船舶液壓油的使用管理

李懷遠(yuǎn) 左紅穩(wěn) 趙天翔 曹新玉

摘 要：液壓機械在現(xiàn)代船舶上應(yīng)用日益廣泛，液壓油作為液壓系統(tǒng)的血液至關(guān)重要。在液壓裝置中，液壓油不僅用來傳遞液壓能，也起潤滑、散熱和防銹作用。其性能對液壓裝置的工作性能和使用壽命有重要影響。液壓油系統(tǒng)是否能正常工作也取決于液壓油的粘度、溫度，其防銹性和抗氧化性都有相當(dāng)嚴(yán)的要求。該文從對液壓油的污染、危害和管理等幾個方面進(jìn)行了分析探討。合理地使用與管理，有效預(yù)防在液壓油儲存、搬運、加注過程中的污染，對增長液壓油的使用壽命都起著關(guān)鍵的作用。

關(guān)鍵詞：液壓油 污染 管理

中圖分類號：TH13 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）01（c）-0044-02

在現(xiàn)代船舶上，船舶機械所用動力可分為氣動、蒸汽、電動和液壓等多種。氣動機械雖然結(jié)構(gòu)簡單、無污染，但因漏泄多且效率低，僅用于小功率機械；蒸汽機械因散熱損失大和管理不便已基本不用。由于液壓傳動的優(yōu)點多，在現(xiàn)代船舶上液壓機械作為電動機械的主要競爭對手，應(yīng)用廣泛。例如舵機、減搖鰭、吊車、可調(diào)距螺旋槳和水密門啟閉裝置等等。然而，在液壓系統(tǒng)中，液壓油不僅起液壓動力傳遞作用，也起潤滑、冷卻作用，同時還起抑制腐蝕和防銹蝕作用。如果說液壓泵是整個液壓系統(tǒng)的心臟的話，那么液壓油就是整個液壓系統(tǒng)的血液，它不僅影響液壓系統(tǒng)的工作性能和液壓元件的使用壽命，而且直接關(guān)系到液壓系統(tǒng)能否正常工作。因此，船舶機械液壓油在粘度、防銹性和抗氧化性上有著相當(dāng)嚴(yán)格的要求，并且在液壓油的選用和管理方面也必須遵循相關(guān)的原則。只有選用合適的液壓油，進(jìn)行嚴(yán)格的管理，這樣才能保證液壓系統(tǒng)的工作穩(wěn)定，從而才能保證船舶液壓機械的正常工作，保證船舶的使用安全。

1 液壓油污染的主要形式

據(jù)資料統(tǒng)計，液壓系統(tǒng)的故障約有70%是由于液壓油的污染引起的。因此，要管理好液壓油，分析液壓油污染的原因，有效地控制液壓油的污染是十分重要的。在使用初期故障率高可能是由于設(shè)計、制造、安裝問題和初始污染等造成，而進(jìn)入穩(wěn)定工作后則故障率降低并維持一個相對穩(wěn)定的數(shù)值，但進(jìn)入磨損極限區(qū)后，故障率曲線又顯著上升。而對液壓油污染的嚴(yán)格控制，將能顯著地延長它的穩(wěn)定工作期并使后期故障率降低，大大延長液壓裝置的使用壽命和降低維修費用，減少突發(fā)事件造成的危險和重大的損失。但我們許多的管理人員，對液壓油的污染控制根本不重視，更沒有什么正規(guī)的檢驗和更換制度，所有的管理工作僅僅是在油箱油少時補一些油而已，幾乎沒有什么其他的管理措施。

1.1 固體污染

液壓元件（如：泵、馬達(dá)和閥）大都是由鑄件或其他毛坯件經(jīng)過機械加工而成的，因此在這些元件內(nèi)就必然會積有鑄造砂、金屬切屑和淬火鹽等臟物，還有在裝配液壓系統(tǒng)時各個元件是用管道連接起來的，一般需要進(jìn)行焊接加工，而焊接后會產(chǎn)生焊瘤和焊渣；油箱通常也是焊接構(gòu)件，由于長時間的存放這些構(gòu)件也會生銹；新的液壓油也并不是十分潔凈的，在制造、儲藏、輸送和灌裝等環(huán)節(jié)中，多少會含有或混入一些故態(tài)雜質(zhì)；在液壓系統(tǒng)內(nèi)潔凈的油液也不能永遠(yuǎn)保持潔凈，這是因為在液壓缸柱塞運動或溫度變化時會引起油的膨脹和油的漏失，并因此而造成油箱中的油面晃動產(chǎn)生空氣交換，于是，塵埃會進(jìn)入油箱和油液中；另外，在允許使用條件下，泵工作會出現(xiàn)金屬接觸，在正常運行時相互滑移的零件將會產(chǎn)生磨損，磨損產(chǎn)物會使磨損進(jìn)一步加劇，使油液中的污染物越來越多。當(dāng)液壓油污染嚴(yán)重時，將會使液壓系統(tǒng)的工作性能變壞，故障頻繁，液壓元件磨損加劇，壽命縮短，甚至損壞。這些危害主要是由污垢顆粒造成的。對于泵類元件來說，污垢顆粒會使泵的滑動部分（如葉片泵中的葉片槽、轉(zhuǎn)子端面和配流盤；齒輪泵中的齒輪端面、側(cè)板和殼體；柱塞泵中的柱塞和缸孔、缸體和配流盤、滑履和斜盤等）磨損加劇，縮短泵的壽命；對于閥類元件來說，污垢顆粒會加速磨損，引起震動，使閥芯卡緊，把節(jié)流孔或阻尼孔堵塞，從而使閥的性能變壞或動作失靈；對于液壓缸來說，污垢顆粒會加速密封件的磨損，使泄漏量增大。根據(jù)有關(guān)資料表明：5～15 μm的固體雜質(zhì)就會造成閥件卡緊和小孔堵塞；10～30 μm的顆粒會造成動力元件（泵、馬達(dá)）磨損，其中軸向柱塞泵因平面配油、油膜較薄，10～15 μm的顆粒就會造成磨損；造成徑向柱塞泵或葉片泵磨損的分別是15～25 μm和20～30 μm的固體顆粒。固體雜質(zhì)還會引起密封元件的磨損和堵塞濾器引起吸空。另外，機械雜質(zhì)在油溫過高還能表現(xiàn)出對油液的強烈的催化作用，使油液氧化變質(zhì)。

1.2 水污染

水混入液壓油的來源可能是油箱內(nèi)結(jié)露，或者是補油和檢修時不慎帶入。有的系統(tǒng)設(shè)有水冷卻器，萬一泄漏會使大量的水進(jìn)入液壓油中。當(dāng)液壓油中含有水份時，因為液壓油的吸水飽和度僅為200～300 ppm，所以系統(tǒng)侵入的水份很容易以游離狀態(tài)存在，這種游離狀態(tài)的水經(jīng)過泵時，被激烈的攪動，形成乳化狀，降低了油液的潤滑性能。此外，油液中的氧化物和固體顆粒以及某些添加劑有促進(jìn)乳化液穩(wěn)定的作用。水還與添加劑中的金屬硫化物和氧化物作用產(chǎn)生酸性物質(zhì)，對元件產(chǎn)生腐蝕作用。經(jīng)驗表明：當(dāng)油液中同時存在固體顆粒污染物和水時，水對元件的腐蝕作用比水單獨存在時要嚴(yán)重得多，水還能夠加速油液的氧化。在低溫工作的條件下，水還可以凝結(jié)成冰粒，堵塞元件間隙小孔，引起系統(tǒng)故障。

1.3 空氣污染

在液壓系統(tǒng)中有過量的空氣也是一種污染。液壓油若長期暴露在空氣中，空氣融解量可達(dá)8%～10%。空氣在液壓油中的溶解度根據(jù)油種、系統(tǒng)的工作壓力、油溫的不同而不同，它與壓力成正比，與油溫成反比。當(dāng)系統(tǒng)工作壓力下降或溫度升高時，溶解在油液中的空氣就會分離出來成氣泡并被裹在油液中，運行到壓力較高的地方就會爆破產(chǎn)生氣蝕和液體噪音，嚴(yán)重時損壞管路、閥體和油泵。當(dāng)油中混有空氣，會使油液的可壓縮性增大，在壓縮的過程中消耗能量。另外，空氣中的氧促使油液氧化變質(zhì)，使油液的潤滑性下降，酸質(zhì)和沉淀物增加。氣泡還會破壞運動件之間的油膜，加劇元件的磨損等。

2 液壓油氧化和污染主要危害

2.1 液壓油氧化的危害

液壓油的氧化會產(chǎn)生有機酸和污渣沉淀物，使油的黏度增加，潤滑性和抗蝕性變差；氧化產(chǎn)物可能造成通道堵塞和閥件卡阻，還會對氧化起催化作用。

2.2 液壓油污染的危害

液壓油的污染容易使閥件卡緊或孔徑淤塞，發(fā)生故障。大多液壓閥件的間隙比較小，油中的雜質(zhì)最容易使其卡緊；污染的油會使液壓泵、液壓缸和密封件磨損、擦傷，泄露增加，性能下降；堵塞濾器，使系統(tǒng)壓力下降，還會使系統(tǒng)發(fā)生“氣穴現(xiàn)象”。

3 關(guān)于液壓油管理的幾點建議

3.1 防止機械雜質(zhì)進(jìn)入液壓油

（1）按照說明書的要求正確選用合適的液壓油。

（2）選用合適的密封材料。

（3）盛油的容器要專桶專用，對油桶底部有油泥的需及時清潔晾干后再用，油液從系統(tǒng)中抽出更應(yīng)注意專桶專用。

（4）建立新油不干凈的概念，用前要檢測，確認(rèn)油液合格后方可充入系統(tǒng)使用。

（5）油箱最好做成封閉型，透氣孔要加裝空氣過濾器。

（6）新系統(tǒng)和修復(fù)后的初次充油的系統(tǒng)，清洗一定要徹底，并用新油循環(huán)沖洗2～3次，沖洗時應(yīng)采用流量較大的耐污染的泵，并且要將系統(tǒng)中的泵、馬達(dá)、油缸旁通繞過，沖洗的過程中要敲震管路。盡管如此，系統(tǒng)中還是不可避免地留下一定量的殘留物而污染液壓油，因此，初次充入的油樣要盡快更換，一般為使用期的一半時間。

（7）根據(jù)濾器前后的壓差及時清洗濾器。

（8）定期取樣化驗，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

3.2 防止水分進(jìn)入系統(tǒng)

（1）油桶不能露天存放和放在相對濕度較大的地方，防止在溫度下降時濕空氣凝結(jié)成水滴漏入油桶，從而進(jìn)入系統(tǒng)。

（2）經(jīng)常檢查冷卻水系統(tǒng)，要經(jīng)常注意油箱油位的變化情況。

（3）注意油缸活塞桿處的密封，防止水分由此進(jìn)入。

3.3 防止氣體進(jìn)入油系統(tǒng)

（1）注意檢查吸油管路的密封，防止螺栓松動使空氣被吸入。

（2）油箱的油位應(yīng)保持在規(guī)定的位置，防止油位過低使吸入管的油產(chǎn)生旋渦效應(yīng)攜帶空氣進(jìn)入泵內(nèi)。

（3）經(jīng)常檢查，杜絕管接頭、閥件出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，以免當(dāng)內(nèi)部管道出現(xiàn)負(fù)壓時，抽吸外部空氣進(jìn)入液壓油；泵的軸封的密封也應(yīng)加以注意。

3.4 嚴(yán)格控制工作油溫

將油溫控制在30 ℃～50 ℃之間。當(dāng)環(huán)境溫度低于5 ℃時，應(yīng)先啟動電機一段時間后，等油溫升至15 ℃以上后才能讓系統(tǒng)投入工作。如環(huán)境溫度高于40 ℃，應(yīng)打開冷卻水系統(tǒng)，注意油箱油位的變化：油位增高則表明冷卻水漏入油箱，油位降低過快則表明系統(tǒng)有漏，要盡快排除。

3.5 避免長時間大負(fù)荷工作

防止運動因負(fù)荷過大而加劇磨損，導(dǎo)致污染滑油。另外，負(fù)荷過大也會引起壓力增大而使油液過熱現(xiàn)象，從而加劇油液的氧化作用。

4 結(jié)語

液壓油的選用應(yīng)遵循相關(guān)的原則，液壓油的污染對液壓系統(tǒng)的危害相當(dāng)嚴(yán)重，特別是船上的液壓裝置較多，例如像可調(diào)距槳、舵機、減搖鰭等設(shè)備操縱船舶的航速、航向，保證船舶安全航行，給船上的測量設(shè)備提供穩(wěn)定的基礎(chǔ)，為船員創(chuàng)造良好的工作條件和生活條件。倘若液壓油受污染，后果不堪設(shè)想。因此，正確選用液壓油，提高管理人員對液壓油的管理水平是很值得重視的。

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