1、    淺談冶金機械液壓系統的污染與控制    晉軍（上海二十冶建設有限公司 上海市 201999）摘 要：如何避免冶金機械液壓油的污染，本文首先分析了液壓系統污染產生的原因及其帶來的危害，接著針對問題提出解決的具體措施，以期使液壓系統能夠維持正常運作。關鍵詞：冶金機械 液壓系統 污染控制0 引言液壓系統中的油液污染是冶金機械液壓系統故障的一大主要原因。由于冶金機械運行在高溫、高壓、高濕、高粉塵、高速和高負荷的工作環境中，冶金機械設備在運作過程中很容易發生油液污染問題并且產生化學質變。比如在冷、熱連軋機液壓工作系統中所采用的電液伺服閥由于對油液污染很敏感

2、，所以在油液污染后就極易發生故障，可以說大部分液壓系統故障都是由液壓油液污染引起的。所以我們必須嚴格監控液壓系統的污染情況，這樣可以保證液壓系統的正常工作并且延長了其使用壽命。1 液壓油液污染的原因和危害1.1液壓油液污染的原因液壓系統的污染物主要是各類固體顆粒、水、空氣、質變的化學成分、微生物等。具體原因主要有以下三個方面：1.1.1外界污染物由于外界粉塵顆粒可以在液壓系統和元件的運作過程中侵入系統，造成污染問題。途徑包括伸縮活動的活塞桿、流回油箱的回油和郵箱的通氣孔、注入系統的油液。另外在系統維護時，隨著密封件、閥體等的拆裝，會有棉紗和橡膠等污染物進入。1.1.2系統制造污染物在液壓系統和

3、其元件的制造、裝配、存儲和運輸過程中、污染物可能就已經侵入系統內部。這是由于冶金機械零件不干凈造成的。1.1.3系統生成污染物原因主要有：冶金機械液壓系統在工作過程中發生化學質變；由于銹滓、潤滑不好等產生部分磨料；在高壓下，由于重載會使金屬表面顆粒剝落，加速密封元件的老化，造成金屬和非金屬顆粒污染。1.2液壓油液的危害1.2.1固體顆粒金屬顆粒、沙粒、橡膠顆粒、纖維和積碳等固體顆粒會侵入液壓系統造成污染，這些顆粒大多是金屬和硅、鋁等氧化物，它們共同的特點是硬度較高。固體顆粒污染物相對于其它污染物危害最大，分布最廣，因此是造成系統故障，降低元件壽命的最大原因，因此應對固體顆粒污染引起重視。（1）

4、磨料磨損液壓和潤滑系統發生故障的主要原因就是磨料磨損，主要形式有切削、疲勞、黏著和沖蝕，共同影響了閥芯的正常運作。（1）疲勞磨損由于固體顆粒會進入運動間隙，通過碾壓和滾動的作用導致元件表面發生應力裂紋，并且不斷在油壓的作用下擴大，逐漸形成空洞，最終導致表面材料脫落。（2）沖蝕磨損由于固體顆粒會隨著高速液流，會沖刷流道中的元件，最終使沖刷部位受到一定程度的損害，導致沖蝕磨損。（3）黏著磨損固體顆粒附著在元件表面并在表面擠壓的作用下導致材料表面凹凸不平，從而使潤滑油膜失效，最終運動副金屬直接接觸，在接觸點由于高速和重載的原因會產生局部高溫，加劇了磨損。在熔合點到達一定程度的情況下，運動副甚至會發生

5、卡滯或卡死的情況。（4）切削磨損一些元件運動副間隙中混入硬度較大的固體顆粒，在液壓系統運轉過程中就會像刀子一樣對元件表面進行切割，從而使表面形成碎屑。相反，假如硬度較大的固體顆粒混入較硬的表面，那么材料表面反而磨損的更嚴重，形成劃痕。（2）淤積由于固體顆粒會隨油液流經運動副，顆粒小于間隙的情況下顆粒容易進入間隙，并且由于油膜的吸附和阻滯作用，顆粒逐漸淤積，最終可能會導致隙縫被阻斷，造成淤積。淤積后顆粒與運動副之間的靜摩擦力大大增加，閥芯運動就會受阻。出現液壓系統工作不穩定、空中搖擺、相應瞬時變慢或停滯等情況。但是淤積現象造成的故障一般是暫時的，因為當運動副工作起來后，原來的邊界層就會改變，導致

6、淤積的顆粒被液流沖走，于是滑閥又能正常工作。這種突發性故障可以自動排除，只是淤積故障發生的頻率取決于油液中小顆粒的濃度。（3）堵塞堵塞的原因是顆粒將節流孔、阻尼孔等堵死，造成流量變小甚至斷流，具有很大的危害。（4）卡滯卡滯發生的原因是較大的顆粒進入運動副間隙，并附在間隙入口附近，導致上下間隙之間產生徑向不平衡力，把閥芯擠壓到顆粒濃度高的一側，導致液壓卡緊，閥芯卡滯和偏磨。除此之外，上述切削和黏著磨損也可能導致卡滯現象。（5）加速油液變質由于大量顆粒的不規則運動，油液會反復被剪切，從而降低了油液的粘度和潤滑性，使油液更換周期加快。1.2.2水液壓系統中的水污染的來源主要是空氣和水循環冷卻的環境，

7、而水污染的危害在于：（1）引起腐蝕由于水會與油液中的金屬硫化物、氯化物作用產生酸性介質，因此會腐蝕元件。（2）加速油液變質由于水與油液氧化和乳化，還會和添加劑反應產生沉淀物和膠質，降低了油膜潤滑性。另外還為微生物的繁殖提供了條件，加速的油液的氧化變質。（3）低溫結冰游離水會在低溫的情況下結冰，這會導致小孔、間隙和油濾器堵塞。1.2.3空氣由于空氣很容易進入液壓系統，并且在液壓系統中有兩種存在形式，分別是溶解狀態和游離狀態。通常情況下，主要是游離狀態的空氣會對液壓系統產生危害，具體有：會在液壓泵工作時產生氣阻，由于吸油腔是負壓區，所以處于游離狀態的空氣泡的體積會膨脹，處于溶解狀態的空氣也會析出，

8、從而堵塞吸油腔，造成氣阻；會降低液壓油液的剛性和體積彈性模量，影響系統響應特性；產生氣蝕，從而破壞元件材料表面，同時會產生系統振動和噪音。 2液壓系統的污染控制措施2.1合理選用過濾器選用過濾器精度過高會造成資源的浪費，相反過濾器精度過低，會造成液壓元件壽命縮短。因此一個好的液壓系統需要一個好的污染度控制系統。（1）采用比實際過流量大的過濾器，使更多的污染顆粒被過濾掉。（2）普通的液壓系統采用 20m過濾精度即可， 而電液伺服系統， 一般采用更高精度的過濾器。（3）采用高性能過濾器分級過濾。這樣可以定期更換，防止過濾器器堵塞或變形而失效 。（4）注意正確的安裝位置。將過濾器安裝在吸油回路， 以

9、便清除進入泵以前的污染物。（5）對過濾器的清洗可通過在循環系統取油樣接口沖入適量的油液，將可見污染物從過濾器排污口放出。（6）過濾器最好并聯使用，因為為并聯后降低了每個過濾器的流量，從而提高了系統的清潔度。2.2液壓系統制造安裝污染控制（1）電液伺服系統一般多采用不銹鋼無縫鋼管， 同時盡量避免螺紋連接。另外清除管道內壁的污染物，可用硝酸與氫氟酸的混合酸洗。采用鋸割分段管道， 為防止砂輪粉末殘留在管道內，不準采用砂輪切割機。（2）液壓油管拆裝時，為防止液壓油流失和污染物的侵入，應將管接頭開口朝上，并用堵頭堵住。2.3 強化液壓系統的維護與保養（1） 離線、在線循環沖洗。離線循環沖洗時， 運行24

10、72小時， 油溫在5060度， 沖洗壓力約為2mpa， 并用橡膠錘敲擊接頭、焊縫等部位。在線循環沖洗是當系統的液壓油檢驗達一定標準后，接入電液伺服閥和其它液壓部件，進行在線循環沖洗。（2）及時更換執行元件的密封。定期更換活塞密封和軸端， 防止外部雜質的侵入和內外漏泄。（3）防止油溫過高。因為液壓油液溫度過高， 會加速油液氧化變質， 令金屬磨損， 使密封件老化， 造成液壓系統污染。（4）加注新油液的污染控制。新油污染度遠不能滿足電液伺服系統要求的標準。因此采用精細過濾車三級過濾， 使新油的污染度完全標準， 從而降低了對電液伺服閥的更換、清洗頻率， 提高了設備的穩定性。（5）定期清洗油箱，更換油濾器和空濾器， 防止外界顆粒污染物進入系統油箱和備用油箱。3 結語應該系統的看待冶金機械液壓系統的污染和控制，抓緊各環節的監測力度，嚴格控制污染物的產生，從而大大降低液壓系統的污染，提高液壓系統運轉的可靠性和穩定性