液壓油水分含量超標(biāo)的危害與防范措施

在目前的潤(rùn)滑管理中，越來(lái)越多的人已經(jīng)深刻意識(shí)到只有有效的控制液壓油的污染水平，才能保障液壓設(shè)備減少磨損，從而達(dá)到提高設(shè)備可靠性和可利用率的目的。

一、水污染對(duì)液壓油的危害

在各種液壓油的污染物中，除了空氣和各種固體顆粒外，最主要的就是水。水污染會(huì)給液壓系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重影響。這些影響包括：

潤(rùn)滑油粘度上升或油膜變薄（使得液壓油的流動(dòng)性變差或流動(dòng)性太好，導(dǎo)致油品不適宜該部位的潤(rùn)滑）

增加了液壓油的可被壓縮性（即液壓油可提供的壓力不穩(wěn)定，導(dǎo)致工作的不穩(wěn)定）

添加劑被溶解在水里導(dǎo)致?lián)p耗（降低了液壓油的性能）

使油氧化變質(zhì)（減少了油品的使用壽命）

降低油品的潤(rùn)滑性（使得設(shè)備工作不穩(wěn)定）

加速金屬表面疲勞（對(duì)金屬部件的保護(hù)不夠，容易生銹或受到腐蝕，降低了金屬部件的使用壽命）

在低溫時(shí)凝結(jié)成冰，降低液壓油的流動(dòng)性，淤塞運(yùn)動(dòng)部件

容易使系統(tǒng)內(nèi)滋生細(xì)菌（降低了油品的使用壽命，增加了換油成本）

堵塞過(guò)濾器，降低精濾效果（直接增加了過(guò)濾器成本，還間接的影響著設(shè)備部件的使用壽命）。

 

水的進(jìn)入，特別是大量的游離水，在液壓系統(tǒng)內(nèi)破壞了潤(rùn)滑油膜的形成，油品潤(rùn)滑性能急劇下降，使運(yùn)動(dòng)表面產(chǎn)生磨損、粘著和金屬疲勞，產(chǎn)生了一些金屬磨粒。另外，液壓油里的水會(huì)在較高的工作溫度下與油產(chǎn)生氧化反應(yīng)。而這些金屬小顆粒，尤其是銅或鐵顆粒的存在，又會(huì)成為水與油品產(chǎn)生氧化分解反應(yīng)的催化劑，使反應(yīng)速度加快。反應(yīng)將生成酸性腐蝕性產(chǎn)物，不溶性污染物等有害物質(zhì)，使得零部件受到腐蝕，閥門(mén)卡滯或形成油泥等。

水對(duì)液壓的危害，我們可以從一下的幾個(gè)圖表中得到分析。

在有銅或鐵催化的情況下，受到水污染的液壓油壽命會(huì)縮短到只有原來(lái)的數(shù)十分之一。

由于含水油液可被壓縮性增加，導(dǎo)致齒輪泵的容積效率下降；而潤(rùn)滑油膜的變薄，使得葉片泵的磨損增加。可以看到，由于水的存在，不論是游離水還是溶解水，都會(huì)使?jié)L動(dòng)軸承的壽命大大縮短。 

在研究所做的試驗(yàn)中，選用SAE20（大約為46厘斯）的礦物油，溫度為65.6℃，軸承工作壓力2.03GPa，以2700轉(zhuǎn)/分鐘的速度旋轉(zhuǎn)。試驗(yàn)含水量分別為25PPM、100PPM和400PPM的情況。

如果以100PPM含水量時(shí)所作的軸承壽命作為標(biāo)準(zhǔn)1，那么在油中含水量降到25PPM時(shí)，油品的壽命可延長(zhǎng)到2.3倍；含水量增加到400PPM時(shí)，軸承壽命縮短到0.43倍的壽命。

還可以看到，水污染導(dǎo)致過(guò)濾器的堵塞。

 

 

二、水污染的來(lái)源

液壓油的水污染主要來(lái)自：

l 水冷卻器的泄漏，這是最常出現(xiàn)的漏水原因

l 空氣中的冷凝水，在潮濕的環(huán)境下，加上晝夜的溫差，如果油箱呼吸器沒(méi)有干燥或防潮措施，會(huì)導(dǎo)致油箱里有較多的冷凝水。

l 由于溫度降低，從油里析出來(lái)的溶解水。

 

三、水存在的形式

水在油中存在的形式有3種：

1、溶解水

在我們的印象中，水和油是不能混在一起。但實(shí)際上，潤(rùn)滑油中總是含有少量以分子水平存在的水分，這種水被成為溶解水。溶解水存在數(shù)量的多少，與基礎(chǔ)油的類(lèi)型，添加劑配方，以及油的溫度有關(guān)。在一定的溫度下，調(diào)配好的油品只能溶解一定數(shù)量的水。油里不能溶解更多的水時(shí)，我們稱之為飽和。當(dāng)溫度下降時(shí)，油溶解水的能力下降，溶解水會(huì)從油里析出，形成游離水。

在達(dá)到油品的溶解水飽和度之前，油的外觀是清亮透明的。

2、游離水

由于溫度降低，溶解水從油里析出，或是外界有水侵入液壓系統(tǒng)，就會(huì)形成一些小水滴懸浮在油里，并隨著水的增多逐漸形成大水滴。通常，液壓油的密度<1，因此水滴會(huì)沉入油箱底部。

3、乳化液

但如果游離水收到油泵的劇烈攪拌或是閥件剪切作用，而形成微小的懸浮在油里，無(wú)法沉淀到油箱底部，就會(huì)形成油的乳化。液壓油的顏色也因此變得模糊或是渾濁發(fā)白。乳化液會(huì)使液壓系統(tǒng)受到嚴(yán)重的危害。

 

四、如何檢驗(yàn)水含量

在線監(jiān)測(cè)：通過(guò)安裝智火柴公司的油液水分含量傳感器，可以實(shí)時(shí)連續(xù)在線監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑油、液壓油、齒輪箱油、透平油等各類(lèi)油品油中溶解水分含量，水活性及油溫，通常水分含量檢測(cè)精度達(dá)到10%以內(nèi)。通過(guò)對(duì)重要設(shè)備的油中水分含量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，用戶可以有效了解、掌握液壓設(shè)備等重要設(shè)備的運(yùn)行情況，對(duì)于企業(yè)安全運(yùn)營(yíng)、設(shè)備增效起到關(guān)鍵作用。

 

五、控制與去除超標(biāo)水量指導(dǎo)方法

可選擇專用真空濾油機(jī)快速脫除油液中的水分、氣體、雜質(zhì)和揮發(fā)物（少量汽油、煤油等），提高油液品質(zhì)，恢復(fù)潤(rùn)滑油粘度、閃點(diǎn)及使用性能。保證液壓系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

 

油液相關(guān)知識(shí)：

機(jī)械設(shè)備在使用過(guò)程中，由于環(huán)境以及內(nèi)部運(yùn)行產(chǎn)生的各種磨粒會(huì)對(duì)潤(rùn)滑油的質(zhì)量、性能產(chǎn)生影響，從而加速機(jī)械設(shè)備的磨損，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備性能下降，使用壽命縮短等。在工業(yè)實(shí)踐中，通過(guò)控制機(jī)械設(shè)備潤(rùn)滑油的清潔度，及時(shí)處理潤(rùn)滑油中的污染物或者換油，保持機(jī)械設(shè)備潤(rùn)滑油的清潔可以有效延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、保持設(shè)備高效率運(yùn)行。因此，對(duì)潤(rùn)滑油清潔度的檢測(cè)成為油液狀態(tài)監(jiān)測(cè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

 

 

通用工業(yè)油液ISO清潔度指引：油液清潔度標(biāo)準(zhǔn)

 

關(guān)于油液清潔度標(biāo)準(zhǔn)，目前世界上已被廣泛采用的是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)制定的ISO 4406標(biāo)準(zhǔn)，其它標(biāo)準(zhǔn)如美國(guó)航天學(xué)會(huì)制定的NAS 1638，汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)制定的SAE AS4059。NAS1638標(biāo)準(zhǔn)雖然在近海工業(yè)及航空工業(yè)有應(yīng)用，但實(shí)際上已被廢除。SAE AS4059雖然在特定行業(yè)有應(yīng)用，但沒(méi)有獲得廣泛認(rèn)同。綜上所述，一般談到油液清潔度標(biāo)準(zhǔn)，還是以ISO 4406來(lái)做參考。

 

ISO清潔度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)引用的是1mL樣品液中大于4、6和14μm的顆粒數(shù)量，因此ISO標(biāo)準(zhǔn)的污染等級(jí)代號(hào)由三個(gè)代碼組成，如 ISO 4406:19/16/11, ISO 4406: 21/19/16等。

 

以ISO 4406: 21/19/16為例，

 

第一個(gè)代碼21，表示油液中大于4μm的顆粒數(shù)量其區(qū)間范圍所在的污染等級(jí)為21；

 

第二個(gè)代碼19，表示油液中大于6μm的顆粒數(shù)量其區(qū)間范圍所在的污染等級(jí)為19；

 

第三個(gè)代碼16，表示油液中大于14μm的顆粒數(shù)量其區(qū)間范圍所在的污染等級(jí)為16。

 

由于大于6μm、14μm的顆粒都大于4μm的顆粒，因此對(duì)大于4μm的顆粒計(jì)數(shù)是包括6μm、14μm的顆粒。

 

 

ISO 4406油液清潔度標(biāo)準(zhǔn)

 

油液清潔度的判定隨著光譜、能譜、射線分析技術(shù)的應(yīng)用，油液清潔度等級(jí)測(cè)試技術(shù)不斷提高，其科學(xué)性、準(zhǔn)確性也得到認(rèn)可，在煤礦機(jī)械設(shè)備，以及工業(yè)制造、國(guó)防、航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。目前常用的在線式或者便攜式油液清潔度設(shè)備一般采用顆粒計(jì)數(shù)法來(lái)判定油液清潔度，是目前最精確的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定方法之一，但儀器價(jià)格稍微偏昂貴一些。

 

自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器可分為遮光性、光散射性和電阻性3類(lèi)，其中遮光型顆粒計(jì)數(shù)法是最常用的。它的原理是利用光電傳感器采集信號(hào)，直接測(cè)定油液中顆粒污染物的大小和數(shù)目，繼而判定油液的清潔度等級(jí)，精度高，但同時(shí)容易受油中氣、水珠的影響。對(duì)于污染嚴(yán)重的油液必須對(duì)顆粒密度過(guò)大、透光差的油液進(jìn)行稀釋。隨著技術(shù)的進(jìn)步以及過(guò)濾性能的提高，顆粒計(jì)數(shù)器的測(cè)試精度都逐步提高，對(duì)油液清潔度的判定精度也更精準(zhǔn)。

 

此外，分析鐵譜技術(shù)也是非常有效的手段，它不只是單純的油液檢測(cè)技術(shù)，同時(shí)能對(duì)污染物顆粒的形狀、顆粒物濃度、粒度進(jìn)行分析，反映磨損程度及趨勢(shì)，但儀器價(jià)格較昂貴。目前最新的顯微數(shù)字圖像處理技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于油液磨損分析，油液清潔度判定，從而提供了全新的、方便快捷、精確度高的檢測(cè)手段。