在各类机械的生产和使用中要应用大量的各种技术用液,如燃油、润滑油和液压油。机械中由于应用了劣质燃油和润滑油,而带来的经济损失不可估量。因此,对技术用液的储存和运输应给予必要的注意。
在石油化工企业生产中以及储存和运往用户的路途中,技术用液不断地受到污染。
根据国家标准GB/T511—2010《石油和石油产品及添加剂机械杂质测定法》规定,当液体中的机械杂质含量不超过0.005%(按质量计)时,可以认为液体中不含有杂质。按此则工作液中污染物的质量浓度为40mg/L。根据最新的技术要求,工作液中含有这么多的污染物,不经预先净化是不能用于许多机械系统和装置中去的,因为这会增大零件的磨损。液压系统具有这么高的污染度是不允许的,特别是在航空液压系统中以及运输机械和其他机械的液压系统中,如应用精密液压装置(伺服阀和随动装置等)的机床。
标准ISO4406—1999《HydrauliV fluid power—Fluids—Method for Voding the level of Von-tamination by solid partiVles》和NAS1638《Cleanliness requirements of parts used in hydrauliV systems》中规定:产品出厂时液压油颗粒污染不得超过GB/T14039—2002《液压传动 油液固体颗粒污染等级代号》的19/16(等同于NAS 1638的11级),产品使用过程中液压油颗粒污染不得超过GB/T 14039—2002的20/16(等同于NAS 1638的12级),加入整机油箱的液压油颗粒污染不得超过GB/T 14039—2002的18/15(等同于NAS 1638的10级)。
一般在采用铁路罐车运输(从制造厂运到用户)过程中,液体的污染度会大为升高。
工业部门用桶或密封罐供应液压系统用油和用液。确定油和液体污染度的方法是打开桶盖和化焊罐上的加油口后用玻璃管取样进行分析。取样前油和液体要预先搅拌均匀。根据GB/T 20082—2006《液压传动液体污染采用光学显微镜测定颗粒污染度的方法》标准规定,用燃油、润滑油和液体的试样来确定机械杂质的含量(按质量计)和机械杂质的粒度组成。取燃油试样100mL,先仔细地将试样搅拌均匀,然后用预先已校验过初始污染度的且与液样相溶的塑料滤纸过滤;取润滑油和液体试样50mL,先仔细搅拌后再用过滤过的清洁石油醚(石油基或合成油液样)或蒸馏水(水基液样)稀释,然后再用预先校验过初始污染度的且与液样相溶的塑料滤纸过滤。这些滤纸连同其上积聚的污染物置于两块清洁的玻璃盖片之间,再放到显微镜的镜台上对污染物做粒度分析。显微镜放大倍数根据颗粒大小可调,用条纹法计数,条纹长度等于过滤场(即滤纸上过滤试液的面积)的直径,宽度等于显微镜视野的直径,先计算出一条条纹上粒度为2~20μm的污染物微粒数,然后就可换算出整个过滤场上的污染物微粒数。
研究结果表明:按污染物质量计,铁路罐车运送的燃油污染度为0.00007%~0.003%;用仓库收发容器运送的燃油污染度为0.0001%~0.00023%;用管道运送未经过滤器-分离器过滤的燃油污染度为0%~0.00024%;而经精滤器过滤之后的燃油污染度则为0%~0.00019%。若按污染物粒度组成划分燃油的污染度(按15μm微粒),则铁路罐车中燃油相当于GB/T 14039—2002中的第14级清洁度;用仓库收发容器运送的燃油相当于第12~14级清洁度;用管道输送未经过滤器-分离器过滤的燃油相当于第13级清洁度;而用管道输送并经精滤器过滤后的燃油相当于第12级清洁度。燃油清洁度按纺织品纤维(纤维的定义是长度大于100μm,长度与宽度比不少于10∶1的污染物)的含量计相当于第17~18级。
各种液压系统工作液以及航空润滑油的污染度按污染物质量计:机油为0%~0.0008%,航空润滑油为0.0005%~0.001%。若按污染物粒度组成划分污染度(按15μm微粒),则机油相当于GB/T 14039—2002中的第9~15级清洁度,航空润滑油相当于第9~14级清洁度。
技术用液的污染度取决于它的储存条件和存放时间、制造容器和储存罐所用的结构材料的种类、锈蚀过程的强弱、液体的物理-力学性能和化学稳定性、储存区空气中灰尘的含量及其他因素。液体和润滑油在储存期间会发生氧化,生成胶质物和沉渣。这时生成的环烷酸会使机械中的金属零部件锈蚀。用铁路罐车运给用户的液体和润滑油的污染度大大超过用白铁皮制成的20L的密封罐来运送的液体和润滑油的污染度。用钎焊焊住加液口的罐供应的机油液体的污染度(按质量计,下同)不超过30g/t;用铁路罐车运输并保存于油桶中的机床、建筑筑路机械和其他机械用的润滑油和工作液,它们的污染度为620g/t。由铁路罐车运送的供柴油机用润滑油污染度不超过150~200g/t,灌注到内燃机中的润滑油的污染物含量(质量分数)为0.12%~0.23%。
分析机械中液压介质使用情况,造成液压介质污染的原因有:
(1)残留污染物 液压元件在制造、储存、运输、安装过程中带入的砂粒、磨料、铁屑、焊渣、锈片和灰尘,虽经过清洗,但仍有部分污染物残留下来。
(2)生成污染物 主要有以下三种情况:
1)液压油氧化变质析出物。液压系统工作时,因压力损失而消耗的能量,使系统油温升高。当液压油处于高温时,一方面油中的高压空气与油分子直接接触,空气中的氧分子引起油液氧化,生成有机酸,对金属表面起腐蚀作用;另一方面,油液氧化析出粘滞物和浸漆物。
2)液压油中混入水分和空气。多数液压油中含有微量(质量分数小于0.1%)的水分,过多的含水量会使液压油乳浊化,使其润滑性能下降,对液压油的氧化起触煤作用,加剧污垢集积。同时,混入液压油中的空气还会增加油液的氧化作用,并引起液压系统的振动、爬行和气蚀。
3)元件磨损、损坏生成污染物。液压元件工作时,运动件之间如金属与金属、金属与密封材料的磨损颗粒以及液流冲刷下的软管胶料、过滤材料脱落的颗粒和纤维、剥落的油漆皮等。
(3)侵入污染物 液压系统在工作时,周围环境中的污染物通过一切可能的侵入点,如外露的往复运动的活塞杆、油箱的进气孔、注油孔等侵入系统。
(4)生物污染物 微生物也可能像其他微小颗粒一样侵入液压介质,如果不加以阻止,微生物将繁殖生长并表现为粘滞物,污染介质。一般加杀菌剂或去除微生物繁殖的条件——水或营养物,以阻止生物污染的增长。
(5)逃脱污染物 逃脱污染物来自过滤器附近的潜在的液流通道(如不密封的溢流阀或旁通管及滤材的裂口等),以及使被截留颗粒上的拖曳力大于过滤器纤维表面的吸附力的流量脉动。这两类逃脱污染物应加以控制。
液压介质的污染一般用污染浓度来评价,为了将液压介质的污染危害降低至最小的限度,应减小其污染浓度,通常采用防、治相结合的方法。
1.防
(1)防止污染杂质混入液压油 为防止污染杂质混入液压油,在使用和维护时应注意以下几点:
1)液压用油,油桶要设置在干净安全的地方,加强管理。所用的油桶、滤油器、油漏斗、油管等都应保持干净。装运液压油的油桶必须事先清洗干净,油桶需专用,不要与其他油桶混杂。
2)液压机械应经常保持清洁,为防止灰尘杂物落入油液中,油箱应加盖密封。
3)油箱中的油液应根据工作情况定期更换。在换油时应将油箱底部积存的杂质去掉,将油箱清洗干净。
(2)防止空气进入液压系统 为防止空气进入液压系统,在使用和维护时应注意以下几点:
1)经常检查油箱中的油面高度,保持有足够的油量。
2)在工作过程中,油液会损耗,必须及时补充新的同规格的油液。
3)即使在最低油面时,吸油管1/3和回油管口也应保持在油面以下。(www.daowen.com)
4)必须使用良好的密封件,失效的密封装置应及时更换,管接头及各接合面处的螺钉都要拧紧。
5)在使用中尽量防止系统中各处的压力低于大气压力或形成局部真空。
6)液压系统中进入空气是不可避免的,为了排除空气,有的液压缸在最大行程范围内往复运动几次,以排除系统中的空气。
7)在更换油箱中的油液后,应开动机器循环运转几次,以排除系统中的空气。
(3)防止水分混入液压系统 为防止水分混入液压系统,应注意以下两点:
1)存放液压油的油桶底部有水,尤其是油桶露天放置时,更应特别注意。
2)混入系统中的空气含有的水汽冷凝成水。
根据以上两点,采取相应措施,并要注意从油桶的放油塞处将水排除(水的密度比油大,水往往沉在油箱底部)。
(4)防止油温过高 从维护使用方面来看,可采取以下措施:
1)经常注意保持油箱中的设计油量。一般要求油面高度达到油箱高度的80%,以满足油箱有足够的散热面积和油液有足够的循环冷却条件。新机第一次装油时,应将油箱装满,在起动运转几分钟后,油液进入管道和液压缸,油面会下降。因此,要再补充一部分油。
2)经常保持液压的机械清洁,及时清除油箱、管路外部的污秽,以利于散热冷却。
3)在保证液压机械正常工作下,油泵压力应调到最低工作压力,以减少能量损耗。
4)根据使用的油泵的具体要求和不同季节选用黏度适宜的液压油。
(5)防止液压系统泄漏 主要可采取以下措施:
1)铸件的焊件要保证质量,有条件时,液压件在装配前要进行耐压试验。
3)选用黏度合适的液压油,液压油有较好的黏温性能。
4)定期检查泵、阀、液压缸等元件中运动部位的配合间隙是否过大。
5)油封和密封件的质量、材质、几何形状和精度要符合设计要求。
6)各种液压元件的安装密封件和沟槽尺寸的精度要符合设计要求。
7)各种密封圈特别是O型密封圈很多,而且相邻尺寸的直径差别不大,肉眼较难分辨。因此,各种规格的密封圈应标明尺寸,分别储存,避免大小的混杂。
2.治
1)合理设计液压油箱,保证油箱既能起沉淀杂质、分离油中气泡的作用,又可防止外界尘埃和空气混入液压介质。
2)合理设计液压系统,采取必要的散热、冷却措施,保证液压介质的温度处于正常工作范围。
3)在液压系统中装设适当的滤油器,滤除液压介质中各种污染物。
许多专家的研究中都指出:在生产、运输、储存过程中,燃油、润滑油及液压系统工作液的污染度已经很高,因此,工作液及工艺用液在用于机械中之前都必须仔细地予以净化。
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