液壓潤滑系統污染控制的新發展
摘要：介紹了液壓潤滑系統污染控制新發展，從設備主動維護的高度看待污染控制，系統清潔度標準逐步從NAS向ISO過渡，系統污染控制的目標是系統的過濾能力與污染物的浸入和生成能力在合理的清潔度基礎上達到平衡，即污染平衡原理。污染的控制可采取應用β值來選擇合適的過濾器精度、采用全流量循環過濾、加強油液污染的動態監測、在設備檢修、維護中，防止系統污染等。
關鍵詞：液壓潤滑系統 污染控制 新發展
液壓潤滑系統在現代企業中有廣泛的應用，而大家都知道，液壓潤滑系統的污染，會給系統、元件、以至液壓潤滑介質帶來很大危害，是系統工作不穩定和產生故障的主要原因。在鋼鐵企業，污染問題更是突出，因為這些設備工作環境一般較差，如高爐、連鑄機、熱軋機等系統的工作部位，存在大量的氧化鐵皮、灰塵、水，還有高溫、高熱，這些都會引起系統的嚴重污染，影響設備的正常運行，可以說，污染的控制，是保證液壓潤滑設備正常工作的關鍵。近年來，隨著污染控制技術的發展，無論對污染的認識、清潔度標準的應用還是現場污染的控制都有了不同程度的發展和提高，在我們日常的設備管理、維護中，對污染的控制也有了更深的體會，下面將進行有關論述。
一、從設備維護的角度看污染控制
從設備維護的角度，近年來提出了一個新的思路，即主動維護，它的核心就是對造成設備劣化的主要參數進行監控，及時調整、改善這些參數的劣化情況，從而保證設備的正常運行，延長其壽命。這個理論強調了維修的主動性，即，不要等到設備出現故障或故障特征的時候（往往這時已不能逆轉），再進行檢修或處理，如油泵的振動值已不正常時，油泵可能已經有元件磨損了，而主動維護，就是要化解、改善設備劣化的主要因素，如在振動參數異常之前，及時檢測和改善其清潔度，就可能會改善油泵的工作狀態，使油泵工作更健康，壽命也得到延長。
應該說這個理論有其先進性，也給我們一些啟迪，從這個理論出發，不難看出，清潔度就是是液壓和潤滑系統的關鍵參數。這是因為，國內外的研究和我們的工作實踐都告訴我們，液壓潤滑系統故障的75%甚至到90%都是由系統的污染引起的。在工作中，我們深有體會，有時侯，系統出現工作不正常，又查不出明顯原因，但對主要閥件進行清洗、對系統進行過濾之后，系統就恢復了正常，此類故障，可以說，基本上都是污染引起的。污染會造成泵、油缸和閥件的嚴重磨損，縮短其使用壽命，實際上，系統污染嚴重時，會帶來很多問題，系統、元件故障多、備件消耗大，難以保證設備的正常工作。
一般來說，我們說的清潔度是指顆粒污染度，不過從廣義上，混入介質中的水和氣體，也是污染物，也會帶來危害。從總的污染情況看，在介質污染物中，通常是金屬顆粒占75%，塵埃占15%，其它雜質只占10%。固體顆粒含量遠多于其它雜質，危害最大，還會產生“鏈式反應”，對磨損產生加速作用，所以一般來說，我們可能更注意顆粒物的污染。不過我們也不能忽視水和氣體產生的危害，在鋼鐵企業，很多設備附近都有大量的高壓除鱗水、冷卻水等，如軋機，在這些部位附近的設備，進水的可能很大，水會降低介質的潤滑性能，加速磨損，加速介質的劣化等，因此介質的含水量也是一個重要參數。而混入系統中的氣體，因其壓縮性大，可能引起系統爬行或振動，也要盡力避免。
我們需要把清潔度，有的情況下還應包括水分等，看成是影響設備正常運行的關鍵指標，隨時對污染情況檢測、跟蹤，一旦發現其變化，就要及時分析，采取相應措施，給予改善和修復，這樣才能保證設備的運行，減小閥件、油缸等元件的磨損，保證設備的工作。
二、液壓潤滑系統清潔度標準的過渡
長期以來，我們國內都沒有自己的清潔度標準，而是長期采用美國宇航NAS標準，NAS標準是19世紀40年代美國為生產軍用飛機提出的標準，到現在已有半個世紀，其標準本身考慮了各個尺寸范圍的污染顆粒分布，即按100ml油樣中不同尺寸范圍的顆粒個數分級，分為14個等級，即00、0、1、2—12。每上一級清潔度提高一倍。這個標準多年來得到了廣泛的應用，但是，也有它的不足，如果油樣在某一等級中，幾個尺寸范圍中只有一個不符合，而其他符合，那它的清潔度也要歸于下一等級，但超過的這個尺寸范圍可能對系統來說并不是關鍵的。顯然，這里多少存在著不合理。
目前，在國際上，NAS標準正在逐步被ISO4406標準所取代，ISO標準78年就開始應用，經過多次調整、補充，不斷完善，現在已經得到廣泛應用和承認，而NAS標準正在逐漸過時，同NAS相比，ISO標準同樣規定對油樣中的顆粒進行計數，但是要分別換算成1ml油樣中大于5um的顆粒數、大于15um的顆粒數，后來，隨著檢測儀器的發展，精度的提高，又增加了大于2um的顆粒數，再按等級數值標號表示顆粒數的多少，形成三個等級的清潔度表示方式，如18/16/13，就分別是大于2um、5um、15um的顆粒數等級。不過我們常用的還是大于5、15的顆粒數等級。這個標準考慮了不同精度情況下的顆粒情況，更具有針對性和實用性，ISO標準的推廣和應用，能使我們更真實地掌握設備的污染情況，提高我們的設備管理、維護水平。
ISO標準的應用是大勢所趨，不過，在國內，它的廣泛應用還需要一個過程，因為多年來國內一直使用NAS標準，大家都已經習慣了，而且NAS標準相對比較簡潔，比較方便，國內企業現在主要應用的還是NAS標準，但是我們要開始熟悉、了解ISO 標準，逐步開始向ISO標準的過渡，這樣也利于與國際標準的接軌。
三、系統的目標清潔度及控制目標
液壓潤滑系統要絕對防止污染是不可能的，但通過認真的努力，對污染進行有效的控制，使之減少到合理程度，是可以的，而且應該做到。這就涉及到目標清潔度的問題，一個系統如果清潔度很差，會對系統帶來危害，但清潔度不可能無限高，而且清潔度過高，就會增加生產成本，也不必要。
合理的選擇系統目標清潔度應該考慮多項因素，主要有：系統所使用的元件類型、系統的工作壓力、系統的工作環境，包括溫度、振動，系統的介質、有時還要考慮系統故障可能造成影響的危害程度。
一般來說，元件對系統清潔度的要求是最主要的，系統中敏感元件的目標清潔度往往就代表了系統的目標清潔度，如伺服系統一般要求清潔度達到NAS7級，或ISO 16/13，比例閥的系統就要低一些，其他系統更低。系統的工作壓力也是一個重要的因素，一般來說，壓力越高，清潔度要求就更高。有很多產品廠家和研究單位，如VICKERS、PALL都給出了推薦的目標清潔度，在我們的設備管理和維護中可以進行參考，結合現場實際情況，選擇合理的清潔度目標。
選擇了合理的清潔度，還要使設備在長期的運轉中達到這個清潔度并保持穩定，這就要了解、應用污染平衡原理，即：保證系統有足夠的過濾能力，使系統的過濾能力與污染物的浸入或生成能在合理的清潔度基礎上達到平衡。這也是清潔度控制的目標。
只有達到了這個目標，我們才能使液壓潤滑系統的清潔度長期得到保持，而不會出現在現場中經常遇到的，油液經過過濾處理達到了清潔度標準，運行一段時間后不行了，清潔度下降，又要再處理，這樣一種不斷的循環。實際上，這種情況就是系統過濾能力不足，或污染侵入量過大，這時，就要考慮對過濾系統進行改造，提高過濾能力，或對設備本身改造，減少污染。近年來，我們就是依據以上原理對多個液壓潤滑系統進行了改造，降低并且能長期保持合理的清潔度水平，取得了很好的效果。
四、控制系統污染的主要措施
在我們對系統的管理、維護中，要有效控制污染，達到清潔度控制的目標，實現設備的主動維護，我們體會到，要重點要做好以下工作：
1、選用合理的過濾精度
過濾器是液壓潤滑系統濾除雜質的關鍵元件。介質中的雜質，除油箱可沉淀一部份較大顆粒外，主要是靠濾油裝置來濾除。選擇合適的過濾器及精度對系統的污染控制有重要的意義。
過去，我們常常用名義精度來選擇過濾器，但是，這是不準確的，名義精度的概念本身就不明確，往往就是生產廠家給定的值，沒有考慮過濾效率，不少產品精度很差，根本達不到系統要求。而國外和部分國內的重要公司引入和采用了一個新的概念，過濾比---β值，可用公式表達：
βn= Nu/Nd
其中，Nu是過濾器進口處油液單位體積中大于某一尺寸的顆粒數，Nd是出口處大于同一尺寸的顆粒數，它的含義就是大于某一尺寸顆粒在過濾器前后的比值，實際上表示了過濾器對大于某一尺寸顆粒的過濾效率。β值能夠準確的描述過濾器的過濾能力，得到了世界上的廣泛承認和推廣，目前，國際標準（ISO4072）已規定β10作為評定過濾器精度標準。而原來所謂的名義精度等是沒有考慮過濾尺寸和過濾效率的，也是不準確的，必然要被逐漸淘汰。
但是，現在我們使用的國產濾油器甚至國外的部分濾油器，仍然很少在性能指標中標有βn值，部分濾油器標注的過濾精度實際上是名義精度，這就造成一個錯覺，我們在不少系統就發現，說起來，過濾精度很高，但實際上系統還是很臟，清潔度很差，系統故障頻繁，其原因往往就是過濾器精度實際上很差，根本達不到系統要求。這種情況不在少數，我們在選用過濾器時，必須充分重視。
2、循環過濾系統的應用
循環過濾系統是提高和保證系統清潔度的一個重要措施，對精度要求高或污染嚴重的系統，更是這樣。加設單獨的過濾循環系統，具有流量大、精度高的優點。無論國內、國外設計的高精度系統中，都采用了循環過濾。與系統主回路上的過濾器相比，它可以選用精度較高的過濾器，而不用擔心過濾器精度太高造成堵塞，影響系統工作，從而可以提高整個系統的污染度控制等級。還可以在循環過濾系統上安裝油水分離等脫氣脫水裝置，也不會對系統造成影響。
為了獲得好的過濾效果，循環系統最好選用全流量過濾，過濾流量與系統工作流量相匹配，使系統工作介質能得到及時過濾。
在我們工作中，對于過濾能力不足的系統，就對多個系統采用了新增或改造循環過濾系統的方法，并在循環回路中選用精度較高的過濾器，有效改善了清潔度，取得了顯著效果。
3．加強系統污染的動態監測
污染狀態動態監控是實現設備主動維護的基礎，也是污染控制的一個重要方面。隨著油液監測技術和設備不斷發展，便攜式檢測儀、在線檢測儀等儀器的性能不斷提高，應用逐漸廣泛，PALL、英特諾曼等公司都有這樣的產品，即可用于一般油液檢測，也可用于水乙二醇等介質，連接方便，在現場幾分鐘就可以產生按ISO或NAS標準的結果，結果還可以儲存、打印。通過這些儀器的應用，我們就能夠隨時了解系統的污染情況，掌握污染的變化趨勢，并進行分析，有針對性的采取措施，把問題消于起始狀態。
我們有的設備采用定期換油，往往造成油液的浪費。如果我們能夠對系統污染進行動態檢測，就能及時掌握污染情況，通過趨勢分析，尋找變化的原因，在此基礎上決定對系統進行處理還是更換。實際上，不同的油液使用壽命不同，同一種油液用于不同的設備、環境、不同的維護條件，使用的期限也有很大差異。只有對系統污染進行動態檢測，才能及時了解油液污染情況的變化，保證設備始終處于受控狀態，使我們的技術和管理水平上一個臺階。
在污染的檢測分析中，還可以結合鐵譜和光譜的檢測，光譜可分析油液中元素含量，彌補鐵譜不能分析有色金屬的缺點，鐵譜可以檢測磨損顆粒的形狀、分布，彌補光譜無法判斷磨損類型的缺點，兩者互補，更準確地分析油樣帶來的有關污染和磨損信息。
4、在使用、維修設備時控制污染
在我們日常的設備使用、維修中，也要注意減少系統污染。一個重要的方面是在設備檢修時，不要造成污染，這就要求在檢修時處處小心，做到：不將污染物帶入或遺留在系統中；元件、管道裝拆時，把油口包住，防止污染物進入；換上的元件安裝前應是清潔的；加入新油時應經過過濾等等，總之，在檢修的各個環節都要注意防止污染。在我們的工作中就發現，不少檢修人員對系統污染認識不足，施工中元件亂擺亂放，拆下的管道、元件也不包口，造成施工中新的污染，對這些問題，一定要加強指導和監督，盡力避免。
在日常的運行維護中，還要注意檢查設備密封部位，雜質可能會從密封不良部位進入系統，而泵吸入管和軸密封等低于大氣壓的地方還會漏進氣體。對密封不好的部位，要及時處理或更換。如空氣濾清器要完好、有效，油箱上的注油口，不用時要密封好，吸油管和回油管通過油箱處，也要密封好。
要及時清洗、更換濾芯等元件，在特殊情況下，如整個系統受到大的污染，還要重新清洗油箱及管道。清洗或更換濾芯，可防止濾芯的堵塞，恢復其過濾能力。不過在目前，更多建議采用一次性，性能較好的玻璃纖維等濾芯，它屬于深層過濾，效率高，而可清洗的網式濾芯，屬于表面型，效率低，而且清洗往往很難達到理想的效果，還有可能造成二次污染