浅谈液压系统污染控制
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摘要：随着工业自动化的发展，液压设备以它独特的优点得到了越来越广泛的应用，现代液压系统元件的高精度化与系统高可靠性、耐久性、安全性要求，使液压系统对外来的有害物质和能量变得较为敏感。油液污染也成为了液压系统发生故障的主要原因，采用合理方法对油液进行过滤、净化，对元件和系统进行清洗可以有效实现污染的控制，保证液压系统的高可靠性，延长液压元件的使用寿命。
关键字：液压系统；污染物；过滤；净化。
一、引言
随着工业自动化的发展，液压传动技术已广泛应用于社会生产、生活、军事装备各个领域。然而液压系统的故障有75%以上是由系统油液污染引起的，其严重影响着液压系统的可靠性及液压元件的寿命。
二、污染物的种类和来源
1. 污染的种类
污染物分为污染物质和污染能量两大类：
(1)污染物质根据其物理形状可分为固体、液体和气体三种类型。其中液态污染物主要是从外界侵入的水以及错误加入系统的不同牌号的油液；气态污染物主要是空气；固体污染物通常以颗粒状态存在于油液中，也是液压传动系统中最普通、危害最大的污染物，其引起的液压故障占总污染故障的60%-70%。
(2)污染能量主要包括静电、磁场、热能以及放射线等。这些能量对液压系统可能造成有害影响，因而也可视为污染物。
2. 污染的来源
(1)已被污染的新油，虽然液压油和润滑油是在比较清洁的条件下精选和调合的，但油液在运输和储存过程中受到管道、油桶和储油罐的污染。其污染物为尘埃、砂土、锈垢、水分等。
(2)残留污染，液压系统和液压元件在装配和冲洗中的残留物，如毛刺、切屑、型砂、涂料、橡胶、焊渣和棉纱纤维等。
(3)侵入污染，液压系统运行过程中，由于邮箱密封不完善以及元件密封装置损坏由系统外部侵入的污染物，如尘土、砂土、切屑以及水分等。
(4)生成污染，液压系统运行过程中系统本身所产生的污染物。其中即有元件磨损剥离、被冲刷和腐蚀的金属颗粒或橡胶末，又有油液老化产生的污染物等。
三、污染引起的危害
液压系统的故障有75%以上是由油液污染引起的，污染物的颗粒具有各种形状和尺寸并有各种材料构成。这些污染物，一旦进入液压系统就会产生磨蚀、磨料、磨粒、磨损，以及多种磨损与疲劳相结合的作用，使液压元件的运动界面进一步磨损、剥落，使油液进一步污染，产生连锁化恶性循环。
1.污染颗粒进入泵和马达内的相对滑动部位，使磨损加剧，缩短了泵与马达的寿命，严重时会造成卡死现象，导致泵和马达功能失效。
2.污染颗粒会使液压缸的活塞与缸体、活塞杆与缸盖孔以及密封件间产生拉伤和加速磨损，使泄漏量增大，容积效率和有效推力（拉力）降低，污染物卡住活塞或活塞杆，导致油缸不动作，整个系统失去工作机能。
3.污染物引起滑阀卡住与节流口堵塞，造成阀动作失灵、流量调节失效和流量不稳定进而使整个液压系统失灵，性能降低，甚至不能工作；污物使阀类元件运动副过早磨损，配合阀隙加大，使元件性能恶化，过早终结寿命。
4.污染物繁殖细菌，加剧油液老化变质，发黑发臭，更进一步产生污染，如此恶性循环。
5.污染物堵塞滤油器，导致油泵吸空，产生振动和噪声。
6.污染物使油缸和油马达增大摩擦力及增大摩擦力的变化，产生爬行。
7.污染物会完全使伺服阀等抗污染能力差的元件根本失效，至少是工作不稳定和滞后量增加，污染物阻塞压力表前固定小孔，压力得不到正确传递和反映。
四、液压元件清洗和系统冲洗
1.元件装配入系统前必须采取清洗措施，使元件达到要求的清洁度。常用的清洗方法有浸渍清洗，机动撩洗，超声波清洗，加热挥发物和酸处理法等，使用时还可以把这些方法加以组合或进行多步清洗。
2.软管必须在管道酸洗、冲洗后方可接到执行器上，安装前要用洁净的压缩空气吹干净。中途若拆卸软管，要及时包扎好软管接头。
3.接头体安装前用煤油清洗干净，并用洁净压缩空气吹干，还需要用生料带密封接头体。
4.管道安装前要清理出内部大的颗粒杂质，绝对禁止管内留有石块、破布等杂物。管道安装中若有较长时间的中断，要及时封闭好管口防止杂物进入系统。
5.液压缸是安存装一个单独的预清洗油箱系统中，用预清洗油液进行循环冲击清洗。所需油量至少是液压缸容量的5倍以上，通常经过5次反复冲洗后，才可以冲洗干净。
所有零件清洗干净后，放入具有封闭性并便于清扫和保持清洁的干净地，场地的空气应该过滤，且场地内的气压要高于外部气压，以防止外部尘埃侵入。
五、过滤和净化
液压系统由于受来自各方面的污染，在油液中混有各种污染物,必须借助于过滤或净化装置去除油液中的各类污染物，以保持油液必需的清洁度。过滤是污染颗粒在油液流动方向上被孔隙捕截清除，而净化是污染颗粒在与油液流动方向垂直或不一致的方向上因化学、物理作用被分离。
1.过滤技术
(1).过滤原理
滤油器是液压系统中使用最普遍的一种净油过滤装置，它利用多孔可透性介质滤除油液中非可溶性颗粒污染物。液压滤油器对危害最大的固体颗粒污染物的过滤作用可归纳为两个方面，直接阻截和吸附。
按照结构和过滤方式，滤油器可分为表面型和深度型两大类。表面过滤是用金属网、滤纸、多孔烧结金属组成的过滤器，主要是直接阻截；过滤介质内有无数曲折的通道，在每一通道中可有多处狭窄的缩口，既有吸附作用，又有直接阻截作用。
(2).滤油器的安装位置
a.安装在液压泵的吸油口，目的是防止油泵从油箱吸油时将颗粒污染物吸入泵内，吸油口过滤器浸没在油箱底部，极易被污染物堵塞，以至造成吸定，并维护困难，因此一般采用粗滤油器主要作用是阻挡大颗粒污染物；
b.安装在液压泵的出口油路上，从减小对滤油器流量的冲击和压力的角度出发，滤油器应尽可能安装在接近油泵出口处；
c.安装在关键元件的上游，这类滤油器的过滤精度并不要求很高，其主要作用是滤除可能侵入元件上游较大尺寸的颗粒，防止元件发生突然性故障；
d.安装在系统的回油路上，在系统油液流回油箱以前，滤油器将侵入系统的和系统生成的污染物滤除；
e.外过滤系统由一个单独的油泵供油，大型液压系统可专设一个液压泵和高精度的滤油器组成独立的过滤回路，在液压系统运转前，预先滤净油箱中的油液，从而可以有效保护油液。
2.液压油液净化技术
油液净化的方法与机理很多。各种机理对污染颗粒、水分、空气的净化效果都不完全相同，各有利弊。为了达到高精度净化液压油液目的，采用多机理组合式净化，充分利用各种净化机理的优势是达到综合净化效果的一项技术创新。
现代高性能液压系统对油液的污染控制要求高精度综合性，即不但要求控制固体颗粒污染物，面对系统内的油液含水量、气泡、胶体物质都有严格的要求。然而单一的过滤与净化技术往往只能解决部分或者一种物相污染物。为解决单一过滤净化的缺点和不足，多机理高精度净化技术适应各类高精度高性能液压系统的需求，充分利用各种净化机理的特点，进行优化组合，使油液经过一次过滤净化以后达到全面的、综合的污染控制。
六、结论
现代液压系统元件的高精度和系统的高可靠性、耐久性、安全性要求，使液压系统对一切外来有害物质和能量变得较为敏感，液压污染控制已经成为保证液压系统高效运行的关键。防止温度过高加速其氧化变质，产生各类生成物，并且要定期检查和更换油液和滤油器。
七、参考文献
【1】龚烈航．液压系统污染控制．北京：国防工业出版社，2010．
【2】左健民．液压与气压传动．北京：机械工程出版社，2007．
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