液压系统污染控制技术

液压系统污染控制技术培训目录1.液压系统简述2.液压系统的污染物3.液压系统污染物检测分析4.液压系统污染控制5.过滤原理与过滤介质6.污染控制元件的主要性能指标7.污染控制元件介绍8.污染控制元件的选用9.液压系统的污染控制与预防1.液压系统简述1.1液压系统的基本组成1.2液压系统的传动介质2.液压系统的污染物2.1污染物的定义2.2污染物的来源2.3污染物的危害2.4污染物特征描述2.4.1固体颗粒2.4.2水2.4.3空气1.1液压系统的基本组成液压系统一般由动力元件、控制元件、执行元件、液压介质和辅助元件组成。动力元件将电动机或内燃机所输出的机械能转化为液压介质的液压能；控制元件对液压介质的压力、流量和方向进行控制；执行元件将液压能再转变为机械能，驱动负载实现需要的运动；液压介质是能量转化、传递和控制的媒体；辅助元件为实现液压系统热量平衡、污染平衡、能量储存与释放、介质流通与密封等功能而使用的元件，使液压系统能够正常、安全、可靠地工作。表1-1液压系统组成部分及其作用类别元件作用动力元件齿轮泵将电动机或内燃机提供的机械能转换为液压能，输出一定压力和流量的液压介质叶片泵柱塞泵执行元件液压缸将液压能转变为机械能，带动负载作直线运动液压马达将液压能转变为机械能，带动负载作旋转运动摆动马达将液压能转变为机械能，带动负载作往复摆动控制元件压力控制阀控制液压介质的压力流量控制阀控制液压介质的流量方向控制阀控制液压介质的流动方向辅助元件油箱液压介质进出的交换站，使液压介质在系统内循环流动过滤器净化液压介质蓄能器储存能量，并在需要时释放热交换器控制液压系统的温度管路液压介质流动的通道密封件防止液压介质的泄漏，保证压力的建立液压介质石油基液压油传递能量，润滑元件，冷却系统，携带污染合成液压油含水液压液液压系统示意图1.2液压系统的传动介质在液压系统中，液压介质是系统实现能量转换、传递、控制的媒体，也是系统散热、元件润滑的媒体，同时也是污染物携带、传输和清除的载体。因此，液压系统对液压介质有比较高的性能要求，表1-2给出了液压系统对液压介质的性能要求。表1-3常用液压介质的种类种类代号组成典型应用石油基液压油L-HH无添加剂的精制矿物油普通机床的低压系统L-HL添加了防锈剂和抗氧化剂的HH低压系统L-HM添加了抗磨剂的HL高、中、低压系统L-HR添加了增粘剂的HL温差大且环境恶劣的低压系统L-HV添加了增粘剂的HM温差大且环境恶劣的高、中、低压系统L-HG添加了防爬剂的HM机床导轨润滑系统难燃液含水液压液L-HFAE水包油乳化液难燃、泄漏严重的液压系统L-HFB油包水乳化液难燃的中压系统L-HFC水-乙二醇难燃、清洁的中、低压系统合成液压油L-HFDR磷酸酯难燃、精密的高压系统表1-2液压系统对液压介质的性能要求项目要求备注压缩性压缩性应尽量小很难有某种液压介质能很好地满足左侧所列的所有性能。一般情况下，应根据液压系统的实际需要，有重点地满足左侧所列的部分性能。粘性温度与压力对油液粘度的影响小润滑性对运动副间隙实现充分的润滑安定性对热、氧和水的敏感性小破乳化性液压油中的水很容易沉降分离抗泡沫性循环介质中气泡少防锈性保护金属零件不受气泡和水的腐蚀相容性液压介质与液压系统的其他元件不互相产生有害作用防火性不易燃烧无毒性对系统、环境和人员无毒害作用可清洁性进入液压介质中的污染物能迅速分离2019/9/142.液压系统的污染物2.1污染物的定义2.2污染物的来源2.3污染物的危害2.4污染物特征描述2.4.1固体颗粒2.4.2水2.4.3空气2.1污染物的定义液压系统的污染物是指液压介质中存在的一切对系统有危害作用的物质和能量。它包括固体颗粒、水[1]、空气、化学物质、微生物、静电、热能、磁场和辐射等。[1]对于含水液压液来说，水不是其污染物。为便于叙述，以下所说液压介质主要指液压油。2.2污染物的来源污染物的来源各不相同，主要是在系统装配、运行、故障维修等过程中产生的。根据其产生的原因总体来说，可分为系统内部残留、内部生成和外部侵入三种。表2-1污染物的常见来源种类来源举例说明固体颗粒系统内部残留制造或装配过程中残留于系统内部的切屑、焊渣、型砂系统内部生成元件运动副间摩擦生成的磨屑、内表面锈蚀生成的锈片系统外部侵入从油箱呼吸口或液压缸活塞杆伸出端进入的尘埃水系统内部残留制造或装配过程中残留于系统内部的水系统内部生成溶解于油液中的水在低温下转化为非溶解水系统外部侵入与油箱液面接触的空气中的水蒸气溶解于油液中冷却器泄漏时，进入油液中的水空气系统内部残留液压系统初始运行时，未将空气排尽系统内部生成溶解在油液中的空气在低压下释放出来系统外部侵入当系统内压力低于大气压时，吸入的空气油箱中的油液搅动剧烈，生成气泡被吸入系统化学物质系统内部残留制造或装配过程中残留于系统内部的溶剂系统内部生成油液气化和分解产生的化学物质系统外部侵入元件或系统维修时进入的表面活性剂微生物系统内部生成在油液含有非溶解水的条件下，滋生和繁殖的霉菌等静电系统内部生成油液高速流动时产生静电热能系统内部生成油液高速流动时产生热量系统外部侵入环境温度过高磁场系统外部侵入环境中有强磁场辐射系统外部侵入环境中有射源2.3污染物的危害污染物对液压系统的危害是十分巨大的。据统计，液压系统75%以上的故障是由于油液及其污染造成的。固体颗粒是液压系统中最主要的污染物，液压系统污染故障中的三分之二都是由固体颗粒引起的。表2-2给出了各种污染物的危害。表2-2污染物的危害种类危害举例说明固体颗粒元件的污染磨损磨损元件运动副表面，降低元件工作性能元件的污染卡紧电磁阀间隙进入污染物，使阀动作缓慢或失灵元件的污染堵塞元件的功能性小孔被堵塞，使元件功能失效油液的劣化变质金属颗粒的存在，使油液的酸值迅速升高水腐蚀腐蚀金属表面，生成的锈片进一步污染油液加速油液劣化与金属颗粒同在时，使油液氧化速度急剧加快与添加剂产生作用产生沉淀物、胶质等低温结冰低温时，自由水变成冰粒，堵塞元件的间隙或小孔空气气蚀破坏元件表面降低弹性模量降低油液体积弹性模量，使系统响应缓慢加速油液劣化加速油液氧化变质化学物质腐蚀与水反应形成酸，腐蚀金属表面洗涤将附着于金属表面的污染物洗涤到油液中微生物油液的劣化变质引起油液变质，降低油液润滑性能静电危害安全静电与油蒸气作用可引起爆炸和火灾腐蚀引起元件的电流腐蚀热能改变油液性能降低油液黏度油液的劣化变质加速油液氧化加速元件老化加速密封件老化磁场吸附颗粒将油液中铁磁性颗粒吸附在间隙内，引起磨损和卡紧放射性物质加速油液劣化加速油液的劣化变质影响设备使用寿命的因素腐蚀(20%)陈旧淘汰(15%)意外事故(15%)失去效用机械磨损(50%)磨料磨损疲劳磨损粘着磨损表面损坏(70%)2.4污染物特征的描述粒2.4.1固体颗粒述描述固体颗粒污染特征的参数主要有颗粒的密度、堆积松散度、沉降性、分散性、迁移性、成块性、硬度、破碎性、尺寸、尺寸分布、浓度、形状等。污染控制经常使用的特征主要有尺寸、尺寸分布和浓度等。图２－１颗粒尺寸定义2.4.2水水的污染特征描述主要有水的存在形式及其含量。油液中的水有三种存在形式：溶解水、乳化水及自由水2.4.3空气与水类似，空气的污染特征描述主要有空气的存在形式及其含量。油液中的空气也有三种存在形式：溶解态、乳化态及自由态。3.液压系统污染物检测分析-污染物成分及其含量的分析3.1.1光谱分析3.1.2铁谱分析3.1.3红外光谱分析3.2固体颗粒分析3.2.1油液污染度的表示方法3.2.2油液污染度的测定3.3水分分析3.1污染物成分及其含量的分析光谱分析、铁谱分析、红外光谱分析是油液污染成分与含量分析的三种常见方法。光谱分析可以检测油液中的元素及其含量；铁谱分析可以检测油液中铁磁性颗粒污染物的成分、大小和数量；红外光谱分析可以对油液中的化合物进行定性和定量分析。3.1.1光谱分析3.1.2铁谱分析3.1.3红外光谱分析3.1.1光谱分析每种元素的原子具有在受到一定能量激发时发射和吸收特定波长光的特性。利用这一原理，人们发明了原子发射光谱仪和原子吸收光谱仪图３－１NaPbPbPb激发室积分器控制和处理器计算机1234567光谱仪图3-1转盘电极式原子发射光谱仪工作系统1―油样容器2―石墨圆盘3―石墨棒4―入口狭缝5―光栅6―出口狭缝7―光电倍增管3.1.2铁谱分析铁谱分析是利用高梯度强磁场将油液中的铁磁性颗粒分离出来，然后进行颗粒含量测定和形貌分析。铁谱仪主要有分析式和直读式两种类型。图３－２分析式铁谱仪制谱仪工作原理图３－３3.1.3红外光谱分析红外光谱分析的原理是，通过检测各种化合物在红外光谱区的特征吸收峰及吸收的特定波长光线的能量，从而对油液中的化合物进行定性和定量分析。表3-1矿物油的红外光谱特征参数特征吸收波数/cm-1氧化1725~1670(1720)氧化/硫酸盐1300~1000(1150)硝化1630硝化/羧酸盐1650~1538硫酸盐640~590(610)抗磨剂损耗700~650燃料稀释830~790,780~760水（氢氧基）3650~3150乙二醇1120~1010积碳3800~19803.2固体颗粒分析3.2.1油液污染度的表示方法通常意义下的油液污染度是指单位体积油液中固体颗粒污染物的含量。油液污染度的表示方法很多，常见的有质量污染度和颗粒污染度两种表示方法。表3-2ISO4406污染度等级代码每毫升颗粒数每毫升颗粒数代码大于小于等于代码大于小于等于28250000014801602813000002500000134080276400001300000122040263200006400001110202516000032000010510248000016000092.5523400008000081.32.522200004000070.641.321100002000060.320.642050001000050.160.32192500500040.080.16181300250030.040.0817640130020.020.041632064010.010.0215160320000.01表3-3NAS1638污染度等级（100mL油液中的颗粒数）污染度等级颗粒尺寸范围5～15μm15～25μm25～50μm50～100μm100μm0012522410025044820150089163121000178326132000356631124400071212622458000142525345861600028505069016732000570010121803286400011400202536064912800022800405072012810256000456008100144025811512000912001620028805121210240001824003240057601024例如，100ml样液的颗粒计数结果如下颗粒尺寸（μm）颗粒数NAS等级5～1560000815～2510000825～502000850～1001807100307表3-4SAE749D污染度等级（100mL油液中的颗粒数）污染度等级颗粒尺寸范围5～10μm10～25μm25～50μm50～100μm100μm0270067093161146001340210263297002680350565324000536078011011432000107001510225215870002140031304304161280004200065001000923.2.2油液污染度的测定质量污染度的测定是利用微孔滤膜将一定体积的油液过滤，称取微孔滤膜过滤前后的质量，滤膜的质量差与过滤油液的体积之比便为油液的质量污染度。国际标准ISO4405规定了油液质量污染度的测定方法和步骤。表3-5污染度各种测试方法的比较测定方法优点缺点质