维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第４期 青岛远洋船员学院学报 ＶＯＬ．２８ ＮＯ．４ 文章编号：１６７１—７９９６（２００７）０４—００３４—０４ 船舶液压系统油污染的控制研究 孙和培 （青岛远洋船员学院机电系，山东青岛２６６０７１） 提要：大量统计资料显示，液压系统的故障率７０％以上都是由于液压油的污染造成的。 增强控制液压油污染的意识，加强对液压油污染的检测，提高液压理技术，能有效降低液压 系统故障率。 关键词：液压系统油污染控制 中图分类号：Ｕ６６４ 文献标识码：Ａ 根据多年来航海类院校轮管专业的教学研究 两表面间摩擦产生的，尤其是在液压系统安装后 和多次参与液压装置的修理经验，并依据大量统 的调试过程中，各元件处于磨合阶段，生成的污染 计资料显示，液压系统的故障率７０％左右，甚至 物为最多。 ７５％以上都是由于液压油的污染造成的，这足以 １．６带人污染 说明，在液压系统中控制了液压油的污染，就基本 工作在污染环境里的液压油缸，当活塞往复运 上控制了故障的发生。 动时会带人缸内污染物。虽然活塞杆上的密封装 １ 液压系统油液污染的来源 置能阻止大部分污染物的进入，但不能完全隔离极 １．１装置的结构污染 细的杂质，这杂质会逐渐地到达油箱而污染油液。 该污染物是指组成系统的各种元件内残存的 ２液压系统油污染的等级标准 加工铁屑。在制造过程中，在各种元件的通道狭 为了实施液压油污染控制的需要，制定油液 缝内产生铁屑，厂家有时未将其完全清除干净。 的污染标准是必须的。ＮＡＳ １６３８是由美国航天学 １．２容器的污染 会早期首先提出来的液压油固体颗粒污染分级标 炼油厂家提供的油液总会混有杂质。 准，它是基于自然污染的颗粒数，按尺寸分布通常 １．３环境污染 呈曲线的情况（尺寸越大的颗粒数越少），将５ｕｒｎ 运行中的液压系统，污染物大多会经过油箱 以上的颗粒分为５个尺寸范围记数，以各尺寸范 换气孔进入系统。 围颗粒数同时按等比级数递增来分级。此外表１ １．４维修污染 给出了ＮＡＳ １６３８重量法固体污染等级标准，采用 当系统维修拆下元件时，污染物会有机会进 的是总体表示法。 入系统，在进行维修、保养作业时，应有保护措施。 由于过滤后油液污染颗粒的尺寸分布并不呈 尽可能地减少此污染物进入系统的机会。有时必 指数曲线，故国际标准化组织于１９７８年提出了 须要从系统拆下元件时，应将元件及接口清洗干 ＩＳＯ ４４０６污染度等级标准（表２）。它采用了两个 净，封住管口。更换的元件要清洁，管对接中必须 数码表示液压油的污染等级，前面的数码代表 放油，预防杂质进入。 １００ｍｌ油液中尺寸大于５ｕｍ的颗粒数等级，后面 １．５自生污染 的数码代表１００ｍｌ油液中尺寸大于１５ｕｍ的颗粒 液压系统自生的污染物中，大多是由元件的 数等级，两个数码问用一条斜线分隔。如，污染度 收稿日期：２００７一ｏ９—０３ 作者简介：孙和培（１９５６一 ）。男。讲师 ・３４・ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第４期 青岛远洋船员学院学报 ＶＯＬ．２８ ＮＯ．４ 等级ＮＡＳ１６３８ １８／１３表示油液中大于５ｕｍ的颗粒 １３，即每１０Ｏｒａｌ颗粒数在４×１０ ～８×１０ 之间。 数等级数码为１８，每１００ｍｌ颗粒数在１３０×１０ ～ 目前ＩＳＯ ４４０６标准已为各国普遍采用。我国国家 ２５０×１０ 之间，大于１５ｕｍ的颗粒数等级数码为 标准ＧＢ／Ｔ１４０３９－－９３与其相同。 表１ ＮＡＳ １６３８固体污染等级标准 等级 １（）ｏ １０ｌ １０２ １０３ １０４ １０５ １０６ １０７ １０８ 每１００ｍｌ油含杂匝ｍｇ ０．０２ ０．０５ ０．１０ ０．３０ ０．５０ ０．７０ １．０ ２．０ ４．０ 表２ ＩＳＯ ４４０６固体污染物颗粒数量等级标准 等级 每１００ｍｌ油液中污染物颗粒数 等级 每１００ｍｌ油液中污染物颗粒数 数码 少于 多于 数码 少于 多于 ２４ ８×１０。 １６×１０。 １１ １×１０ ２×１０ ２３ ４×１０ ８×１０。 １０ ５００ １×１０ ２２ ２×１０ ４×１０ ９ ２５０ ５００ ２１ １×１０ ２×１０ ８ １３０ ２５０ ２０ ５００×１０ １×１０ ７ ６４ １３０ １９ ２５０×１０ ５００×ｌ０ ６ ３２ ６４ １８ １３０×１０。 ２５０×１０ ５ １６ ３２ １７ ６４×１０ １３０×１０ ４ ８ １６ １６ ３２×１０ ６４×１０ ３ ４ ８ １５ １６×１０ ３２×１０ ２ ２ ４ １４ ８×１０ １６×１０ １ １ ２ １３ ４×１０ ８×１０ ０ ０．５ １ １２ ２×１０ ４×１０ ０．９ ０．２５ ０．５ ３ 液压油污染的危害及污染测定 ３．２液压油的污染测定 油液中的污染物主要包括固体颗粒污染、水 固体污染的测定：液压油中污染物的颗粒大 污染和空气污染等。 小、形状和表面特征，可大体反映污染物的种类及 ３．１液压油污染造成的危害 来源，借助光谱分析、ｘ射线能谱和铁谱等分析 固体颗粒污染的主要危害：（１）使阀件卡紧或 法，可以鉴别污染物的成分和含量。也可以用称 孔口淤塞，发生故障。阀件的间隙多在７～２０ｕｍ； 重法、颗粒记数法等方法进行测定。 ５～１５ｕｍ的固体颗粒最容易使其卡紧。（２）使泵 含水量的测定：液压油的含水量可用ｐｐｍ表 和液压马达、液压缸运动副和密封件磨损、擦伤， 示，由于水和油的沸点及导电常数不同，可以采用 内外漏泄增加，设备性能下降。 蒸馏法和电量法进行液压油含水量的测定，用电 水污染。水在油中的危害：（１）使金属元件腐 量法测定精度更高，可达ｌｐｐｍ。 蚀；（２）油乳化后润滑能力下降，磨损加快；（３）与添 含空气量的测定：工作中的液压油混人不同 加剂作用产生粘性胶质，还促进油氧化；（４）低温会 含量的空气，其油液的浑浊度和体积的弹性模量 形成坚硬的冰晶；（５）低压时会产生“气穴现象”。 是不同的，可以采用油液浊度计法和油液的压缩 空气污染。液压油中空气过多造成的危害 法进行空气含量的测定。 是：（１）游离状态的气体会形成直径约２００～ ３．３外观判断法 ５００ｕｍ的气泡，使执行机构动作迟滞。 液压油污染后，其油液的浑浊度、颜色等外观 （２）在低压部分压力低于“空气分离压”时， 质量与纯净的同牌号液压油对比发生了变化。外 出现的大量气泡会导致“气穴现象”，产生噪音和 观判断法就是根据此变化来判断油液的污染程 振动。（３）气体压缩容易发热，会加快油液的氧化 度，具体地说就是通过看（油液颜色是否变化或浑 速度。 浊）、闻（油液是否有异味）来判断油液污染的程 ・３５・ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第４期 度。具体见表３。 青岛远洋船员学院学报 ＶＯＬ．２８ ＮＯ．４ 表３ 液压油污染变质外观的判断与处理措施 外表颜色 气味 状态 处理措施 透口』ｊ无变化 透明怛包变淡 变浑浊 变深发黑 正常 正常 正常 有异昧 良 混有别种油液 混有空气和水 氧化变质 照常使用 捡硷粘度，如符合要求，可继续使用 分离出水，换一半油或全部 全部换油 透明但有小黑点 透明而闪光 正常 正常 混有杂质 混有金属粉末 过滤后使用换油 过滤或换油 ３．４比色法 和同牌号的纯净液压油各少量（１～２滴），分别滴 比色法是把一定体积的油液试样中的污染物 用试纸过滤出来，根据试纸干燥后形成图案的颜 色来判断油液的污染程度，做法如下：取被测油液 于２４０目的滤纸上，滤纸干燥后比较两种滤纸所 形成的图案的颜色，便可确定油液的污染程度，见 附表４。 表４液压油污染变质的外观判断与处理措施 序号 １ 物少 液压油图案及颜色 油滴中心呈浅淡色，外圈不明显，扩散性很强，污染 污染程度 纯净油 处理措施 继续使用 ２ ３ ４ 油滴中心颜色很淡，外部有混圈，扩散性较强，污染 物中等 污染较轻 污染较严重 污染严重 可继续使用 换油 必须换油 油滴有分布均匀的暗色，中心，外圈清晰 油滴有分布均匀的暗色，外圈很清晰，其颜色随污染 程度而加深 ４控制液压系统油污染的措施及必备设备 和工具 ４．１液压系统的清洗 组装前的液压系统，应对所有的元件及附件 进行清洗。只有达到设计要求的等级后，才可以 将系统组装起来。这次冲洗是液压系统油污染控 制的第一环节，是液压系统安装、调试程序中的一 项重要工序。 对于运行中的液压系统，必须需要拆检修理 元件时，在拆检修理和装复的过程中应严把保洁 关，尽量减少污染物进人系统的机会。 ４．２新油处理 图ｌ 在泵的人口设滤油器１控制进人泵内的污染 物以保护泵，吸人侧设滤器容易造成泵的吸人口 处形成真空，应控制此滤器的压降不超过 ０．０２ＭＰａ，滤油精度在１００～１５０ｕｍ目（孔径１４９～ １０６ｕｍ）之间，属于粗过滤，仅滤去油液中比较大的 颗粒。其流通能力为泵流量的两倍以上。 新油不等于清洁油。实践证明新油的等级一 般在ＩＳＯ ４４０６ １８／２０左右，这种油是不适合伺服 系统和中高压系统的。因此在系统加新油之前一 定要进行处理，达到系统的清洁度等级要求才能 充人系统。 ４．３清除已经进人系统的污染物和自生污染 物，由系统中设置的滤油器完成。如下图（滤器在 系统的位置） ・在泵的排出口设滤油器，在液压元件中，泵是 生成污染物最多的元件，为了避免泵的生成污染 物污染系统中的其它元件，常在泵的出口溢流阀 的下方设高压滤油器２，称排出滤器。这种滤油器 为泵流通能力的１．２～２倍，滤油精度取决于系统 中下游元件的问隙，一般传动系统绝对滤油精度 ３６・ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第４期 青岛远洋船员学院学报 ＶＯＬ．２８ ＮＯ．４ 为２０～３０ｕｒｎ，如是伺服滑阀，其绝对滤油精度３～ ５ｕｎｌ。 ＮＡＳ１６３８ ６级（ＩＳ０４４０６ １５／１２）。船用液压油一般 控制在ＮＡＳ１６３８ ７级（ＩＳ０４４０６ １６／１２）即可符合要 求。该机为移动式，结构紧凑、操作方便，功能齐 全，除可以冲洗系统、元件外，还可以用于抽油，处 理新油，也可以用＝Ｆ旁路衙环系统 ＸＺＲ一｛Ｉ１］污染显微镜，该仪器专为检测液压 在回上设滤器，回油滤器３是滤除带人 污染物和控制元件的生成污染物，保持回油箱的 油液是 ｆ净的。 怍用问接地保护了液压元件 Ｉ滤器承受的 力嘘等于回油背 ，一收不趟 过１．ＭＩ ａ， 始Ｊ ｌｊ华０．０３５～０．０５ＭＩ ｄ，允｛ Ｉ：Ⅱ 降 ０．２～０．３５ＭＰａ，过滤情吱较高，应满足 求。 油 管路流量一般变化较人，经常会超过的流量，必顶 卡｝！据回油流量选择滤油器的通流能力 在使用压力补 变量的系统中，泵时常出现 元什 液压系统的清洁发，而々为。Ｉ 矿个业的 Ｊ１］ 液压系统没计的。 仪器操作方便，引人船ｌ『｝ｊ也 是搬为合适的。 ５ 结束语 在液压系统中，液压油的污染与控制已成为 零流量工况，系统的压油、回油滤器，滤油效果都 不太好，因此，有的装置将滤油器设在支路上（滤 器４），或专门采用体外循环滤油系统，如（滤油器 ５）辅泵流量每分取油箱容积的５％～２０％，过滤压 厂家和使用者普遍关注的问题，日前液压油的污 染已影响到液压技术的普遍推广与使用。特别是 船用液压系统管理水平更加滞后，因此，必须引起 足够的重视，加强液压油的技术管理，加大科技含 量，提高管理水平；同时增强对液压油的污染与控 力０．２～０．３５ＭＰａ，过滤精度满足系统要求。 ４．４在船用液压系统中配置必要的设备与工具 制意识，加强对液压油污染的检测，只有这样才能 更大限度地减少船用液压系统的故障率。另外建 议在有条件的情况下，对于船用大型液压系统，实 行在线检测和故障诊断系统。 参考文献： 船用液压系统的故障率发生频繁。其必备设 备及工具配备不全，或根本没有配备，是其发生故 障的主要原因之一。 冲洗、净化、检测装置，在陆用液压系统的污 染控制中，已经起到了重要的、积极的作用。 建议将陆用Ｂ一２型液压冲洗设备引人船用。 该设备是专门为陆用工矿企业冲洗液压系统及元 件而设计的专用设备。冲洗效果非常优秀。 １００ｍｌ污染等级为ＮＡＳ１６３８ １２级（ＩＳＯ ４４０６ １８／ ２１）的油液，经过２００分钟的自循环后可达 ［１］雷天觉．液压工程手册［Ｍ］机械工业出版社。 １９９９．４ ［２］童心．液压系统故障的识别与诊断［Ｊ］信息与 控制，１９８８．５ Ａ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｓｈｉｐｂｏａｒｄ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ Ｏｉｌ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ＳＵＮ Ｈｅ——ｐｅｉ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｑｉｎｇｄａｏ Ｏｃｅａｎ Ｓｈｉｐｐｉｎｇ Ｍａｒｉｎｅｒｓ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０７ １，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｈｏｗｅｄ ｂｙ ｍａｎｙ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｄａｔａ，ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ７０％ｏｆ ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅｓ ｏｆ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｏｉｌ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｆａｉｌｕｒｅｓ ｃａｎ ｂｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ａ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ ｓｅｎｓｅ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｏｉｌ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，ｍｏｒｅ ｏｆｔｅｎ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｏｉｌ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ，ｏｉｌ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，ｃｏｎｔｒｏｌ ・３７・
