液態污染物對液壓系統污染機理研究
發布時間：2017-11-22
引 言
大量研究表明，液壓系統的故障中75%以上是由液壓油污染物所引起的。根據物理狀態，油液中的污染物可分為固態、液態、氣態三種類型[1]。其中，液態污染物由于種類繁多，對溫度和氣壓反應敏感，作用機理比較復雜。研究液態污染物種類和作用過程，將對控制液壓系統污染起到積極作用。
1 液壓系統污染的主要分類[2]
液壓系統中的污染物是指工作液體中一切對系統工作可靠性和元件使用壽命有害的物質。從廣義來說，污染物可分為污染物質和污染能量兩大類。1）污染物質據其存在狀態可分為固態、液態和氣態三種。固態污染物常以顆粒狀存在于液壓系統油液中。其主要來源：液壓元件加工和裝配過程中殘留的金屬切屑、焊渣、型砂、以及其它機械雜質；元件運轉中產生的磨屑和銹蝕剝落物、以及油液氧化、凝聚和分解產生的沉淀物；以及從外界侵入的塵埃和各種雜質等。液態污染物主要是從外界侵入系統的水、以及錯誤加入系統的不同牌號的油液。氣態污染物主要是空氣。歸納起來，液壓系統內的污染物質主要有固體顆粒、水、空氣、化學物質、微生物等。液壓油中常見的化學污染物有溶劑、表面活性化合物、油液氧化分解產物等。微生物則一般存在于水基工作液中，因為微生物的生存與繁殖不能離開水。2）污染能量主要包括：靜電、磁場、熱能、放射線等。這些能量對液壓系統可能造成有害的影響，因而也可視為污染物。例如：靜電引起電化學腐蝕，并且可能引起從礦物基液壓油中揮發出來的碳氫化合物燃燒而造成火災。磁場的吸力可使鐵磁性的磨屑吸附在元件表面和間隙內，引起元件的污染磨損、堵塞和卡緊等故障。系統中過多的熱能使油溫升高，而使潤滑性能降低和粘度下降，導致泄漏增大，并致使油液變質和密封老化失效等。
2 液態污染物的作用機理分析
液態污染物主要是從外界侵入系統的水、以及錯誤加入系統的不同牌號的油液。
2.1主要來源
液態污染物的主要來源：1）從油箱呼吸孔吸入的潮濕空氣凝聚成水珠；2）野外的雨水通過油缸活塞桿密封進入系統；3）水冷系統泄漏；4）注入新油時帶入系統；5
）大氣中的水蒸汽溶解于液壓油內的水和大氣中的水汽之間存在著動態平衡，液壓油從空氣中吸收水分以達到飽和狀態，這種狀態重復多次，會使液壓油大量地浸水；6）在保存、運輸、抽注、使用過程中水分浸人[3]。
2.2作用方式
由于油和水的親和作用，幾乎所有的礦物油都有不同程度的吸水性。油液的吸水能力決定于基礎油的類型、粘度、添加劑、溫度等因素。油液吸水量的最大限度稱為飽和度。油液暴露在潮濕環境或與水接觸，其吸水量大約經過8周可達飽和。當油液中的含水量超過飽和度時，過量的水則以水珠狀懸浮在油液中，或以自由狀態沉積在油液底部或浮于油液表面（決定于工作液體的比重）。在一定的大氣濕度條件下，油液的吸水量與油液溫度有關，溫度愈高，吸水量愈大。液壓油的吸水飽和度一般為200~300 ppm（百萬分之一）；潤滑油的吸水飽和度為500~600 ppm。當液壓油中含水量超過500 ppm（0.05%）時，水對液壓系統的危害作用則不可忽視。
油液中自由狀態的水與油液經過激烈的攪動（如油液通過液壓泵和閥多次循環）形成乳化液，這就大大降低了油液的潤滑性。油液的粘度愈高，表面張力愈大，其形成的乳化液愈穩定。此外，油液中的氧化物和固體顆粒，以及某些添加劑對油液的乳化起穩定作用。對于礦物型液壓油，要求油液具有良好的破乳化性能，這樣，油液中的水易于分離出來，以便于去除。在油液中加入適量破乳化劑，（例如可溶性氯化物），可促使乳化液離析。
2.3主要危害[4]
液態污染物，特別是水對液壓系統的危害作用主要有：1）它與油液中的硫和氯（某些添加劑中含有硫，元件表面凈化過程往往殘留氯）作用產生硫酸和鹽酸，對元件有強烈的腐蝕作用。經驗表明，當油液中同時存在固體顆粒污染物和水時，元件的磨損和腐蝕比單獨存在固體顆?；蛩a生的磨損和腐蝕的總和要嚴重得多。這是因為由于污染磨損使元件暴露出新的表面，更易被水產生的酸類物質腐蝕。2）它與油液中某些添加劑作用產生沉淀物和膠質等有害污染物，加速油液的品質劣化。3）它使油液乳化，降低油液的潤滑能。4）低溫工作條件下，油液中的水結成微小冰粒，易于堵塞控制元件的間隙和孔口，從而引起故障。
摘自：中國傳感器交易網
