中，主要是雜質（多為金屬顆粒）、水分和空氣汙染。

l、油液中混有水分

（1）油液中水分的進入途徑

1）油箱蓋由於冷熱交替使空氣中的水分凝結成水珠落入油液中。

2）冷卻器或熱交換器密封圈損壞或冷卻管破裂水漏進油中。

3) 通過密封不良的液壓缸活塞桿進入系統的潮濕空氣凝結成水滴。

4）油中帶有人的水分和油暴露在潮濕環境中與水的親和力而吸水。

（2）油液中混入水的危害

1）油液中混入壹定量的水，會使液壓油乳化呈渾濁狀態。如果液壓油本身抗乳化能力差，經過壹段時間後，水無法從油中分離出來，使油始終處於渾濁狀態。這種渾濁的乳化油進入液壓系統後，不僅使液壓元件內部生銹，同時降低了其潤滑性能，使零件的磨損加劇，系統效率降低。

2）液壓系統中的黑色金屬生銹後，剝落的鐵銹在液壓系統管路和液壓元件中流動、擴散、蔓延，會導致整個系統生銹，產生更多的剝落鐵銹和氧化物。

3）水還會與油品中的某些添加劑作用，產生沈澱和膠質等汙染物，加速油品變質。

4）水與油中的硫和氯作用產生硫酸和鹽酸，使磨料中的成分磨損加劇，還會加速油的氧化變質，甚至產生大量油泥。

5）這些水汙染物和氧化產物，就會成為進壹步氧化的催化劑，最終導致液壓元件堵塞或卡死，造成液壓系統故障、輸油管堵塞、冷卻器效率降低以及濾油器堵塞等壹系列故障。

6）此外，在低溫下，水凝結成微小的冰粒，也容易堵塞控制元件的間隙和死點。

2、油液侵入空氣中

油液中的空氣主要來自松動的管接頭、未緊貼元件的接合面、暴露在油液上的油管和密封失效處，油液暴露在大氣中就會溶解在空氣中。另外，當油箱中的油量較少時，加速液壓油的循環，使氣泡排除困難，而油泵吸油管中 "油 "的深度不夠，使空氣容易進入。

混入液壓系統的空氣，通常以直徑 0.05 ～ 0.50mm 的氣泡狀態懸浮在液壓油中，對液壓系統中液壓油的體積彈性模量和液壓油的粘度產生嚴重影響，隨著液壓系統壓力的增加，壹部分混入液壓油中的空氣溶解，其余仍處於氣相狀態。當混入的空氣量增加時，液壓油的體積彈性系數急劇下降，壓力波在液壓油中的傳播速度減慢，液壓油的動態粘度呈線性增加。懸浮在油液中的空氣與液壓油結合成混合物，這種油液的'穩定性是由氣泡的大小決定的，對液壓系統等影響顯著，可能出現振動、噪聲、壓力波動、液壓元件不穩定、運動部件產生爬行、換向沖擊、定位不準或動作錯誤等故障，還會使動力消耗上升、油液加速氧化以及油液潤滑性能降低。油液中的固體雜質主要以顆粒形式存在。這些雜質有的是元件在加工和裝配過程中殘留的，有的是液壓元件在工作過程中產生的，有的是源於外界雜質的侵入，其危害主要有：

（1）油液中的各種顆粒雜質會對泵和電機造成危害。當雜質顆粒進入齒輪泵或齒輪馬達的齒輪端面與兩端蓋側板、齒頂與機殼之間，或當雜質顆粒進入葉片泵或葉片馬達的葉片與葉片槽、轉子端面與配油盤、定子與轉子（葉片頂）之間，或當雜質顆粒進入柱塞泵或柱塞馬達的柱塞與柱塞缸孔之間、當雜質顆粒進入柱塞泵或柱塞馬達的柱塞和柱塞缸孔、轉子和配油盤、滑靴和傾斜盤、變量機構的滑動副之間時，都可能導致卡死。即使不會導致卡死故障，也會增加磨損。雜質顆粒還可能堵塞泵前的進油過濾器，導致泵產生氣蝕或引發各種並發故障。

（2）油液中的各種顆粒雜質會對液壓缸造成傷害。顆粒雜質會使活塞與缸體、活塞桿與缸蓋孔及密封元件產生應變和磨損，使排油量增大，容積效率和有效推力（拉力）降低，如果顆粒雜質卡住活塞或活塞桿，會導致油缸不動作。

（3）油中的汙染顆粒會對各種閥部件造成傷害。汙染顆粒可能會造成滑閥卡死或節流閥堵塞，導致氣門失靈，即使沒有卡死或堵塞的故障，汙染顆粒也會使氣門元件的運動部件過早磨損，配合間隙增大，性能變差。

（4）汙染物滋生細菌，加劇機油老化，使機油變黑發臭，進壹步汙染環境。如此惡性循環，可能會出現以下後果：

1）汙染物堵塞機油濾清器，導致機油泵吸空，產生振動和噪音。

2）汙染物增加氣缸或電機的摩擦，導致爬行。

3)汙垢會徹底使伺服閥等抗汙染能力差的部件根本失靈，至少工作不穩定且滯後性增大，汙垢堵塞壓力表前固定的同壹個小孔，使壓力不能正確傳遞和反映。

4）汙染物堵塞壓力表通道，使壓力不能正確傳遞和響應。

三、控制液壓油汙染的主要措施

為了保證液壓系統正常、可靠地工作，減少故障，延長液壓油的使用壽命，必須采取有效措施控制液壓油的汙染。

1、控制油溫

油溫過高往往會給液壓系統帶來以下不利影響：

（1）油液粘度下降，使油膜中的活性部件損壞，摩擦阻力增大，引起系統發熱，執行元件（如液壓缸）爬行。油液粘度下降會導致泄漏增加，系統效率明顯降低。

（2）油液粘度降低，通過節流閥時其特性會發生變化，使活塞運動速度不穩定。

（3）油溫過高引起零件熱膨脹，使運動零件之間的間隙發生變化，導致動作不暢或卡死，使其性能和精度下降。

（4）當油溫超過 55 攝氏度時，油的氧化作用加劇，使用壽命縮短，據資料顯示，當油溫超過 55 攝氏度時溫度每升高 9 攝氏度，油的使用壽命就縮短壹半，因此，對於不同用途和不同工況的機器。應有不同的允許工作油溫。工程機械液壓系統允許的正常工作油溫為 35-55 攝氏度，最高可達 70 攝氏度。

2、控制過濾精度

為了控制油液的汙染程度，可根據系統和元件的不同要求，分別在吸油口、壓力管路、伺服閥入口等處，按照過濾精度的要求設置濾油器，以控制油液中的顆粒汙染物，使液壓系統性能可靠、運行穩定。濾油器的過濾精度壹般是根據系統的靈敏度來選擇過濾精度最大的元件。

3、加強現場維護管理

加強現場維護管理是防止外界汙染物侵入系統和濾除系統中汙染物的有效措施。

（1）檢查油液的清潔度

設備管理部門在檢查設備清潔度時，應同時檢查系統油液、油箱和過濾器的清潔度，並建立液壓設備清潔度上、中、下三級評分制度。對重點設備的液壓系統進行抽查。

（2）建立液壓系統保養制度

設備管理部門在制定設備等級保養內容時，要增加液壓裝置的具體保養環節。

（3）定期對油液進行取樣化驗

應定期定量抽取油樣，檢查單位體積油樣或稱量油樣中雜質顆粒的大小和數量，並進行定性定量分析，以確定油液是否需要更換。

A、油液取樣時間：對換油周期有規定的液壓設備，可在換油前壹周進行油液取樣化驗；對新油，在連續工作1000h後，應進行取樣化驗；大型精密液壓設備企業中使用的油液，在使用600h後，應進行取樣化驗。

B、取油樣時，首先要將盛油容器清洗幹凈，不允許使用不幹凈的容器，以保證數據準確，具體取油樣方法如下：

當液壓系統不工作時（即處於靜止狀態），分別在油箱的上部、中部和下部各取相同數量的油樣，攪拌後化驗；液壓系統工作時，可在系統總回油管口取油樣。總回油管口取油樣；檢測所需油樣數量，壹般為 300-500mL /次；按油樣檢測程序進行檢測，將檢測結果填入油樣檢測單，並存入設備檔案。

4、定期清洗

控制油品汙染的另壹個有效方法是定期清除過濾器、濾網、油箱、油管及部件內部的汙垢。在拆卸部件時，油管也要註意清潔，所有油口都要加塞或用塑料布密封，防止汙物侵入系統。

5、定期對油液進行過濾，控制其使用周期

油液的使用壽命或更換周期取決於很多因素，包括設備的環境條件和維護保養、液壓系統油液的過濾精度和允許汙染程度等因素。由於油液使用時間過長，油、水、灰塵、金屬擦傷等會使油液變成含有多種汙染物的混合物，如果不及時更換，就會影響系統的正常工作，並導致事故的發生。是否更換機油取決於機油的汙染程度，目前有三種換油期確定方法：

（1）目測換油法。它是根據維修人員的經驗，通過目測壹些機油常規狀態的變化（如機油變黑、有異味、變乳白色等），來決定是否換油。

（2）定期換油法。根據設備所在場地的環境條件、工作條件和所用機油的換油周期，到期更換。這種方法非常適合液壓設備較多的企業。

（3）取樣法。定期對油品進行取樣化驗，測定必要的項目（如粘度、酸值、水分、粒度和含量以及腐蝕性等）和指標，根據油品質量的實際測定值與規定的油品降解標準進行比較，確定不宜更換的油品。取樣時間：壹般工程機械液壓系統應在換油周期前壹周進行，關鍵設備液壓系統應每500小時取樣壹次，結果填入設備技術檔案。取樣檢測方法適用於關鍵設備和大型液壓設備。

換油時要註意清潔，防止贓物侵入液壓系統，不能混用和換錯，主要要求如下：

（1）更換的新油或補加的新油必須是系統按規定使用的油品，經檢測確認油品達到規定的性能指標後，方可添加。

（2）為了保持新油的清潔度，換油時應將油箱內及主管道內的舊油放掉，並將油箱、濾清器、軟管清洗幹凈。加油時必須對機油進行過濾，對已疲勞損壞的濾清器應予以更換。

（3）加油量要達到油箱油標線位置，加油方法是：先加油至油箱最高油標線，打開油泵電機，向系統管路供油，再加油至油箱油標線，然後打開電機，如此多次，直到油保持在油標線為止。

所以在日常使用和設備維護過程中，要註意觀察油品的質量，避免油品汙染對設備造成損害。

參考文獻

1 詹叢昌主編.液壓可靠性與故障診斷.北京：冶金工業出版社，1995冶金工業出版社，1995

2 潘樹業.液壓油劣化的現場檢測方法.工程機械，2001（5）

3 周洪林，陳新啟．液壓系統的汙染與控制[J].機械制造與自動化，2003，（01）

4 王俊義.液壓系統油液汙染的危害與控制[J].山西建築，2002，（09）

5 童德元.工程機械液壓系統的汙染控制[J].上海鐵道技術，2001，(04)

6 王俊義.液壓系統油液汙染的危害與控制[J].山西建築，2002，（09）

7 張啟仁.液壓系統溫升控制[J].甘肅科技，2004，（04）