油液中顆粒污染物質(zhì)檢測(cè)應(yīng)用綜述

油液中顆粒物質(zhì)是液壓系統(tǒng)發(fā)生故障及液壓元件過早磨損或損壞的主要原因，由此引起的損失占液壓系統(tǒng)全部故障損失的70%~80%，油液中顆粒物質(zhì)已成為液壓系統(tǒng)最主要的故障根源。油液中顆粒污染物質(zhì)控制與檢測(cè)是現(xiàn)代液壓系統(tǒng)獲得最佳工作效果所必需的技術(shù)措施之一。進(jìn)行油液中顆粒污染物質(zhì)檢測(cè)，無(wú)需對(duì)系統(tǒng)分解和拆卸，就可獲知液壓系統(tǒng)的性能和攜帶的磨損微粒情況，并對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測(cè)、定位和預(yù)報(bào)，可減少維修成本，提高設(shè)備的完好率。油液中顆粒污染物質(zhì)的檢測(cè)也成為潤(rùn)滑系統(tǒng)式工況檢測(cè)和故障診斷的主要手段。

一、油液中顆粒污染物的來(lái)源

液壓元件是通過各種零件相互間的微小“間隙”來(lái)實(shí)行各部件的密封的，如果流進(jìn)間隙里的液壓油受到污染的話，則不僅不能維持原有的性能，而且還會(huì)影響機(jī)器的使用壽命。

與齒輪泵和葉片泵等其它類型的泵相比，柱塞泵更高壓、高效率，控制性能也更好，所以，以載有控制閥的變量泵被廣泛地使用。如果液壓工作油的污染超過了允許范圍，使柱塞泵工作的柱塞和缸體等運(yùn)動(dòng)零件之間的間隙、控制閥的閥芯與閥體之間的間隙發(fā)生漏油時(shí)，會(huì)增加磨損，從而縮短油泵的使用壽命，降低油泵的效率甚至導(dǎo)致控制性能失效。由此，對(duì)于柱塞泵來(lái)說(shuō)，液壓油的清潔度具有非常重要的意義。

液壓系統(tǒng)油液中存在著各種各樣的顆粒污染物，最主要的是固體顆粒物，此外，還有水、空氣及有害化學(xué)物質(zhì)等。油液中的顆粒污染物來(lái)源可概括為系統(tǒng)內(nèi)部固有、工作外界侵入及內(nèi)部生成。油液顆粒污染對(duì)液壓系統(tǒng)的危害體現(xiàn)在元件污染磨損、元件堵塞與卡緊故障、加速油液性能劣化等方面。

二、油液顆粒污染的檢測(cè)方法及評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

油液顆粒污染是指單位體積油液中固體顆粒物的含量，也就是油液中的固體顆粒污染物的濃度，對(duì)于存在的氣體、水分不包含在其中，目前國(guó)內(nèi)外的檢測(cè)方法有：重量法、計(jì)數(shù)法和半定量法。

重量法：通過單位體積油液中所含固體污染物的質(zhì)量來(lái)評(píng)估油液的污染程度，所需設(shè)備簡(jiǎn)易、成本低廉，但是消耗工作時(shí)間較長(zhǎng)，測(cè)定結(jié)果只能反映總的污染物。

計(jì)數(shù)法：根據(jù)儀器可分為顯微鏡法和自動(dòng)計(jì)數(shù)法，通過對(duì)單位體積內(nèi)的顆粒濃度和尺寸分布來(lái)評(píng)判，顯微鏡法操作復(fù)雜、主觀因素影響較大，但能很好的觀察其污染物的大小和形貌，自動(dòng)計(jì)數(shù)法操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)耗時(shí)短、精確度高、重復(fù)性好、人為二次污染少，目前為國(guó)內(nèi)外主流實(shí)用儀器。

半定量法：根據(jù)實(shí)用儀器可分為：顯微鏡比較法、電容法、電阻法等等，通過對(duì)油液的流動(dòng)特性影響來(lái)間接測(cè)量污染程度，方法簡(jiǎn)單、操作方便，但精度差、重復(fù)性不高，僅為臨時(shí)性的定性判定方法。

液壓系統(tǒng)的污染程度及能否繼續(xù)運(yùn)行，國(guó)內(nèi)外都有相對(duì)應(yīng)的評(píng)判和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際上有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織發(fā)布的“ISO 4406-1999 Hydraulic fluid power Fluids Method for coding the level of contamination by solid particles 、美國(guó)宇航協(xié)會(huì)發(fā)布的“NAS 1638 Cleanliness Requirements of Parts Used in Hydraulic Systems Rev 2”、美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)發(fā)布的“SAE AS4059D Aerospace Fluid Power -Cleanliness Classification for Hydraulic Fluids”中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布“GB/T 14039-2002液壓傳動(dòng) 油液固體顆粒污染物等級(jí)代號(hào)”、中國(guó)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布“GJB 420B-2006 航空工作液固體污染度分級(jí)”、中國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布“DL/T 432-2007電力用油中顆粒污染度測(cè)量方法”------等等。

液壓系統(tǒng)的固體顆粒污染物等級(jí)評(píng)判目前主流應(yīng)用分別是ISO 4406-1999和NAS 1638兩大標(biāo)準(zhǔn)。ISO 4406規(guī)定的污染度等級(jí)，根據(jù)顆粒濃度的大小共分為30個(gè)等級(jí)，顆粒濃度愈大等級(jí)代碼愈大，污染愈嚴(yán)重，分別用三組代碼來(lái)描述污染程度；NAS 1638規(guī)定的污染度等級(jí)，根據(jù)顆粒濃度的大小共分為14個(gè)等級(jí)，根據(jù)5~15、15~25、25~50、50~100、大于100五個(gè)粒徑區(qū)間的數(shù)據(jù)，那個(gè)區(qū)間的數(shù)值污染等級(jí)最差就一其作為最終的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。

三、油液顆粒污染物的樣本獲取

油液顆粒污染物的檢測(cè)中注意人為二次污染的重要一環(huán)就是檢測(cè)樣本的獲取過程，需嚴(yán)格按照取樣公益或操作規(guī)程執(zhí)行，避免人為二次污染。

取樣點(diǎn)的設(shè)定：

設(shè)定取樣點(diǎn)時(shí)要考慮兩個(gè)因素：

一是必須使所取油樣具有代表性，即測(cè)量結(jié)果能夠代表整個(gè)系統(tǒng)油液的污染狀況；
二要考慮取樣裝置的安裝方便。

通常應(yīng)該在系統(tǒng)內(nèi)污染最嚴(yán)重且容易發(fā)生故障的部位附近設(shè)立取樣點(diǎn)，如回油管濾油器的上游、主油泵下游等。如果從油箱直接取樣，要確保取樣管的末端進(jìn)入油液深度的一半左右，否則，由于油液分層可能使油樣沒有代表性。

取樣的間隔設(shè)定：

在進(jìn)行油液污染監(jiān)測(cè)和故障診斷過程中，一般以運(yùn)行時(shí)間確定取樣時(shí)間，取樣間隔由設(shè)備工作性質(zhì)和系統(tǒng)壓力而定，并根據(jù)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)短和技術(shù)狀態(tài)隨時(shí)調(diào)整。

必須保證取樣過程中樣液不被污染。為了使分析結(jié)果真正代表實(shí)際情況，應(yīng)在系統(tǒng)正在運(yùn)行或剛剛停止工作時(shí)進(jìn)行取樣。

四、油液顆粒污染物的樣本檢測(cè)與分析

本次樣本檢測(cè)與分析采用案例方式進(jìn)行，具體如下;

測(cè)試樣本地點(diǎn)：重慶野生動(dòng)物園；
樣本采集地點(diǎn)：金剛游藝機(jī)（KING KONG）液壓系統(tǒng)；
樣本測(cè)試時(shí)間：2012年5月3日~6日

樣本檢測(cè)系統(tǒng)：采用普洛帝公司的PLD-0203油液顆粒度分析儀及PULL-V8.2分析測(cè)試軟件及清潔過濾裝置、超聲波振蕩器、進(jìn)出油液管線和相關(guān)輔助設(shè)施組成的油液測(cè)試系統(tǒng)，該檢測(cè)系統(tǒng)的PLD-0203油液顆粒度分析儀可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清洗、自動(dòng)采集樣本、樣本分析測(cè)試、數(shù)據(jù)處理及儲(chǔ)存，內(nèi)置打印機(jī)可方便檢測(cè)數(shù)據(jù)的打印和輸出；PULL-V8.2分析測(cè)試軟件含有NAS1638、ISO4406、GJB420B、DL/T1096等常用判定標(biāo)準(zhǔn)，客戶可自行設(shè)定粒徑檢測(cè)范圍及判定標(biāo)準(zhǔn)，整個(gè)測(cè)試過程簡(jiǎn)單方便，耗時(shí)短，準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好。

測(cè)試結(jié)果及要求：根據(jù)HUSS Park Attractions GmbH針對(duì)金剛游藝機(jī)（KING KONG）液壓系統(tǒng)的運(yùn)行指標(biāo)，經(jīng)過液壓調(diào)試公司過濾處理，運(yùn)用樣本檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)跟蹤，檢測(cè)頻次為30min每次，最終結(jié)果要求按照ISO4406-1999標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)判，清潔度等級(jí)為：ISO4406 19/15/12。
樣本測(cè)試分析：3日開始調(diào)試檢測(cè)，經(jīng)過初次檢測(cè)ISO4406 22/17/17，并發(fā)現(xiàn)采樣管有氣泡，發(fā)現(xiàn)有泄漏現(xiàn)象，通知液壓調(diào)試公司進(jìn)行排查并解決問題，經(jīng)過多次循環(huán)過濾與測(cè)試，最終在6日上午達(dá)到ISO4406 17/15/12，測(cè)試完成。

案例分析：本次樣本檢測(cè)采用循環(huán)間隔檢測(cè)，開始通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)有泄露現(xiàn)象，開始的運(yùn)行顆粒污染物濃度較大，經(jīng)過運(yùn)行過濾顆粒污染物濃度降低，并達(dá)到運(yùn)行要求，油液顆粒污染物檢測(cè)可有效的節(jié)省安裝調(diào)試時(shí)間和成本，并指導(dǎo)生產(chǎn)運(yùn)行工作。

結(jié)束語(yǔ)：

油液顆粒污染物檢測(cè)目前應(yīng)用行業(yè)比較廣泛，是油液系統(tǒng)工作可靠性的基本保證，由于引起系統(tǒng)的污染是多因素的，如何檢測(cè)并得到有效預(yù)防將成為油液顆粒污染物檢測(cè)的核心，通過了解油液顆粒污染物檢測(cè)技術(shù)，對(duì)油液系統(tǒng)故障、運(yùn)行及維護(hù)具有借鑒意義。

參考資料：
1、普洛帝服務(wù)中心客戶服務(wù)方案選集；
2、油液顆粒污染物檢測(cè)液壓行業(yè)經(jīng)典檢測(cè)操作規(guī)范(end) 矢量控制相關(guān)文章:矢量控制原理