【正文】 工作性能的下降與顆粒污染物的數(shù)量、大小、形狀、密度和硬度等有關(guān)。其中數(shù)量 、大小、硬度起主要作用。液壓油中固體顆粒污染物使泵的運(yùn)動件表面磨損加劇，刮傷、咬死，泵的效率降低，故障頻繁壽命縮短。如某注塑機(jī)的葉片泵產(chǎn)生噪聲大、溫升高和壓力波動大等故障。經(jīng)分解檢查，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子端面、配油盤磨損嚴(yán)重，定子工作面則完 全磨壞。閥類元件的共同特點是閥芯和閥體配合精密，間隙很小，帶有硬度的固體顆 粒物一旦嵌入滑動面中，使閥芯移動困難或卡牢，磨損加劇閥口密封被破壞而產(chǎn)生故障。伺服閥污染敏感性。試驗表明：每 100mL 油液中，直徑 1 5μ m 的顆粒超過 25500 萬個時，伺服閥將完全失去功能。液壓油中固體顆粒污染物會加速液壓油缸密封裝置的損壞，使缸運(yùn)動表面拉傷、磨損、導(dǎo)致內(nèi)外泄漏增加，推力不足或動作不穩(wěn)定，爬行、速度下降，產(chǎn)生異常的響聲與振動等故障。 液壓油污染到一定的程度后，會引起濾油器網(wǎng)眼堵塞，液壓泵吸油困難而產(chǎn)生氣蝕、振動和噪聲。堵塞嚴(yán)重時，會因壓力降過大而將濾網(wǎng)擊穿，完全喪失過濾作用， 造成惡性循環(huán)。 液壓油油劣化變質(zhì)對元件的影響 液壓油劣化變質(zhì)后粘度和防銹性能降低，油液乳化，消泡性降低，低溫流動性變差，有效使用時間縮短。引起液壓油變質(zhì)的原因很多，如蒸發(fā)、氧化、污染、混入異種油等。其中氧化是主要的因素，而節(jié)流口棱邊發(fā)熱，工作油溫太高是液壓油氧化的重要原因。系統(tǒng)工作油溫達(dá)到 65OC 以上時，液壓油的氧化速度加快。油溫每增加 10OC ，氧化作用增加一倍。另外油中混入水分或異種油都會引起油液變質(zhì)。變質(zhì)后的液壓油對元件的機(jī)械效率、容積效率等性能以及壽命等都有很大影響。例如，褐色膠狀懸浮物會 把節(jié)流（阻尼）孔堵死或使閥芯膠著，使動作失靈。 第三章 液壓油分析 第一節(jié) 液壓油的污染程度如何判定以及判定的標(biāo)準(zhǔn) 油液污染度是指單位體積油液中固體顆粒污染物的含量，即油液中固體顆粒污染物的濃度。對于其他污染物，如水或者空氣，則分別用水含量和空氣含量來表述。油液污染度是評定油液污染程度的一項重要指標(biāo)。 目前油液污染度主要采用以下兩種表示方法： ：單位體積油液中所含固體顆粒污染物的質(zhì)量，一般用 mg/L 來表示。 ：單位體積油液中所含各種尺寸的顆粒數(shù)。顆粒尺寸范圍可用區(qū)間表示，如 5~15μ m、 15~25μ m 等，也可用大于莫伊尺寸表示，如 5μ m、 15μ m 等。 此外，油液污染度也可以用百萬分率（ ppm）表示，質(zhì)量 ppm 或者體積 ppm。 質(zhì)量污染度表示方法雖然比較簡單，但是不能反映顆粒污染物的尺寸及分布，而顆粒污染物對原件和系統(tǒng)的危害作用與其顆粒尺寸分布及數(shù)量密切相關(guān)，因而隨著顆粒計數(shù)計數(shù)的發(fā)展，目前已普遍采用顆粒污染度的表示方法。 為了定量描述和評價工作介質(zhì)的污染程度，現(xiàn)將國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO4406 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的污染度等級標(biāo)準(zhǔn)列表如下，見 表 。 表 污染度等級標(biāo)準(zhǔn) 列表 等級代號 顆粒數(shù) /每毫升 等級代號 顆粒數(shù) /每毫升 大于 上限值 大于 上限值 24 80000 160000 11 10 20 23 40000 80000 10 5 10 22 20210 40000 9 5 21 10000 20210 8 20 5000 10000 7 19 2500 5000 6 18 1300 2500 5 17 640 1300 4 16 320 640 3 15 160 320 2 14 80 160 1 13 40 80 0 12 20 40 第二節(jié) 液壓油檢測技術(shù)內(nèi)容 將采集到的設(shè)備潤滑油或工作介質(zhì)樣品 ,利用光、電、磁學(xué)等手段 ,分析其理化指標(biāo)、檢 測所攜帶的磨損和污染物顆粒 ,從而獲得機(jī)器的潤滑和磨損狀態(tài)的信息 ,定性和定量地描述設(shè)備的磨損狀態(tài) ,找出誘發(fā)因素 ,評價機(jī)器的工況和預(yù)測其故障 ,并確定故障部位、原因和類型 。 主要物理性能指標(biāo) [5] :粘度、粘度指數(shù)、水份、閃點、凝點和傾點、機(jī)械雜質(zhì)、不溶物、斑點測試、抗氧化性、抗乳化性、抗泡沫性、抗磨性和極壓性能主要化學(xué)性能指標(biāo) :總酸值、總堿值、防腐性、防銹性、所化安定性和添加劑元素分析 。 常見的理化分析概念、方法和目的 。 (1)粘度 基本概念 :粘度是流體流動時內(nèi)摩擦力的量度 ,用于衡量油品在特定溫度下抵抗流動 的能力 。 檢測方法 :用毛細(xì)管粘度計來測定油品的運(yùn)動粘度 .GB/T 26 ASTM D445 檢測目的 :油品牌號劃分的主要依據(jù) ， 油品選擇的主要依據(jù) ， 油品劣化的重要報警指標(biāo) ， 可判斷用油的正確性 。 （２） 水含量 基本概念 :是指油中含水量的百分?jǐn)?shù) (游離水、乳化水、溶解水 ) 檢測方法 :測定采用蒸餾法 。GB/T 260、 ASTM D95 檢測目的 :水分破壞油膜 ,降低潤滑性 ,加劇摩擦付部件的磨損 ,能夠與油品起反應(yīng) ,形成酸、膠質(zhì)和油泥水能析出油中的添加劑 ,降低油品的使用性能 ,低溫時使油品流動性變差 ,腐蝕、銹蝕 設(shè)備的金屬材料 。 （３） 閃點 基本概念 :油品在規(guī)定加熱條件下逸出蒸氣的最低瞬間閃火溫度 。 檢測方法 : ASTM D92 GB/T 267 檢測目的 :閃點可以用來判斷油品餾分組成的輕重 。閃點是油品的安全指標(biāo) 。 閃點可以檢測潤滑油中混入的輕質(zhì)燃料油 。 （４） 總酸值 基本概念 :中和 1g 試樣中全部酸性組分所需要的酸量 ,并換算為等當(dāng)量的酸量 ,以 mgKOH/g 表示 。 檢測方法 :顏色指示劑法和電位滴定法 。 檢測目的 :判斷基礎(chǔ)油的精制程度 。 成品油中酸性添加劑的量度 。油品使用過程中氧化變質(zhì)的重要判別指標(biāo) 。 （５ ） 總堿值 基本概念 :中和 1g 試樣中全部堿性組分所需要的酸量 ,并換算為等當(dāng)量的堿量 ,以 mgKOH/g 表示 。 檢測方法 :高氯酸電位滴定法 SH/T0251199 ASTMD2896 檢測目的 :能反映內(nèi)燃機(jī)油中堿性的清凈分散添加劑的多少 。 監(jiān)測堿性添加劑防油品氧化的能力 ， 對新油總堿值的檢測 。 （６） 污染度分析 基本概念 :檢測油中污染雜質(zhì)顆粒的尺寸、數(shù)量及分布 。 檢測方法 :自動顆粒計數(shù)法 (遮光法 ) NAS 163 ISO 4406 檢測目的 :能定量檢測潤滑油中的污染顆粒的數(shù)量和污染等級 。對于精密的液 壓系統(tǒng) ,固體顆粒污染將加劇控制元件的磨損 。 對于透平系統(tǒng) ,固體顆粒污染將加劇軸承等部件的磨損 。 （７） 光譜元素分析 基本概念 :檢測在用油中磨損金屬、污染元素以及添加劑元素的含量 。 檢測方法 :ASTM D6595 發(fā)射光譜法 (顆粒尺寸 10um) 檢測目的 :磨損金屬 根據(jù)磨損金屬的成分和含量趨勢 ,判斷設(shè)備有關(guān)部件的磨損情況 。 污染元素 判斷油品污染程度和原因 。 添加劑元素 判斷設(shè)備在用油添加劑損耗度 。 （８） 鐵譜磨損分析 基本概念 :檢測在用油中磨損顆粒的形狀、成分、大小和數(shù)量 檢 測方法 :APTC/QTDD01 磁場沉積、顯微鏡分析判斷 。 檢測目的 :對磨損顆粒形狀的分析 , 判斷設(shè)備的異常磨損類型 。 對磨損顆粒大小和數(shù)的分析 ,判斷設(shè)備的異常磨損程度 。 對磨損顆粒成分的分析 , 判斷設(shè)備的異常磨損部位 。 第三節(jié) 幾種液壓油檢測技術(shù) 1. 稱重法 [9]： 通過測量單位容積的油液中所含固體顆粒污染物的質(zhì)量來表示油液的污染等級 ， 測定依據(jù)為 。 式中 為油液中所含污染物的質(zhì)量 （ mg）； 為試驗濾膜經(jīng)試驗后的質(zhì)量 ； 為試驗濾膜未試驗前的質(zhì)量 ； 為參考濾膜試驗后的質(zhì)量 ； 為參考濾膜未試驗前的質(zhì)量 ； 為所取油液樣品的體積 。 稱重法所需測試裝置簡單 ) 操作簡便，但實驗過程長、環(huán)節(jié)多、且只能反映油液中顆粒污染物的總質(zhì)量而不反映顆粒的大小和尺寸分布。 2. G 顆粒計數(shù)法 [9]： 顆粒計數(shù)法是通過測量油液中各種尺寸顆粒污染物的顆粒數(shù)來表示油液的污染等級。 主要有顯微鏡法、顯微鏡比較法和自動顆粒計數(shù)法等。目前廣泛采 用遮光型自動顆粒計數(shù)器，它具有計數(shù)快、精度高和操作簡便的特點。 圖 為遮光型傳感器原理圖 。 從光源發(fā)出的平行光束通過傳感區(qū)的窗口射向光敏二極管 ， 傳感區(qū)由透明的光學(xué)材料制成 ， 被測試樣液在流經(jīng)窗口時被來自光源的光束照射 。 光敏二極管將接收的光轉(zhuǎn)換為電壓信號 ， 經(jīng)放大后傳輸?shù)接嫈?shù)器 。 當(dāng)油液中有一個顆粒進(jìn)入傳感區(qū)時 ， 一部分光被顆粒遮擋 ， 光敏二極管接收的光量減弱 ， 于是輸出電壓產(chǎn)生一個脈沖 ， 其幅值與顆粒的投影面積成正比 。 由此可確定顆粒的尺寸 。 該方法可用于現(xiàn)場檢測 ， 能立即獲得測定結(jié)果 ， 以便實時采取維護(hù)措施 。 缺點是對油 液中懸浮的微小氣泡和水珠如同固體顆粒一樣進(jìn)行計數(shù) ，如 圖 所示 。 圖 激光檢測示意圖 [5] 當(dāng)油液中有污染物時，其導(dǎo)電率將增大。影響油液導(dǎo)電性的主要因素有顆粒污染物的含量、含水量及油液溫度。在一定溫度下，用電測法可以評定油液中顆粒污染物和水分的含量。其原理如圖 所示 amp。 傳感器為兩塊相距 25mm、直徑為 50mm 的圓形平板， 代表油的電阻， 測量電壓 的讀數(shù)為 DC 3000~5000V，用毫伏表測出標(biāo)準(zhǔn)電阻 兩端的電壓 值并查轉(zhuǎn)換曲線即可得到污染等級。 該方法由于所需直流電 壓高，所以設(shè)備較重，不便攜帶，且儀器精度受溫度、水分、顆粒分布等因素的影響，精度不是很高 ，如 圖 所示 。 圖 機(jī)械縫隙法檢測原理 [5] 庫爾特法原理實際上也是電阻變化原理。如 圖 所示 $ 當(dāng)電解液中的顆粒通過兩側(cè)各有一個電極的小孔管時，使兩極之間的電阻呈現(xiàn)短暫變化，變化的次數(shù)和大小反映了顆粒的個數(shù)和尺寸。庫爾特粒度分析儀有極高的測量精度和在線性?？蓽y定粒度范圍 ~1200μ m， 其測量結(jié)果不受顆粒形狀 、 顏色 、 折光率 、 密度及分散液的影響 ， 且可給出顆粒的三維體積粒 度及絕對數(shù)目 。 但測定時須先濾出污染顆粒 ， 增加了實驗環(huán)節(jié) $ 使測量精度降低 ，如 圖 所示 。 圖 庫爾特法原理圖 [5] 機(jī)械縫隙法原理如 圖 所示 ， 利用活塞與活塞孔之間的圓環(huán)形間隙作傳感元件，間隙范圍為 ~。當(dāng)油液通過時，間隙被堵引起活塞動作，其頻率與污染度成正比。通過測量間隙堵塞 — 開啟的頻率來檢測油液的污染等級。 主要缺點是制造過程中精確控制其間隙尺寸較困難。 圖 機(jī)械縫隙法檢測原理圖 6. 超聲波法 [6] 圖 為超聲波顆 粒檢測儀原理圖。通過系統(tǒng)電路和壓電式振子輸出的射頻脈沖產(chǎn)生超聲波，超聲波在油液中傳播，遇到懸浮于油液中的顆粒即被反射 180176。 回到超聲波振子。該脈沖發(fā)射 — 接受反射循環(huán)每秒自動重復(fù)數(shù)百次，對反射波的幅值和數(shù)目進(jìn)行處理即可確定顆粒的尺寸范圍和數(shù)量。由于將超聲波進(jìn)行了聚焦，從而該儀器分析的敏感度達(dá)到亞微米水平。 圖 超聲波顆粒檢測儀原理圖 7. 光測法 [6] 當(dāng)光照射到渾濁的液體時，由于液體中微粒的存在光將發(fā)生散射和反射，液體顏色不同也將不同程度地吸收一部分光，剩下部分透過液體成為透射光，強(qiáng)度為 的平行光通過厚度為 d 的液層后，光的強(qiáng)度衰減為 I。如 圖 所示，根據(jù)朗伯法則有如下關(guān)系式： 式中 為衰減后的透射光強(qiáng)度， 為入射光的強(qiáng)度， 為衰減系數(shù) ， 為吸收系數(shù) ，為散射系數(shù) 。 與油液的污染程度、顏色、種類等因素有關(guān)，固體顆粒含量、油液顏色的不同及油液的變質(zhì)都會影響 的大小。透射光 經(jīng)光敏元件轉(zhuǎn)化成電信號并顯示出來。從而確定油液的污染程度，光纖技術(shù)的采用使儀器精巧簡便。由于油液顏色的影響，僅用透射光檢測，其結(jié)果的可比性較差 ，如 圖 所示 。 圖 濁度測定儀原理圖 圖 所示的濁度測定儀可同時檢測透射光和散射光，消除了油液顏色對測試結(jié)果的影響，當(dāng)光投射在裝有已污染液體的玻璃容器上時，光被分成直線前進(jìn)的透射光和向其它方向散射的散射光。利用積分球，可分別檢測出光源直線傳播方向上的透射光的強(qiáng)度以及與之垂直方向上的散射光的強(qiáng)度。可用數(shù)字表示油液的濁度大小，其轉(zhuǎn)換關(guān)系為： 濁度 =K*（ 散射光強(qiáng)度 /透射光強(qiáng)度 ） 上 式中 K 為比例常數(shù) 。 通常把 1L 油中懸浮 1mg 標(biāo)準(zhǔn)粉塵定義為 1 濁度，通過實測即可確定常數(shù) K 的大小。由于一般常用光的波長范圍為 ~ m，當(dāng)光線遇到粒徑遠(yuǎn)小于波長的污染顆粒時，光的散射微弱；而光遇到粒徑與波長接近的顆粒時，將產(chǎn)生強(qiáng)烈的散射。所以濁度測定儀對1μ m 以下的細(xì)小顆粒反映敏感。 8. 淤積法 [10] 使得通過濾網(wǎng)的流量恒定，測量壓差（或比值）達(dá)到某一預(yù)定值時的時間或測量達(dá)到某一預(yù)定時間的壓差（或比值）。國庫爾特電子研制的油液污染度測定儀重 ，測量精度不受油液濃度、顏色、氣泡、乳劑粒子等因素的影響，且可實現(xiàn)在線檢測 。 但此儀器價