浅谈冶金系统液压油污染的危害及防治

656 编辑：中冶有色技术网来源：纪聪丽

2024-03-12 11:38:50

摘要液压系统的故障主要原因是液压系统的污染造成的,本文重点对液压油的污染原因及危害进行了分析,并提出具体的控制措施,以减少液压系统因液压油污染造成的故障。

关键词液压系统,污染,危害,控制

冶金企业液压系统工作环境一般都是处在高温、高压、高负荷、高粉尘等条件下,要求精度高,在使用、维护、保养过程中,液压系统中的油液容易受到污染和产生化学变质,而使液压系统产生多种故障。许多系统如连铸机液压振动采用电液伺服阀、恒压变量柱塞泵等,由于电液伺服阀精度高,对油液污染敏感性强,极易产生故障。大量高精度的液压系统故障由于液压油液的污染造成的,从而对整个系统危害极大。因此,对液压系统的污染实施控制十分必要,以保证液压系统的工作可靠性和液压元件的使用寿命,保证机械设备的可靠运行。

1 液压油污染的主要原因及危害

1.1 液压油液污染原因

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、杂质、水、空气、质变化学成分、微生物等。主要原因有以下三个方面：

1.1.1 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,对液压系统进行维修时,拆装密封件、阀体等带入的粉尘、杂物等污染物。

1.1.2 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、铁屑、飞边、沙粒、焊渣、磨料、冲洗液等。

1.1.3 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、高频率的条件下工作,致使液压油液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,产生部分磨料。而高压、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 液压油污染引起的危害

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。液压油液污染当中,金属颗粒约占70%,在各种污染物中,固体颗粒分布最广、危害最大,是引发系统故障、降低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、粘着和冲蚀形式。它们交互并存和作用,影响阀芯的正常工作。

（1）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,在相对运动过程中像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。

（2）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。

（3）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）淤积

固体颗粒随油液流经运动副时,在隙缝流动的附加作用下,粒度小于配合间隙的颗粒较易进入间隙内,在油膜的吸附和阻滞下淤积在间隙内,随着淤积量的增加,隙缝流动可能被大量小颗粒阻断,形成淤积现象。颗粒淤积造成运动副之间的静摩擦力大大增加,阀芯运动受阻,导致液压系统工作不稳定,出现空中飘摆、油压不稳、压力跳动、响应瞬时变慢或停滞等。

3）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,危害很大。

4）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高的一边,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。

5）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,加快更换周期。

1.2.2 水

液压系统油液中的水主要来自潮湿的空气和水循环冷却的工作环境。水污染的主要危害在于：

1）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。

2）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。

3）低温结冰

游离水低温结冰会堵塞小孔、间隙、油滤器。

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 液压系统污染的防制

2.1 使用在线过滤器

在液压系统中合理选用过滤器是控制油液污染的主要措施,过滤器精度过高,则会造成不必要的浪费,过滤器精度过低,则使液压元件的使用寿命缩短。

2.2 液压系统制造安装污染控制

2.2.1 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酸洗,管道分段采用锯割,焊接将不锈钢管端打好坡口,锉去毛刺并吹干净,并采用氩弧焊,防止焊缝熔渣

2.2.2 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

2.3.1 加注新油液的污染控制

新油加注前,采用精细过滤车三级过滤,从而降低对电液伺服阀的更换、清洗频率,提高设备的稳定运行率。

2.3.2 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24～72小时,油温控制在50～60度,冲洗压力约为2MPa,并用橡胶锤敲击接头、焊缝等部位,将固体颗粒污染物清除。

2.3.3 防止油温過高

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,一般工作油温应控制在55度以下。

2.3.4 及时更换元件的密封

定期更换轴端和活塞密封,防止内外漏泄和杂质的侵入。

2.3.5 定期清洗油箱,清除积垢,更换油滤器和空滤器,防止外界颗粒进入系统油箱箱

3 结论

冶金系统液压油的污染与控制是一个系统工程,需从设计、安装、调试、使用、维护、保养、等各个环节进行检测,严格控制污染物的产生,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,保证设备的可靠运转,提高设备使用寿命和设备作业率。

[责任编辑：王迎迎]

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