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液压润滑系统污染控制技术

发表时间:2019-10-14 16:26

1.污染概述

2.污染物的种类、产生原因、危害性

3.污染物的检测方法

4.污染控制措施

5.过滤技术基本知识

1.污染概述

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根据大量的统计结果显示,液压系统中70%的故障,以及润滑系统的45%的轴承磨损,都是由于油液污染引起的。因此提高油液的清洁度,控制污染,能够大幅度降低设备的故障率,提高设备的可靠性。


2.污染物的种类及产生原因


污染物的种类主要包括:固体颗粒物,水分、空气、静电、热能等。

所有污染物的来源大致分三类:系统内部残留、内部生成、系统外部侵入。

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固体颗粒物:

固体颗粒物是液压,润滑系统中最主要的污染物,由于污染引起的 故障中,三分之二都是由固体颗粒物引起的。

固体颗粒主要来源于元件制造过程中的残留,运行中的磨损,以及外部侵入。

固体颗粒物的大量存在,会造成元件严重磨损,缩短使用寿命,堵塞通道,产生系统突发性的故障。

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水分:

主要来源于油液温度变化以及系统外部侵入。与油箱液面接触的空气中 的水蒸气溶解于油液中,冷却器泄漏时水分进入油液中。水分会造成元件锈蚀,降低表面性能。水分过多,会造成油液乳化,降低油液润滑性。水分与金属颗粒同时存在时,使油液氧化速度急剧加快,与添加剂产生化学反应产生沉淀物、胶质等,加速油液的劣化。


空气:

主要来源于系统初始运行时,空气未排尽;溶解在油液中的空气在低压下释放出来;当系统内压力低于大气压时,吸入油箱中的空气,随着油液的剧烈搅动,生成气泡被吸入系统。空气的危害主要是造成气蚀,破坏元件的表面性能,产生噪音。气泡在高压下的爆燃,会加速油液的氧化变质。


静电:

高速流动的油液,通过滤芯时会产生静电。静电导致滤芯的使用寿命下降,静电现象还可能造成油液局部瞬间高温,从而引起油品变质,损坏系统中的重要元件,如伺服阀、比例阀。


热能:

产生原因主要源于油液高速流动时产生热量;环境温度过高。热能的产生会降低油液粘度,加速油液氧化,加速密封件老化。


3.污染物的检测方法


针对不同类型的污染度,采用不同的检测方式。常用的污染检测分析有油料光谱分析,铁谱分析,红外光谱分析,固体颗粒含量分析,水分分析等。


对于液压,润滑系统最常用到的是固体颗粒污染物含量分析。


固体颗粒含量的检测,采用颗粒度检测仪进行分析。通常分为在线式,离线式检测。


在线式检测,是把颗粒度检测仪器接入液压、润滑系统中进行检测。


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离线式检测,是通过瓶取样方式,把油液取样后,在实验室进行检测。


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固体颗粒污染物含量的表达方式,采用国际通用的ISO4406、NAS1638等 等级格式显示。

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4.污染物的控制措施


机械设备的功能失效50%归于磨损,而磨损主要是由于系统内的固体颗粒污染物造成的。另外,液压及润滑元件失效70%归因于油液污染。而液压及润滑系统的故障有75%以上是由于油液中固体颗粒的污染造成的。所以,要延长元件的使用寿命,就要最大限度的降低油液中污染。减少固体颗粒物的含量。采用过滤器滤除与元件间隙尺寸相近的颗粒,把磨损降到最低点。


根据污染物的不同来源采取相对应的措施:


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5.过滤技术基本知识


液压、润滑系统,由于外界污染不断侵入系统,内部又不断产生固体颗粒污染物,因此说系统的污染是不可避免的,但污染是可以控制的。这种控制最主要的办法是采用过滤器净化系统的油液,使油液的清洁度控制在系统可允许的范围。


5.1 过滤器常用的性能参数


β值,过滤效率,初始压降,过滤精度,纳污量


β值=(对于某一特定尺寸的颗粒物)过滤前的数量 / 过滤后的数量

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过滤效率%:表示过滤器滤除大于某一尺寸颗粒污染物的能力

过滤效率%与β值的关系: 过滤效率=(1 –1/β(c))*100%

例如:某液压系统油液,过滤前的5um的固体颗粒物数量为10000,过滤后的数量是10

β(5um)=10000/10=1000

过滤效率%=(1-1/1000)*100%=99.9%

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初始压降是描述油液通过干净的过滤器时,所产的压力损失。也是描述过滤器通油能力的参数。

初始压降与流量,过滤精度,温度有关系。同一过滤器,流量越大,过滤精度越细,温度越低,初始压降越高。


过滤精度:过滤器滤芯所能有效滤除的最小颗粒的尺寸大小,单位:um


纳污量:考察过滤器滤芯所能捕获的颗粒污染物总量。


5.2 过滤器的种类


根据过滤器在系统的安装位置不同,分为不同类型。

主要有:吸油过滤器、高压过滤器、回油过滤器、空气呼吸过滤器、旁路循环 过滤器。

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5.3 各类过滤器的作用


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吸油过滤器:用来保护液压泵不被较大颗粒所损坏;为防止泵气蚀

高压过滤器:保护系统核心元件和执行机构

回油过滤器:防止侵入和产生的污染物返回油箱

空气呼吸过滤器:防止空气中污染物进入油箱

旁路循环过滤器:协助系统过滤,可独立运行


5.4 如何选择过滤器的过滤精度


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过滤精度与所保护的元件对污染的敏感性有关,元件间隙越小,对污染越敏感。过滤精度与执行元件速度也有关,低速运行的执行元件颗粒度宜不超过间隙的1/3,运动速度快的元件,颗粒度最好控制在间隙的2/3以内。过滤精度还与系统压力有关,一般来说,压力高的系统,过滤精度也高。综合来看,大致如上表所示。


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