有轨电车制动系统液压油清洁度的检测探讨

2018-11-19叶嘉斌袁场

中国设备工程 2018年20期

叶嘉斌，袁场

（南京中车浦镇海泰制动设备有限公司，江苏南京 211800)

1 油液的清洁度概念

油液的清洁度是描述油中固体颗粒等污染物在油液中的含量或分布的一个指标，其代表了油液在生产或运营过程中清洁程度。油液中的固体颗粒等污染物主要是由液压系统密封性差导致外界环境输入污染物、液压系统中元件出现磨损导致输入污染物、油液长时间工作导致油液自身出现性能衰变、液压系统中原来残留的污染物等引起的。油液污染物直接影响到液压系统的工作可靠性和元件的使用寿命，资料显示液压系统的故障大约70%是由油液污染物引起的。液压系统在工作中，从外界环境不断侵入各种污染物，并且由于元件磨损和油液衰变从内部不断产生污染物。目前国内外用于污染物成分分析的方法主要有光谱、能谱、射线分析等方法。国内外油液清洁度检测技术起步于上世纪中叶，从军工、国防等逐渐扩展到了基础工业等民用领域并普及。因此，油液清洁度的准确、快速检测对于液压系统来说具有十分重大的意义。

2 液压油的常见检测方法

（1）质量检测法。质量检测法是测定单位体积油液中所含固定颗粒污染物的质量，通常用mg/L或mg/100mL表示。质量检测法利用滤膜过滤装置过滤一定体积的样液，将油液中的固定颗粒污染物收集在微孔滤膜上，通过称重过滤前和过滤后的滤膜质量即可得出污染物的含量。国际标准“ISO4405”对质量检测法检测污染物做了具体的说明和规定。微孔滤膜直径一般为0.8μm，分析天平精度为0.05mg，可检测最小污染物浓度为0.2mg/L。质量检测法所需的检测装置比较简单，但操作费时，检测结果只是油液中颗粒污染物总量，不能反映颗粒颗粒的大小和尺寸分布。目前该方法国内外使用较少，主要检测一些清洁度要求不高的油液，一般用于实验室检测。

（2）显微镜检测法。用光学显微镜测定油液中颗粒污染物的尺寸分布与浓度，是目前应用比较普遍的一种方法，其主要方法如下：用微孔滤膜过滤一定体积的样液，将样液中的颗粒污染物全部收集在滤膜表面，然后在显微镜下测定颗粒的大小并按要求的尺寸范围计数。滤膜孔径一般为0.8μm或1.2μm。显微镜的组合放大倍数通常为100～400倍。最小可检测的颗粒尺寸为5μm。颗粒的尺寸大小利用目镜中的测微尺测定。显微镜检测设备比较简单，可以直观地观察到颗粒污染物的形貌和大小，并可以大致判断出污染颗粒的种类。但此方法计数需要的时间长，计数的准确性较差，很大程度上与操作员的经验有很大关系。经验表明，显微镜检测法的结果一般有30%的偏差。显微镜检测法目前使用比较广泛，具体操作可参照标准ISO4407或相关行业标准。

（3）自动颗粒检测法。目前在油液污染分析中已广泛采用自动颗粒计数器，其具有计数快、准确度高和操作简便等特点。按照工作原理，自动颗粒计数器有遮光型、光散射型和电阻型等几种类型。在油液污染分析中目前广泛采用的是遮光型自动颗粒计数器。遮光型颗粒计数检测法的主要特点是利用光电传感器采集型号，直接测试油液中颗粒污染物的大小和数目，继而判定油液的清洁度等级和精度。但在测定的过程中容易受到油液中的水汽、水珠等的干扰。一般情况下，测定污染严重的油液时必须对颗粒密度过大、透光性差的油液进行稀释。光散射型颗粒计数检测法应用于夫琅和费衍射理论及迈尔理论对接收的信号进行分析计算，以得到颗粒的尺寸和分布。电阻型颗粒计数器可以提供颗粒参数的所有测量数据，但此类仪器仅适用于水基工作液。随着现代科学技术的不断发展，自动颗粒检测法将是以后常见的液压油清洁度检测手段。

3 液压油清洁度等级判定

（1）判定标准。有3个标准对液体中的颗粒浓度进行了规定，分别是ISO4406、SAEAS4059F和NAS1638（表1列出了各标准的部分要求）。应使用ISO4406和SAEAS4059F标准来评估液压设备和系统的清洁度。标准NAS1638自2001年5月20日起不再有效，并用标准SAEAS4059F替换。但由于应用广泛，标准NAS1638仍然在使用。

表1 各标准不同时期对颗粒度数量范围的要求对照

根据标准ISO4406给出的数据，清洁度数据包含3个值，使用所有＞4μm/6μm/14μm的颗粒数量来确定清洁度等级。NAS1638不能直接与SAEAS4059F或ISO4406进行对照。因为其颗粒度的评级只在＞5μm时开始，而且其只指定了与具有最大颗粒数量的范围相关的特征值，并且SAEAS4059F也只有一个特征值。在表2中针对不同标准的清洁度等级做了对应。例如，符合ISO4406的清洁度等级18/16/13相当于符合SAEAS4059F的纯净度等级8或符合NAS1638的纯净度等级7。