液态污染物对液压系统污染机理研究
发布时间：2017-11-22
引 言
大量研究表明，液压系统的故障中75%以上是由液压油污染物所引起的。根据物理状态，油液中的污染物可分为固态、液态、气态三种类型[1]。其中，液态污染物由于种类繁多，对温度和气压反应敏感，作用机理比较复杂。研究液态污染物种类和作用过程，将对控制液压系统污染起到积极作用。
1 液压系统污染的主要分类[2]
液压系统中的污染物是指工作液体中一切对系统工作可靠性和元件使用寿命有害的物质。从广义来说，污染物可分为污染物质和污染能量两大类。1）污染物质据其存在状态可分为固态、液态和气态三种。固态污染物常以颗粒状存在于液压系统油液中。其主要来源：液压元件加工和装配过程中残留的金属切屑、焊渣、型砂、以及其它机械杂质；元件运转中产生的磨屑和锈蚀剥落物、以及油液氧化、凝聚和分解产生的沉淀物；以及从外界侵入的尘埃和各种杂质等。液态污染物主要是从外界侵入系统的水、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。归纳起来，液压系统内的污染物质主要有固体颗粒、水、空气、化学物质、微生物等。液压油中常见的化学污染物有溶剂、表面活性化合物、油液氧化分解产物等。微生物则一般存在于水基工作液中，因为微生物的生存与繁殖不能离开水。2）污染能量主要包括：静电、磁场、热能、放射线等。这些能量对液压系统可能造成有害的影响，因而也可视为污染物。例如：静电引起电化学腐蚀，并且可能引起从矿物基液压油中挥发出来的碳氢化合物燃烧而造成火灾。磁场的吸力可使铁磁性的磨屑吸附在元件表面和间隙内，引起元件的污染磨损、堵塞和卡紧等故障。系统中过多的热能使油温升高，而使润滑性能降低和粘度下降，导致泄漏增大，并致使油液变质和密封老化失效等。
2 液态污染物的作用机理分析
液态污染物主要是从外界侵入系统的水、以及错误加入系统的不同牌号的油液。
2.1主要来源
液态污染物的主要来源：1）从油箱呼吸孔吸入的潮湿空气凝聚成水珠；2）野外的雨水通过油缸活塞杆密封进入系统；3）水冷系统泄漏；4）注入新油时带入系统；5
）大气中的水蒸汽溶解于液压油内的水和大气中的水汽之间存在着动态平衡，液压油从空气中吸收水分以达到饱和状态，这种状态重复多次，会使液压油大量地浸水；6）在保存、运输、抽注、使用过程中水分浸人[3]。
2.2作用方式
由于油和水的亲和作用，几乎所有的矿物油都有不同程度的吸水性。油液的吸水能力决定于基础油的类型、粘度、添加剂、温度等因素。油液吸水量的最大限度称为饱和度。油液暴露在潮湿环境或与水接触，其吸水量大约经过8周可达饱和。当油液中的含水量超过饱和度时，过量的水则以水珠状悬浮在油液中，或以自由状态沉积在油液底部或浮于油液表面（决定于工作液体的比重）。在一定的大气湿度条件下，油液的吸水量与油液温度有关，温度愈高，吸水量愈大。液压油的吸水饱和度一般为200~300 ppm（百万分之一）；润滑油的吸水饱和度为500~600 ppm。当液压油中含水量超过500 ppm（0.05%）时，水对液压系统的危害作用则不可忽视。
油液中自由状态的水与油液经过激烈的搅动（如油液通过液压泵和阀多次循环）形成乳化液，这就大大降低了油液的润滑性。油液的粘度愈高，表面张力愈大，其形成的乳化液愈稳定。此外，油液中的氧化物和固体颗粒，以及某些添加剂对油液的乳化起稳定作用。对于矿物型液压油，要求油液具有良好的破乳化性能，这样，油液中的水易于分离出来，以便于去除。在油液中加入适量破乳化剂，（例如可溶性氯化物），可促使乳化液离析。
2.3主要危害[4]
液态污染物，特别是水对液压系统的危害作用主要有：1）它与油液中的硫和氯（某些添加剂中含有硫，元件表面净化过程往往残留氯）作用产生硫酸和盐酸，对元件有强烈的腐蚀作用。经验表明，当油液中同时存在固体颗粒污染物和水时，元件的磨损和腐蚀比单独存在固体颗粒或水产生的磨损和腐蚀的总和要严重得多。这是因为由于污染磨损使元件暴露出新的表面，更易被水产生的酸类物质腐蚀。2）它与油液中某些添加剂作用产生沉淀物和胶质等有害污染物，加速油液的品质劣化。3）它使油液乳化，降低油液的润滑能。4）低温工作条件下，油液中的水结成微小冰粒，易于堵塞控制元件的间隙和孔口，从而引起故障。
摘自：中国传感器交易网
