摘要：液壓油的質(zhì)量和清潔度是保證液壓系統(tǒng)正常工作的首要條件,液壓系統(tǒng)污染是液壓故障的一個主要原因,為了保證鉆井機(jī)械液壓系統(tǒng)能夠安全、可靠的運(yùn)行,對液壓系統(tǒng)中液壓油污染的危害及原因進(jìn)行分析,對液壓油污染程度的檢測及液壓油污染的控制提出了方法和措施,以達(dá)到工作過程中的污染控制,主要包括：控制油溫、定期過濾等措施

關(guān)鍵詞：液壓油,污染,控制

在現(xiàn)代的傳動方式中，液壓傳動可以很好的實現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和自動控制，并且以其傳動裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小等特點得到了較為廣泛的應(yīng)用。但是鉆井設(shè)備由于多處于室外，工作中受外界環(huán)境的影響很大，在實際的使用過程中，很容易出現(xiàn)液壓油的污染情況，嚴(yán)重影響了動力的傳遞，因此對液壓油污染的控制就顯得尤為重要。

一、液壓油概述

液壓油用于液壓傳動系統(tǒng)中作中間介質(zhì),起傳遞和轉(zhuǎn)換能量的作用,同時還起著液壓系統(tǒng)內(nèi)各部間件的潤滑、防腐蝕、冷卻、沖洗等作用。其主要性能有:

1.合適的粘度，良好的粘溫特性粘度是選擇液壓油時首先考慮的因素，在相同的工作壓力下，粘度過高，液壓部件運(yùn)動阻力增加，升溫加快液壓泵的自吸能力下降，管道壓力降和功率損失增大;若粘度過低，會增加液壓泵的容積損失，元件內(nèi)泄漏增大，并使滑動部件油膜變薄，支承能力下降。

2.良好的潤滑性(抗磨性)液壓系統(tǒng)有大量的運(yùn)動部件需要潤滑以防止相對運(yùn)動表面的磨損，特別是壓力較高的系統(tǒng)，對液壓油的抗磨性要求要高得多。

3.良好的抗氧化性液壓油在使用過程中也會發(fā)生氧化，液壓油氧化后產(chǎn)生的酸性物質(zhì)會增加對金屬的腐蝕性，產(chǎn)生的油泥沉淀物會堵塞過濾器和細(xì)小縫隙，使液壓系統(tǒng)工作不正常，因此要求具有良好的抗氧化性。

4.良好的抗剪切安定性由于液壓油經(jīng)過泵、閥節(jié)流口和縫隙時，要經(jīng)受劇烈的剪切作用，導(dǎo)致油中的一些大分子聚合物如增粘劑的分子斷裂，變成小分子，使粘度降低，當(dāng)粘度降低到一定的程度油就不能用了，所以要求具有良好的抗剪切性能。

5.良好的防銹和防腐蝕性液壓油在使用過程中不可避免地要接觸水分和空氣以及氧化后產(chǎn)生的酸性物質(zhì)都會對金屬生銹和腐蝕，影響液壓系統(tǒng)的正常工作。

6.良好的抗乳化性和水解安定性液壓油在工作過程中從不同途徑混入的水分和冷凝水在受到液壓泵和其他元件。

7.良好的抗泡沫性和空氣釋放性在液壓油箱里，由于混入油中的氣泡隨油循環(huán)，不僅會使系統(tǒng)的壓力降低，潤滑條件變壞，還會產(chǎn)生異常的噪音、振動，此外氣泡還增加了油與空氣接觸的面積，加速了油的氧化，因此要求液壓油具有良好的抗泡沫性和空氣釋放性。

8.對密封材料的適應(yīng)性由于液壓油與密封材料的適應(yīng)性不好，會使密封材料膨脹、軟化或變硬失去密封性能，所以要求液壓油與密封材料能相互適應(yīng)。

二、液壓油的污染與危害

液壓油的污染，按照污染物的不同，可分為雜質(zhì)(灰塵、金屬顆粒、棉紗、氧化物等)、水分、空氣、微生物及化學(xué)物污染。在鉆采機(jī)械液壓系統(tǒng)中，主要是雜質(zhì)(大部份是金屬顆粒)、水分和空氣污染。

l、油液中混入水分

(1)油液中水分進(jìn)入的途徑

1)油箱蓋因冷熱交替而使空氣中的水分凝結(jié)成水珠落人油中。

2)冷卻器或熱交換器密封損壞或冷卻管破裂使水漏人油中。

3)通過液壓缸活塞桿密封不嚴(yán)密處進(jìn)入系統(tǒng)的潮濕空氣凝聚成水珠。

4)用油時帶人的水分以及油液暴露于潮濕環(huán)境中與水發(fā)生親合作用而吸收的水。

(2)油液中混入水分后的危害

1)油液中混入一定量的水分后，會使液壓油乳化呈白濁狀態(tài)。如果液壓油本身的抗乳化能力較差，靜止一段時間后，水分也不能與油分離，使油總處于白濁狀態(tài)。這種白濁的乳化油進(jìn)入液壓系統(tǒng)內(nèi)部，不僅使液壓元件內(nèi)部生銹，同時降低其潤滑性能，使零件的磨損加劇，系統(tǒng)的效率降低。

2)液壓系統(tǒng)內(nèi)的鐵系金屬生銹后，剝落的鐵銹在液壓系統(tǒng)管道和液壓元件內(nèi)流動，蔓延擴(kuò)散下去，將導(dǎo)致整個系統(tǒng)內(nèi)部生銹，產(chǎn)生更多的剝落鐵銹和氧化物。

3)水還會與油中的某些添加劑作用產(chǎn)生沉淀和膠質(zhì)等污染物，加速油的惡化。

4)水與油中的硫和氯作用產(chǎn)生硫酸和鹽酸，使元件的磨蝕磨損加劇，也加速油液的氧化變質(zhì)，甚至產(chǎn)生很多油泥。

5)這些水污染物和氧化生成物，隨即成為進(jìn)一步氧化的催化劑，最終導(dǎo)致液壓元件堵塞或卡死，引起液壓系統(tǒng)動作失靈、配油管堵塞、冷卻器效率降低以及濾油器堵塞等一系列故障。

6)另外，在低溫時，水凝結(jié)成微小冰粒，也容易堵塞控制元件的間隙和死口。

2、油中侵入空氣

油液中的空氣主要來源于松動的管接頭，不緊密的元件接合面，暴露在油面上的油管以及密封失效處，油液暴露在大氣中也會溶人空氣。此外，當(dāng)油箱內(nèi)的油量較少時，加速了液壓油的循環(huán)，使氣泡排除困難，同時油泵吸油管“吃油”深度不夠也使空氣容易進(jìn)入。

混入液壓系統(tǒng)的空氣，通常以直徑為0.05～0.50mm的氣泡狀態(tài)懸浮于液壓油中，對液壓系統(tǒng)內(nèi)液壓油的體積彈性模量和液壓油的粘度產(chǎn)生嚴(yán)重影響，隨著液壓系統(tǒng)的壓力升高，部分混入空氣溶人液壓油中，其余仍以氣相存在。當(dāng)混入的空氣量增大時，液壓油的體積彈性系數(shù)急劇下降，液壓油中的壓力波傳播速度減慢，油液的動力粘度呈線性增高。懸浮在油液中的空氣與液壓油結(jié)合成混合液，這種油液的穩(wěn)定性決定于氣泡的尺寸大小，對液壓系統(tǒng)等產(chǎn)生重大的影響，可能出現(xiàn)振動、噪聲、壓力波動、液壓元件不穩(wěn)定、運(yùn)動部件產(chǎn)生爬行、換向沖擊，定位不準(zhǔn)或動作錯亂等故障，同時還使功耗上升，油液氧化加速以及油的潤滑性能降低。

3、油中混入各種雜質(zhì)顆粒

油液中的固態(tài)污染物主要以顆粒狀存在。這些雜質(zhì)有的是元件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(chǎn)生的，有的源于外界雜質(zhì)的侵入，其危害是：

(1)油中的各種顆粒雜質(zhì)會對泵和馬達(dá)造成危害。當(dāng)雜質(zhì)顆粒進(jìn)入到齒輪泵或齒輪馬達(dá)的齒輪端面和兩端蓋側(cè)板、齒頂和殼體之間，或當(dāng)雜質(zhì)顆粒進(jìn)入到葉片泵或葉片馬達(dá)的葉片與葉片槽，轉(zhuǎn)子端面和配油盤、定子與轉(zhuǎn)子(葉片頂部)之間，或當(dāng)雜質(zhì)顆粒進(jìn)入到柱塞泵或柱塞馬達(dá)的柱塞與柱塞缸體孔，轉(zhuǎn)子與配油盤、滑靴與傾斜盤、變量機(jī)構(gòu)的滑動副之間時，均有可能造成卡死故障。即使不造成卡死故障，也會使磨損加劇。雜質(zhì)顆粒還有可能堵塞泵前的進(jìn)油濾油器，使泵產(chǎn)生氣蝕或造成多種并發(fā)故障。

(2)油中各種顆粒雜質(zhì)會對液壓缸造成危害。顆粒雜質(zhì)會使活塞與缸體、活塞桿與缸蓋孔及密封元件產(chǎn)生拉傷和磨損，使泄油量增大，容積效率和有效推力(拉力)降低，如果顆粒雜質(zhì)卡住活塞或活塞桿，將導(dǎo)致油缸不動作。

(3)油中的污染顆粒會對各種閥類元件造成危害。污染顆粒可能引起滑閥卡死或節(jié)流堵塞，造成閥動作失靈，即使不產(chǎn)生卡死或堵塞故障，污染顆粒也將使閥類元件運(yùn)動副過早磨損，配合間隙加大，性能惡化。

(4)污染物繁殖細(xì)菌，加劇油液老化，使油液發(fā)黑發(fā)臭，更進(jìn)一步產(chǎn)生污染。如此惡性循環(huán)，有可能產(chǎn)生以下后果：

1)污染物堵塞濾油器，導(dǎo)致油泵吸空，產(chǎn)生振動和噪聲。

2)污染物使油缸或馬達(dá)的摩擦力增大，產(chǎn)生爬行。

3)污物會完全使伺服閥等抗污染能力差的元件根本失效，至少是工作不穩(wěn)定和滯后量增加，污物阻塞壓力表前同定小孔，壓力得不到正確傳遞和反映。

4)污染物堵塞壓力表通道，使壓力得不到正確傳遞和反應(yīng)。

三、控制液壓油污染的主要措施

為確保液壓系統(tǒng)工作正常、可靠、減少故障和延長壽命，必須采取有效措施控制液壓油的污染。

1、控制油溫

油溫過高往往會給液壓系統(tǒng)帶來以下不利影響：

(1)油液黏度下降，使活動部位的油膜破壞、磨擦阻力增大，引起系統(tǒng)發(fā)熱、執(zhí)行元件(例如液壓缸)爬行。油液黏度下降可導(dǎo)致泄漏增加，系統(tǒng)工作效率顯著降低。

(2)油液黏度下降后，經(jīng)過節(jié)流器時其特性會發(fā)生變化，使活塞運(yùn)動速度不穩(wěn)定。

(3)油溫過高引起機(jī)件熱膨脹，使運(yùn)動副之間的間隙發(fā)生變化，造成動作不靈或卡死，使其工作性能和精度下降。

(4)當(dāng)油溫超過55攝氏度時，油液氧化加劇，使用壽命縮短，據(jù)資料介紹，當(dāng)油溫超過55攝氏度后溫度每升高9攝氏度，油的使用壽命縮短一半，因此，對不同用途和不同工作條件的機(jī)器。應(yīng)有不同的允許工作油溫。工程機(jī)械液壓系統(tǒng)允許的正常工作油溫為35-55攝氏度，最高為70攝氏度。

2、控制過濾精度

為了控制油液的污染度，要根據(jù)系統(tǒng)和元件的不同要求，分別在吸油口、壓力管路、伺服調(diào)速閥的進(jìn)油口等處，按照要求的過濾精度設(shè)置濾油器，以控制油液中的顆粒污染物，使液壓系統(tǒng)性能可靠、工作穩(wěn)定。濾油器過濾精度一般按系統(tǒng)中對過濾精度敏感性最大的元件來選擇。

3、強(qiáng)化現(xiàn)場維護(hù)管理

強(qiáng)化現(xiàn)場維護(hù)管理是防止外界污染物侵入系統(tǒng)和濾除系統(tǒng)中污染物的有效措施。

(1)檢查油液的清潔度

設(shè)備管理部門在檢查設(shè)備的清潔度時，應(yīng)同時檢查系統(tǒng)油液、油箱和濾油器的清潔度，并建立液壓設(shè)備清潔度上、中、下三級評分制度。對關(guān)鍵設(shè)備的液壓系統(tǒng)都要抽查。

(2)建立液壓系統(tǒng)一級保養(yǎng)制度

設(shè)備管理部門在制定設(shè)備一級保養(yǎng)內(nèi)容時，要增加對液壓裝置方面的具體保養(yǎng)內(nèi)容。

(3)定期對油液取樣化驗

應(yīng)定期、定量提取油樣，檢查單位體積油樣中雜質(zhì)顆粒的大小和數(shù)量或稱重量，并作定性定量分析，以便確定油液是否需要更換。

A、取油樣時間：對已規(guī)定了換油周期的液壓設(shè)備，可在換油前一周對正在使用的油液進(jìn)行取樣化驗;對新?lián)Q的油液，經(jīng)過1000h連續(xù)工作后，應(yīng)對其取樣化驗;企業(yè)中的大型精密液壓設(shè)備使用的油液，在使用600h后，應(yīng)取樣化驗。

B、取油樣時，首先要把裝油容器清洗干凈，不許使用臟的容器，以確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，具體取油樣的方法如下：

當(dāng)液壓系統(tǒng)不工作時(即在靜止?fàn)顟B(tài)下)，可分別在油箱的上部、中部和下部各取相同數(shù)量的油樣，攪拌后進(jìn)行化驗;液壓系統(tǒng)正在工作時，可在系統(tǒng)的總回油管口取油樣;化驗所需要的油樣數(shù)量，一般為300-500mL/次;按油料化驗規(guī)程進(jìn)行化驗，將化驗結(jié)果填入油料化驗單，并存入設(shè)備檔案。

4、定期清洗

控制油液污染的另一個有效方法是，定期清除濾網(wǎng)、濾芯、油箱、油管及元件內(nèi)部的污垢。在拆裝元件、油管時也要注意清潔，對所有油口都要加堵頭或塑料布密封，防止臟物侵入系統(tǒng)。

5、定期過濾油液、控制其使用期限

油液的使用壽命或更換周期取決于很多因素，其中包括設(shè)備的環(huán)境條件與維修保養(yǎng)、液壓系統(tǒng)油液的過濾精度和允許污染等級等因素。由于油液使用時間過長，油、水、灰塵、金屬磨損物等會使油液變成含有多種污染物的混合液，若不及時更換，將會影響系統(tǒng)正常工作，并導(dǎo)致事故。

過濾是控制油液污染的重要手段，是一種強(qiáng)迫濾去油中雜質(zhì)顆粒的方法。油液經(jīng)過多次強(qiáng)迫過濾，能使雜質(zhì)顆粒控制在要求的等級范圍內(nèi)，所以對各類液壓設(shè)備需制定出強(qiáng)迫過濾油液的精度，以確保油液的清潔度。

是否換油取決于油液被污染的程度，目前有3種確定換油期的方法：

(1)目測換油法。它是憑維修人員的經(jīng)驗，根據(jù)目測到的一些油液常規(guī)狀態(tài)變化(如油液變黑、發(fā)臭、變成乳白色等)，決定是否換油。

(2)定期換油法。根據(jù)設(shè)備所在場地的環(huán)境條件、工作條件和所用油品的換油周期，到期就進(jìn)行更換。這種方法對液壓設(shè)備較多的企業(yè)很適用。

(3)取樣化驗法。定期對油液進(jìn)行取樣化驗，測定必要的項目(如黏度、酸值、水分、顆粒大小和含量以及腐蝕等)和指標(biāo)，按油質(zhì)的實際測量值與規(guī)定的油液劣化標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，確定油液該不該換。取樣時間：對一般工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)應(yīng)在換油周期前一周進(jìn)行，關(guān)鍵設(shè)備的液壓系統(tǒng)應(yīng)每隔500小時進(jìn)行一次取樣化驗，化驗結(jié)果應(yīng)填入設(shè)備技術(shù)檔案。取樣化驗法適用于關(guān)鍵設(shè)備和大型液壓設(shè)備。

換油時，要注意清潔，防止贓物侵入液壓系統(tǒng)，不可混用和換錯，主要有下列要求：

(1)更換的新油或補(bǔ)加的新油必須是本系統(tǒng)所規(guī)定使用的油，經(jīng)過化驗確認(rèn)其油質(zhì)已達(dá)到規(guī)定的性能指標(biāo)，才能加入。

(2)為保持新油的清潔，換油時要將油箱內(nèi)部及主要管道內(nèi)舊油放盡，并把油箱、過濾網(wǎng)、軟管清洗干凈。加油時油液必須經(jīng)過過濾，對已疲勞損壞的濾網(wǎng)應(yīng)更換。

(3)加入的油量要達(dá)到油箱的油標(biāo)位置，加油方法是：先加油至油箱最高油標(biāo)線，開動油泵電動機(jī)，把油供至系統(tǒng)各管道，再加油至油箱油標(biāo)線，再開動電動機(jī)，這樣多次進(jìn)行，直至油液保持在油標(biāo)線內(nèi)為止。

所以在日常的使用和設(shè)備保養(yǎng)過程中，要十分注意觀察油的質(zhì)量，避免油污染對設(shè)備造成的損害。

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