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摘要:分析了冶金液压系统的污染源及其危害，讲解了如何预防和控制污染。
关键词:冶金机械;液压系统;液压油;污染;危害;控制
0引言
近年来，随着人们对环境污染、节能减排、自然资源和经济效益的关注，降低液压系统污染，改善冶金设备运行状况、延长设备使用寿命等一系列问题也得到了更高的关注。
1液压油污染的主要原因及危害
1.1液压油污染原因
液压系统中的污染物主要是指混杂在油液当中的各类固体颗粒、水、空气、质变化学成分、微生物等，主要原因有以下三个方面:
(1)外界侵入污染物。液压系统和元件在使用过程中,外界的粉尘颗粒通过往复伸缩的活塞杆、注入系统的油液和流回油箱的回油、油箱的通气孔等进入油液中；此外,对液压系统进行维护时,拆装密封件、阀体等带入的棉纱、橡胶等污染物，如高炉的举升装置、送料系统等液压系统。
(2)系统制造污染物。液压系统及其元件在制造、装配、存储、运输过程中,系统本身就存在的原始污染物,如毛刺、切屑、飞边、沙粒、磨料、焊渣、锈片、油漆、密封胶、纤维、冲洗液等；冶金机械中对于由零、部件组成的液压系统,则是由于零、部件不洁而带入的污染物，如接头、胶管等。
(3)系统生成污染物。冶金机械液压系统大部分都是在高温、高压、重载的条件下运行,液压油在高温下产生化学质变,腐蚀金属表面,产生金属颗粒、锈滓,润滑不良,产生部分磨屑；且高压、重载使得液压油剥落金属表面颗粒,加速密封元件的老化,产生金属和非金属颗粒污染。
1.2液压油液污染的危害
1.2.1固体颗粒
固体颗粒污染物主要由金属颗粒、沙粒、橡胶颗粒、纤维和积碳等物质组成，这些颗粒大多是金属和硅、铝的氧化物,硬度一般较高,莫氏硬度在4～7之间,其中二氧化硅和三氧化铝的硬度可达莫氏硬度7～9,对系统和元件的危害较大；液压油污染中,金属颗粒约占75%,尘埃占15%,其它杂质占10%；在各种污染物中,固体颗粒分布最广、危害最大,它是引发系统故障、降低系统可靠性和降低元器件使用寿命的最主要原因，因此,污染控制的重点就是减少固体颗粒。
(1)固体颗粒的磨料磨损。磨料磨损是冶金机械运转中的一个严重问题,是液压和润滑系统元件失效的主要原因。颗粒污染引起的磨损主要有切削、疲劳、粘着和冲蚀等形式，它们交互并存和作用,影响阀芯的正常工作。
切削磨损：进入元件运动副间隙的较硬固体颗粒嵌入材料较软的元件表面,在相对运动过程中象车刀一样将元件表面的部分材料切削下来,形成碎屑。这种磨损因较软的表面易嵌入颗粒,故较硬的表面反而磨损严重,切削表面有明显的划痕。
疲劳磨损:固体颗粒进入运动副间隙后,在碾压和滚动下使元件表面产生应力裂纹,在油压的作用下不断扩展,形成空洞,并使表面材料剥离。
粘着磨损:固体颗粒与元件表面挤压产生微小塑性变形,形成凸起和凹坑,破坏润滑油膜,使运动副金属表面直接接触,接触点在高速、重载作用下局部产生高温而使金属产生粘着。当运动副作相对运动时发生剪切,使金属表层剥落而形成磨粒,进一步加剧磨损。当熔合点过多时,运动副会发生卡滞甚至卡死的现象,导致突发性故障。
冲蚀磨损:固体颗粒随着高速液流,不断向暴露在流道中元件的棱边和表面喷射冲刷,可使被冲刷部位受到磨损,形成冲蚀磨损。
(2)堵塞。堵塞主要是指固体颗粒将节流孔、阻尼孔、喷嘴、过滤器等堵死,造成流量减小甚至断流,致使执行元件动作缓慢或不动作，危害很大。
(3)卡滞。卡滞主要是指较大的颗粒进入运动副间隙并附在间隙入口附近,造成上下间隙产生径向不平衡力,把阀芯压向颗粒浓度低的一侧,产生液压卡紧现象。在高压系统当中,当发生液压卡紧时,阀芯受到的不平衡力和液压卡紧力都很大,造成阀芯卡滞和偏磨。此外,切削作用和粘着作用也都可引起卡滞。
(4)加速油液变质。大量颗粒的不规则运动,会对油液起反复剪切作用,降低油液粘度和润滑性,催化油液变质,加快换油周期。
1.2.2液压系统油液中的水主要来自潮湿的空气和水循环冷却器的渗漏。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆水污染的主要危害在于:
引起腐蚀:水与油液当中的金属硫化物、氯化物作用产生酸性介质,腐蚀元件表面。
加速油液变质:水使油液氧化和乳化,还会与添加剂发生化学作用,产生沉淀物和胶质,破坏了油膜强度,降低了润滑性能；同时也为繁衍微生物创造了条件,加速油液氧化变质。
低温结冰:游离水低温结冰会堵塞小孔、间隙、过滤器。
1.2.3空气
空气比水更容易进入液压系统,它在液压系统有两种存在形式:溶解状态和游离状态。处于溶解状态的空气通常不会影响系统工作,主要是游离态的空气对系统产生危害。
(1)产生气蚀,破坏元件材料表面,并引起系统振动和噪音。
(2)降低液压油液的体积弹性模量和刚性,使系统响应特性变差。
(3)产生气阻。液压泵工作时,吸油腔是低压区,处于游离状态的小气泡体积会急剧膨胀,处于溶解状态的空气也会析出来,把吸油腔充满,造成气阻。
2液压系统的污染控制
2.1合理选用过滤器
在液压系统中科学选用合适的过滤器是控制油液污染的主要措施。过滤器精度过高,滤芯价格高则会造成不必要的浪费；过滤器精度过低,部分颗粒会通过过滤器，则使液压元件的使用寿命缩短。对于频率响应快、系统稳定性和可靠性好的液压系统,需要有一个合适的污染度控制系统。
(1)采用比实际过流量大的过滤器。过滤器流过比它额定值小的流量,则过滤器较小的压力差能使更多的污染颗粒被过滤掉,液压油的清洁度越高。
(2)过滤器并联比串联使用效果好。因为并联后流经每个过滤器的流量减少了,从而提高了系统的清洁度。
(3)对过滤器的清洗可利用循环系统取油样接口冲入适量的油液,将可见污染物从过滤器排污口放出。对于精密液压系统,由于难以取得达到系统NAS1638-4-5级清洁度要求的清洗剂,冲洗过滤器可见污染物时可用达到NAS1638-4-5级的系统液压油。
(4)当过滤器选好后,还应注意正确的安装位置。当过滤器安装在吸油管路时,可清除进入泵前的污染物，保护油泵；在系统回油管路上设置低压回油过滤器，可清除系统回油中的各种污染物，提升系统油液清洁度；对精度要求较高的液压系统,可在吸油管路上安装一只粗滤器,再在液压泵出口高压管路上设置高压过滤器,关键性元件如比例伺服阀还要在进油口前设置过滤器，以确保液压元件运作顺畅。
2.2液压系统制造安装污染控制
(1)电液伺服系统一般多采用不锈钢无缝钢管,管子之间的连接尽量避免螺纹连接,不锈钢管及不锈钢弯头等附件要用硝酸与氢氟酸的混合液酸洗,以清除管道内壁的污染物；管道分段锯割,不准采用砂轮切割机,以防止砂轮粉末残留在管道内；焊接时将不锈钢管端部打好坡口,锉去毛刺并吹干净,并采用氩弧焊,防止焊缝熔渣。
(2)液压油管拆装时,应将管接头开口朝上,用堵头堵住以防止液压油流失和污染物的侵入。
2.3强化液压系统的维护与保养
(1)加注新油液的污染控制。经过对新油检测,一般污染度都在NAS10级以下,远不能满足电液伺服系统要求的NAS6级以上的标准。因此,新油加注前,采用精细过滤车三级过滤,使新油的清洁度完全符合电液伺服阀NAS6级的标准,从而大大降低电液伺服阀的更换、清洗频率,提高了设备的稳定运行率。
(2)离线、在线循环冲洗。离线循环冲洗时,断开电液伺服阀和其它液压部件,将软管、硬管直接连通,开泵过滤新油并冲洗管路,运行24～72h,油温控制在50～60℃,冲洗压力约为2MPa,并用橡胶锤敲击接头、焊缝等部位,将固体颗粒污染物振落清除；在线循环冲洗是当系统的液压油检验达到NAS1638-4-5级标准后,接入电液伺服阀和其它液压部件,形成回路，开启泵组进行在线循环冲洗。
(3)防止油温过高。液压油液温度过高,会加速油液氧化变质,从而增加金属磨损,并使密封件老化变形,造成液压系统泄漏和污染。一般液压系统的工作油温应控制在55℃以下，以35℃为宜。
(4)定期更换液压元件的密封。定期更换油泵轴端和油缸密封,防止内外漏泄和外部杂质的侵入。
(5)定期清洗油箱,清除积垢,更换过滤器滤芯和空滤器,防止外界颗粒污染物进入系统油箱和备用油箱。
3结论
冶金液压系统的污染与控制是一个系统工程,应当从设计、制造、装配、使用、维修保养等各个环节加大检测力度,严格控制污染物的产生,就能大大降低液压系统的污染,提高液压系统的可靠性与稳定性,保证冶金设备的正常运转,提高设备的使用寿命和经济效益。
论文作者:陆洪春
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/12
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