在上一篇和大家分享了油品污染的失效模式、原因和影响,在本篇中我们将详细说明如何有效控制污染。
液压系统的污染控制过程是一个污染物侵入和过滤的动平衡过程,最终系统中各点清洁度都趋于一个稳定值。大多数采用电液比例阀和电液伺服阀的系统其工作环境是十分恶劣的,液压油在使用过程中绝对防止污染是不可能的,但可以通过人为努力使污染降至最低程度。通过全面的系统清洁方法来控制污染并保护油品从到达现场至处置的整个过程,最终将使工厂运行更加可靠并节省成本。适当的污染控制和整体系统清洁的可见成本不到因污染造成异常影响成本的3%。为了使采用比例阀和电液伺服阀系统的寿命更长,可靠性更高,除了优秀的系统设计及管路的正确安装、清洗维护外,还应该定期用净化设备去掉介质中的颗粒、水、溶剂。
⑨.使用高性能的便携式或永久离线过滤来增强现有的过滤下面我们将从具体污染控制的实施过程角度进行简要说明。液压过滤的目的是通过清除流体中的各类有害污染,特别是微小的污染颗粒来提高系统的可靠性。没有任何系统是完全不受污染的,油品的污染源主要来自以下四个方面。在典型的液压系统中,油液被描述为“一种以油为载体的浓缩磨料介质”。传统过滤器在控制导致磨损的微小磨粒浓度方面效果甚微。由于大多数系统中 95% 的颗粒都<10 μm,因此有必要采用真正能够有效控制这些微小“淤泥”级颗粒的过滤方式。这些颗粒会导致油泥和漆膜的产生。已证实这些细小颗粒,特别是油泥和漆膜是导致设备因磨损、阀门卡滞和油液劣化而停机的最重要原因。防止油泥和漆膜循环和积聚可使部件寿命延长 10 至 100 倍。
设计合理的过滤系统非常重要,在为特定液压系统设计过滤装置时,需要采取五个基本步骤。
①.确定污染源,并在必要时使用过滤器以提供额外保护。
- 对储油罐加压,或对在污染环境中运行的系统使用呼吸阀。
- 分离式联轴器有时用于轧机(冶金)厚度控制执行器的快速更换。压力过滤器应包含在此类执行器的液压管路中,以保护伺服阀。
②.根据上篇中内容确认伺服阀或比例阀的要求,建议将控制阀分解为各个独立的部件,以确定所有关键部件的不同过滤要求。
- 需要高精度装配和调零的精密控制边缘(零重叠/轴向切割)的衬套阀芯组件。
对于比例阀,通常先导级的过滤可以满足大多数应用。然而,由于低驱动力,使用减压阀进行主阀芯定位和直接驱动比例电磁阀通常需要更加良好的主级过滤。
- 精确控制边缘可以用作先导阀的一部分,但不能用于主级。
③.系统总体布局包括流程和占空比。有时,伺服系统是一个更大系统的一部分,消耗相对较小的油量。在这种情况下,建造一个单独的液压系统可能更为实际。间歇高流量系统应该使用离线过滤系统,而不是试图使用主回流管道。
⑥.建立维护和监控程序,以达到油品目标的清洁等级。
- 在阀门或阀门的关键部位(例如先导)前使用15μm(β15=75)高压过滤器。
- 在回流或旁路管线上使用3μm(β3=75)低压过滤器。
- 增加过滤精度<0.5μm(β0.5≥200)旁路肾循环过滤系统。
①.该阀可以接受最大25μm的污染颗粒。β15=75高压滤芯(无旁通单向阀)即使在污染导致过滤器上的压降超过7 bar指示水平时也能确保这一性能。②.试图用相对昂贵的小型高压滤芯清洁油既不实用也不经济。更便宜的低压滤芯通过体积更大,并可能在更理想的条件下持续过滤。(稳定的流量和较低的速度可以提高过滤效率)。
- 如果储油箱中油量大幅变化,可能会吸入空气污染物,建议使用3μm的低压滤芯作为空气呼吸器。
- 使用高流量的三级阀可能会使全流量过滤成本过高。在这种情况下,可以为先导阀使用外部供油,并对这部分流量进行充分过滤;由于第三级对污染的敏感性较低,因此可以不必进行全流量过滤。
- 始终使用纳污报警器/压力开关,以实现滤芯的合理更换。
- 使用更便宜的低压滤芯在启动时冲洗系统。因为新油只能被过滤到40μm,仍然属于“脏油”。
- 油箱的油应至少通过过滤器冲洗至少100次,当压力开关(纳污报警器)指示时更换滤芯。
③.在上一篇中我们也特别提到,伺服阀和比例阀最大危害的漆膜(溶解性漆膜/漆膜前驱物、非溶解性漆膜、漆膜沉积物)和容易侵入油膜造成故障的污染颗粒粒径均在0.5μm左右。<0.5μm过滤精度的滤芯可以去除这些有害物质,并且通过除去这些微粒还有助于界面张力的提高,改善泡沫特性和空气释放性。气泡和泡沫导致的气蚀等现象也是造成阀门故障的重要原因之一。液压油一般采用过滤的措施,在液压系统设计时应充分考虑在系统中特殊位置配备过滤精度合适的过滤器以保证油品的清洁度。这些过滤器包括:作为一般原则,所有带电液比例阀和电液伺服阀的系统均应包括一个压力管路过滤器和回油管路过滤器、高效油箱空气过滤器,以及一个油箱注油过滤器,这些过滤器设计标准应确保相关油品清洁度等于或高于国际标准。
对液压系统设计者来说,非常熟悉这些过滤器的用法和功能,在此不详细介绍,下面仅对关键的LCF过滤器进行介绍。LCF过滤器是直接装于关键元件的上游 (但在主过滤器的下游)以保护该元件防止由颗粒或纤维引起突发性失效的一个油液净化装置,所有的现代伺服阀均装备一个内部LCF。
比例阀有时装备一个内部 LCF,布置在控制阀芯压力油口的上游。该LCF仅保护第一级阀,绝对过滤器精度为6~20μm,它的唯一功能是阻挡大颗粒,该颗粒能使第一级喷嘴或射流管和接收孔堵塞,或者卡在喷嘴和挡板之间的间隙里。阀内部LCF堵塞将引起先导压力下降,因而使响应变慢和分辨率降低。高性能的旁路肾循环过滤系统能够大幅延缓和改善LCF的堵塞情况。
新建和检修后液压系统的冲洗对于清除残留污染物和制造碎屑是非常重要的。作为一般规则,冲洗应在适当的流量和适当的高温下进行,以达到大的雷诺数造成油液的强紊流冲刷作用。冲洗应该与高效过滤器相结合,以便尽可能迅速的连接除去小颗粒,防止对系统元件的永久性损坏。如有条件,推荐用≤1μm高过滤比(β≥200)的高性能超精过滤器来进行冲洗,直到达到所需的清洁度为止。《ISO 4413:2010液压传动.系统及其组件用安全性要求和一般规则》标准中明确指出“在系统已被用冲洗板彻底冲洗,达到所需的油液清洁度之前,不得把伺服阀装进该系统”这是一个非常重要的原则,只有在冲洗结束后并进行一次污染物清洁度测量,确保冲洗有效之后才能安装伺服阀或比例阀。
我们也曾经多次到施工现场作技术服务,深深体会了高性能过滤器及合理的冲洗方式对液压系统冲洗管路的重要性。尽管高性能滤芯价格略高,但可以节约很多冲洗时间使设备尽快投产运行。
为了掌握运行中油液的情况,定期取样是必不可少的。刚刚交付使用的新系统运行初期每半个月取样一次,但有伺服阀、比例阀的系统则每周取样一次。运行三个月后,各种液压系统应每个月取样一次,如有条件,现场应配备一台便携式清洁度检测仪可以随时取样、了解、分析系统的污染情况。
②.定期更换滤芯
过滤器前后的压差是了解分析系统污染程度的一项重要数据。新滤芯投入使用时压差很小,约 0.08~0.12 MPa (贺德克HYDAC)/0.05~0.1MPa(PALL颇尔),在运行中逐步增高,因此要随时注意观察,不要等系统报警时再处理,要提前更换滤芯。
新油品必须过滤后才能加入系统,普通桶装新液压油清洁度一般在NAS 11~12级,精装液压油清洁度为NAS 7~8级(超净液压油可达到NAS 6级)。另一方面油品在运输储存过程中亦可能进入水分和杂质,如果不过滤直接加入系统,不仅新油里的水分和杂质会混入,注油时注油口周围的杂质或油桶自身表面的脏物也会一起进入,所以补加新油或更换油品时一定要使用专用的过滤机进行过滤以保证油品的清洁度。
液压系统需要检修时,往往更换一些元件或者拆卸部分元件进行检查清洗,这时外界的杂质很容易进入系统。为了减少检修时污染进入系统,在检修中应该注意以下几点。①.检修时对设备周围环境要清理干净,清除杂物。并将设备和元件本身以及连接部位清洗干净,最好用洗涤剂和溶剂清洗。但必须注意清洁剂和溶剂污染!②.所用的检修器具应事先擦拭干净,不要粘连灰尘和油污。擦拭的材料不要用棉质或纸质,需要丝绸或无纺布。
③.检修时密封部位需要更换密封件时,必须注意密封件与油品的相容性,以防发生化学反应,增加更大的污染,损坏全部油品。
实施主动污染控制策略对于保持机器可靠性至关重要,最后给大家分享一些关于通过改善污染环境来延长比例阀、伺服阀寿命的一些建议:①.在阀装入一个新系统之前,使用冲洗板和过滤精度为≤1μm(β≥200)的冲洗过滤器,用大流量和尽可能高的温度以实现最大限度的紊流。②.定期地使用高性能净油机来控制水和溶剂并减少溶解空气。③.匹配的呼吸器和密封件,污染物通常通过呼吸器和密封件进入润滑系统。除了确保密封件状况良好外,使用干燥剂呼吸器还可以防止水分和空气中的颗粒进入系统。找到适合您需求的呼吸器取决于多种因素,包括环境、储液器容量、应用等。 ④.使用带有内装式压差指示器的过滤器。根据正确用途确定过滤器的规格,每个滤芯应选择具有足够的耐压性能并具有适应流动疲劳和冷起动的能力。⑤.定期地监测 (在线或通过取样)液压油的状态及所有过滤器堵塞指示器的状态,以保持系统性能达到最初的设计期望,只要油品污染等级超过标准则必须采取纠正措施。⑦.正确的处理和储存。处理和储存润滑剂时可能会引入污染物。务必使用干净的容器,避免暴露在开放的环境中,并确保润滑剂储存在受控环境中。培训人员掌握正确的处理技术可以进一步降低污染风险。⑧.维护最佳实践实施维护最佳实践,例如定期检查、及时维修和正确操作设备,有助于最大限度地降低污染风险。定期维护检查应包括检查密封件、通气管和过滤器是否有磨损或损坏的迹象。
谢谢大家!