工程机械油液污染控制探讨

李永强 邸亚东 孙大语

摘要：围绕工程机械液压、润滑等流体系统中油液污染控制的目的、实现这些目的的路径及其逻辑关系等问题，进行讨论和梳理，诠释了油液污染控制的根本意义和内在逻辑，并在总结归纳现有理论的基础上提出了“确定控制目标、设计控制方案、维持控制水平”3条实施路径。能够在流体系统设备全寿命运行周期内为油液污染控制技术的最优化提供解决思路。

关键词：污染控制;过滤器;设计方案;验收水平;试验验证

1油液污染的来源及危害

1.1油液污染的来源

液压系统油被污染的原因是多方面的，油液的污染源可概括为系统残留的、内部生成的以及外界侵入的。

（1）系统中残留的污染物

液压系统和元件在加工制造、装配、包装、运输及储存等过程中，残留有型砂、切屑、磨料、焊渣、锈片等污染物，在装入系统前未进行彻底清洗。在液压系统工作时，这些污染物就进入到液压油中，使液压油污染。

（2）系统内部生成的污染物

液压系统在工作中自身会生成一些固态颗粒污垢进入液压油中，其中既有液压元件磨损剥离、被冲刷和腐蚀而产生的金属颗粒或橡胶粉末，又有油液氧化产生的污染物等。

（3）外界侵入的污染物

液压系统和元件在运输、储存和工作过程中，外界的灰尘、沙粒等通过往复伸缩的活塞杆和流回油箱的漏油等进入液压油里。在更换和添加油液时，也常常会进入污染物。另外在检修时，稍不注意也会使灰尘、棉绒等进入液压油中。

1.2油液污染的危害

油液污染物对液压系统的危害是非常严重的，它主要存在形式有固体颗粒、水、空气以及化学污染物等。

固体颗粒与液压元件表面相互作用时，会产生磨损和表面疲劳，加速元件磨损，并可能堵塞液压元件里的阻尼孔，或是阀芯憋死。当油液中的污垢堵塞滤油器的滤孔时，还会使泵吸油困难，产生气蚀、振动和噪声，从而造成液压系统事故。

水分和空气的进入使液压油的润滑性能降低，加速氧化变质，产生气蚀，加速液压元件磨蚀，使液压系统出现振动和爬行现象。

化学污染物在油液中有溶剂、表面活性化合物和油液氧化分解产生生物等。有的化合物与水反应生成新的酸类物质会腐蚀金属，同时也会污染油液，使油液变质、变色、变味。

2油液污染控制的路径

实现油液污染控制的目的路径概括起来有3个：如何确定污染的控制目标;如何设计污染的控制方案;如何维持污染的控制水平。解决了这3个根本问题，就找到了正确的、全面的、经济地实现油液污染控制目的的路径和措施。

2.1确定控制目标

需要说明的是，液压、滑油、燃油这3种流体系统对油液污染控制的要求是有差异的，本文着重以液压系统为例进行论述。

2.1.1技术指标

油液污染的控制目标是针对如何保证高端装备油液系统的性能与可靠性提出来的技术指标，通常分为油液系统污染度的验收水平、控制水平和安全水平等指标。

（1）验收水平。指装备交付出厂时油液系统污染度的极限水平。即装备交付（合格入库）前，由质量控制人员或用户代表根据检验规则要求，抽检流体系统油液的污染度不能超过所允许的最高等级。简单的说，验收水平就是内厂的控制目标。

（2）控制水平。指装备交付出厂在使用期间油液系统污染度的极限水平。即在装备正常使用的寿命周期内，由维护人员根据使用维护手册要求，抽检流体系统油液的污染度不能超过所允许的最高等级。简单的说，控制水平就是外场的控制目标。

（3）安全水平。指装备油液系统污染度达到了威胁装备安全的极限水平。即在装备正常使用的寿命周期内，由维护人员根据使用维护手册要求，抽检流体系统油液的污染度所允许的威胁装备安全的最高等级。安全水平是一个新指标，是与污染敏感度相对应的全新概念。

2.1.2控制目标的确定

油液系统污染度的验收水平和控制水平是由设备的主机单位根据其装备的流体系统污染控制要求而确定的，污染度的验收水平一般比控制水平低1～2级，例如具体目标是：验收水平7级，控制水平一般确定为8～9级。正确地确定污染控制目标主要应从以下几个方面进行研究：

（1）国内外同类装备的流体系统污染控制要求;

（2）流体系统的压力、流量、温度、寿命、环境、可靠性及维修性等要求;

（3）精密元器件的配合间隙、有相对滑动或转动的摩擦副;

（4）系统油液介质的要求，全面评估油液污染引起故障、停机的后果及成本;

（5）针对泵源、精密阀门、作动筒等污染敏感的元器件进行耐污染验证试验。

确定了油液污染控制目标的思路和方法，具体的目标应该是多少，需要大量的研究工作，最终用数据和试验验证做技术支撑。

2.2设计控制方案

2.2.1过滤器的选择

过滤器有两种选择方法：一是通过媒体在市场上選择名牌产品;二是寻求有质保能力，知名度、信誉度、售后服务都好的厂商进行研发制造。

为了确保被选过滤器性能指标满足技术要求，需要提供拥有资质实验室出具的第三方检测报告。如果被选过滤器的批量比较大，可选择多家厂商满足配套，根据第三方检测报告结果的优劣，并在相同价格条件下每年动态的分配各个厂商的配套份额。

2.2.2过滤器的布局

典型的液压系统设置有3个过滤器：即高压过滤器、回油过滤器和泵壳体回油过滤器。高压过滤器安装在泵源出口与执行元器件进口之间，回油过滤器安装在执行元器件出口与油箱之间，高压与回油过滤器的设计流量相同，一般是系统流量的3倍左右;泵壳体回油过滤器安装在油泵壳体回油出口与油箱之间，由于该油路的流量（远小于泵出口流量的95%）和压力（小于0.1MPa）都很小，所以泵壳体回油过滤器的流量一般设计为10～20L/min。

结语

通过对液压系统油液污染问题的研究，实行全面污染控制，有效降低了机械设备因油液污染而造成的故障停机率，并且通过对油液污染控制新技术进行探讨，使得油液污染的控制更加科学、高效，提高了机械设备的工作效率，有力保障了设备液压系统的正常作业。

参考文献

[1]高秀华等.工程机械结构与维护检修技术[M].化学工业出版社，2004.1