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新闻中心 油污染管理与液压机械故障的预防
发布时间:2008-12-24 浏览次数:443 返回列表
一、序言
为配合用户对液压机械在稳定性和速度方面日趋严格的需求。制造商不断研制发展高性能的精密机械设备。具液压系统的设计也日益精密和复杂,近年来注塑机制造行业推出以变量泵为代表的节能型注塑机便是例证。
但是仅因为液压系统中一个配件发生故障,整台机器甚至整条生产线便陷入停顿,造成的损失难以估量。对液压设备来说,这样的故障极可能一瞬间发生。如何透析故障发生之原因,怎样能够*大限度地防止、消除,诸如此类的故障,将故障导致的损失降至“零”。
这个概念就是“全员生产维护”,从油的角度来看,就是*基本的润滑管理和油污染控制。
二、液压机械故障产生的主要原因——油污染
日本*大的主要两家液压器材制造厂,YUKEN(油研)和FUZIKOSHI(不二越)一致认为80%以上的液压故障都是油污染所引起的(附图1)。
换句话说,液压油中的杂质影响液压元件如泵、阀门、油缸等的滑动。污染物使动作不良,*终引起严重的液压故障。
液压故障不单只是尘所引起,其他杂质、油垢、氧化物和水份等也是原因之一。水份是由空气中带进油路和温差引起冷凝作用所产生的。
液压油于液压机械就像血于人体内一样,通称的“污染物”就是指令油劣化的因素。液压机械运行的时间愈长,油的污染情况就愈是严重,而机械本身的运作就是污染的其中一个来源。
(附图2)显示液压机械中污染物的入侵途径,确是使人惊栗。
因此,如果油箱中能始终保持清洁状态的话,污染造成的故障大多就能够防止了。
为了要清除回路和油箱中的杂质和回路中自行产生的污染物,就必需要有精密而且捕捉范围大、捕捉量高、有效的过滤装置。
三、油污染的形成影响
(1) 杂质入侵的影响
(附图3)显示杂质的数量与叶轮泵的摩损状况、流量的下降等的关系。请留意很少的污染物已可降低先进泵的效能。
(2) 水份入侵的影响
一般来话,新油的含水量是50ppm或较低。当液压油注入油箱,含水量上升至100~200ppm,机械运行时间愈长,油的含水量增高。带湿气的空气从透气口进入油箱,其中的水份经冷凝作用结成水点,混于油中。通常水和油是彼此分隔的,但经过泵的搅动和添加剂作用,水会混和于油中。
油中的水是废物,更会使壁面生锈,加速油的劣化,破坏油膜组织引致壁面磨损,降低重量抗御效能,引起孔蚀和其他问题。
(附图4)显示油含水量和泵磨损的关系。
(3)氧化物的影响
加速液压油的氧化和劣化,主要有4个因素:
1) 温度(60℃以上加快氧化速度)
2) 空气中的氧(O2)
3) 水(H2O)
4) 氧化触媒(尤指金属粉末)
(附图5)BEAKER测试结果显示触媒(金属粉末)和水对液压油(透平油)的氧化和劣化产生很大的影响。
如果油中没有金属粉末和水,即使油温升高到93.3℃,同时亦注入氧,3000小时后油的全氧价(TAN)是0.17mgKOH/g),在相同情况下加入水,油的全氧价(TAN)上升5.3倍;如果同时加入铁粉末和水,500小时后,全氧价升高至333倍。一般液压油的温度不会这样高,但是(附图5)中的④和⑥两项和实际情况相同,油中含有金属粉末和来自冷凝作用的水。
油的氧化产生不溶解的氧化物,微米般大小的氧化物合成油垢,沉积于油箱中。当油垢聚集一起,体积增大,依附于吸及滤网上,形成吸力的阻碍,继而引起泵的孔蚀。当泵发生异常声响和油温偏高时,很多成因都是杂质的油垢阻塞吸入滤网,阻碍油的进入而引起的。如情况继续,泵的孔蚀也就严重下去。
在操作人员的不在意下,初期亦没有明显的迹象,上述的情况一直静静地变坏下去。漂动在整个油路里的氧化物集结在一起,形成大粒子阻碍油的正常的动作,就跟人体的动脉硬化现象相似。所以阀门内发现油垢并不奇怪,(附图6)中显示油垢积聚于阀管的间缝中。
因为杂质积聚于阀门中,阀管不能平衡地活动,所以流量和压力的控制也就不稳定,如情况不改善,线圈会突然烧毁,引致机械不能工作。
以上都是油污染引起液压故障的主要原因。但是油污染导致的其他问题也不少,如油缸的摩耗,其他元件的侵蚀等。
当检视损坏了的阀门时,通常都会发现阀门内藏有汕垢和被杂质造成的明显蚀痕,杂质堆积在狭窄的间隙中,阻碍正常活动。
四、油污染的防治
既然液压故障的成因是油被污染,如何控制油被污染便是*重要的问题。
答案是防止污染和控制劣化。
对策1:定期更换油箱的液压油
缺点:更换油箱中的液压油并不足够。不计算各油缸中存在油,至少还有10%的油在其他管路中。换句话说,每1-2年换油只是将污染度稀释。如果要将油百份百更换,时间上和金钱上花费会更大。
对策2:安装更精密的回路过滤器(5μm以上)
缺点:一般液压机械中并没有适当位置安装如此精密的过滤器。安装后流量和压力的损失非常大,那就是说,这个精密的回路过滤器的流量要非常大。在体积和经济角度来看,这个假设几乎是没有可能。同时,这种过滤器不能除去油中引致氧化的水份。
对策3:用精密的过滤器定期清洁液压油
缺点:清洁油箱中的油并不能除去液压件中存积的杂质。同时,在清洁过程中,把油管放进油箱可能造成额外的污染。虽然可以采取特别措施预防,但是实施起来非常困难。得到的效果与烦扰的过程相比是不值得的。
对策4:在油箱中安装精密过滤器
日本、台湾具规模的工厂大都采用这个方法。定期更换滤芯便可长久保持液压油比新油更清洁。对透平油来说,在无需换油的情况下,油的状态在10年内可以比新油更好,而且这管理方法可以清洁整个液压系统。过滤器能清除所有引起油氧化的因素如金属粉末、水份等。
缺点:安装设备费用较高
多个对策中,第4个对策是*普遍和对机械的维护*理想的,因为安装妥当之后是几乎不再需要任何维护工作。
五、CGL滤油器对油污染控制的贡献
血对人的生命是非常重要的。以液压机械来说,它的血就是液压油。CGL滤油器清除油中的所有杂质,所以能长久保持油在新油的水平,大幅度延缓了油劣化的过程。液压故障也相应大幅度减少。CGL滤油器的功效就等于人类的肾脏,对PM(生产保养)和减低动作成本(即延长油的使用时间)贡献良多。
油中的污染物指所有影响油的正常功能的杂质,如尘埃从油缸的密封垫和透气口侵入,金属粉末来自机械本身的运作,冷凝作用做成的水份,氧化物等。一般的过滤器只能隔除较大杂质粒子,避免大粒子摩耗机械部分,对液压机械*重要的油污染管理,完全没有帮助。
CGL滤油器延长油箱中油的使用期,更加切实地说,是减慢了油的劣化速度。正因为要达到这个效果,CGL滤油器能除去引起磨损的大小粒子,和引起油氧化的微细金属粉球末和水份,长期保持油的NAS级别比新油还好。
以生产维护概念(PM)来说,CGL滤油设备效益*高,预防机械故障和延长油的使用期。
1) 预防机械故障
80%以上的油压故障都是因为油污染而引起的。
如果能够将油保持在新油或更好的水平,大部份液压故障都可以避免。CGL可将油箱中的油保持在NAS7-8级。
CGL滤油设备过滤金属粒、尘及其他杂质,更能隔除微米般大小的油垢和水份。CGL滤油设备采用深层过滤方式,β3值可达929.75。
2) 延长换油间距
油的劣化自油污染开始。4个引起油劣化的主要原因。
A)金属粉末(尤指铜和铁)
B)水份(油箱中的冷凝作用)
C)温度(超过60℃时加速氧化)
D)空气(透气孔进入)
CGL滤油设备在油路入隔除了a项和b项,大幅度减慢了油的劣化。根据实际环境,由延长换油间距3-4倍时间至永远不需换油。
3) 减低摩耗,延长机器寿命
综上所述,液压机械的故障80%以上是由于油污染引起的。无孔下入的杂质、水份,氧化物等“污染物质”无时不刻在侵害损坏机体。台湾CGL精密过滤器正是油污染的克星。
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