有軌電車制動(dòng)系統(tǒng)液壓油清潔度的檢測(cè)探討

葉嘉斌，袁場(chǎng)

（南京中車浦鎮(zhèn)海泰制動(dòng)設(shè)備有限公司，江蘇 南京 211800)

1 油液的清潔度概念

油液的清潔度是描述油中固體顆粒等污染物在油液中的含量或分布的一個(gè)指標(biāo)，其代表了油液在生產(chǎn)或運(yùn)營(yíng)過程中清潔程度。油液中的固體顆粒等污染物主要是由液壓系統(tǒng)密封性差導(dǎo)致外界環(huán)境輸入污染物、液壓系統(tǒng)中元件出現(xiàn)磨損導(dǎo)致輸入污染物、油液長(zhǎng)時(shí)間工作導(dǎo)致油液自身出現(xiàn)性能衰變、液壓系統(tǒng)中原來殘留的污染物等引起的。油液污染物直接影響到液壓系統(tǒng)的工作可靠性和元件的使用壽命，資料顯示液壓系統(tǒng)的故障大約70%是由油液污染物引起的。液壓系統(tǒng)在工作中，從外界環(huán)境不斷侵入各種污染物，并且由于元件磨損和油液衰變從內(nèi)部不斷產(chǎn)生污染物。目前國(guó)內(nèi)外用于污染物成分分析的方法主要有光譜、能譜、射線分析等方法。國(guó)內(nèi)外油液清潔度檢測(cè)技術(shù)起步于上世紀(jì)中葉，從軍工、國(guó)防等逐漸擴(kuò)展到了基礎(chǔ)工業(yè)等民用領(lǐng)域并普及。因此，油液清潔度的準(zhǔn)確、快速檢測(cè)對(duì)于液壓系統(tǒng)來說具有十分重大的意義。

2 液壓油的常見檢測(cè)方法

（1）質(zhì)量檢測(cè)法。質(zhì)量檢測(cè)法是測(cè)定單位體積油液中所含固定顆粒污染物的質(zhì)量，通常用mg/L或mg/100mL表示。質(zhì)量檢測(cè)法利用濾膜過濾裝置過濾一定體積的樣液，將油液中的固定顆粒污染物收集在微孔濾膜上，通過稱重過濾前和過濾后的濾膜質(zhì)量即可得出污染物的含量。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)“ISO4405”對(duì)質(zhì)量檢測(cè)法檢測(cè)污染物做了具體的說明和規(guī)定。微孔濾膜直徑一般為0.8μm，分析天平精度為0.05mg，可檢測(cè)最小污染物濃度為0.2mg/L。質(zhì)量檢測(cè)法所需的檢測(cè)裝置比較簡(jiǎn)單，但操作費(fèi)時(shí)，檢測(cè)結(jié)果只是油液中顆粒污染物總量，不能反映顆粒顆粒的大小和尺寸分布。目前該方法國(guó)內(nèi)外使用較少，主要檢測(cè)一些清潔度要求不高的油液，一般用于實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。

（2）顯微鏡檢測(cè)法。用光學(xué)顯微鏡測(cè)定油液中顆粒污染物的尺寸分布與濃度，是目前應(yīng)用比較普遍的一種方法，其主要方法如下：用微孔濾膜過濾一定體積的樣液，將樣液中的顆粒污染物全部收集在濾膜表面，然后在顯微鏡下測(cè)定顆粒的大小并按要求的尺寸范圍計(jì)數(shù)。濾膜孔徑一般為0.8μm或1.2μm。顯微鏡的組合放大倍數(shù)通常為100～400倍。最小可檢測(cè)的顆粒尺寸為5μm。顆粒的尺寸大小利用目鏡中的測(cè)微尺測(cè)定。顯微鏡檢測(cè)設(shè)備比較簡(jiǎn)單，可以直觀地觀察到顆粒污染物的形貌和大小，并可以大致判斷出污染顆粒的種類。但此方法計(jì)數(shù)需要的時(shí)間長(zhǎng)，計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性較差，很大程度上與操作員的經(jīng)驗(yàn)有很大關(guān)系。經(jīng)驗(yàn)表明，顯微鏡檢測(cè)法的結(jié)果一般有30%的偏差。顯微鏡檢測(cè)法目前使用比較廣泛，具體操作可參照標(biāo)準(zhǔn)ISO4407或相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）自動(dòng)顆粒檢測(cè)法。目前在油液污染分析中已廣泛采用自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器，其具有計(jì)數(shù)快、準(zhǔn)確度高和操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。按照工作原理，自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器有遮光型、光散射型和電阻型等幾種類型。在油液污染分析中目前廣泛采用的是遮光型自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器。遮光型顆粒計(jì)數(shù)檢測(cè)法的主要特點(diǎn)是利用光電傳感器采集型號(hào)，直接測(cè)試油液中顆粒污染物的大小和數(shù)目，繼而判定油液的清潔度等級(jí)和精度。但在測(cè)定的過程中容易受到油液中的水汽、水珠等的干擾。一般情況下，測(cè)定污染嚴(yán)重的油液時(shí)必須對(duì)顆粒密度過大、透光性差的油液進(jìn)行稀釋。光散射型顆粒計(jì)數(shù)檢測(cè)法應(yīng)用于夫瑯和費(fèi)衍射理論及邁爾理論對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算，以得到顆粒的尺寸和分布。電阻型顆粒計(jì)數(shù)器可以提供顆粒參數(shù)的所有測(cè)量數(shù)據(jù)，但此類儀器僅適用于水基工作液。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)顆粒檢測(cè)法將是以后常見的液壓油清潔度檢測(cè)手段。

3 液壓油清潔度等級(jí)判定

（1）判定標(biāo)準(zhǔn)。有3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)液體中的顆粒濃度進(jìn)行了規(guī)定，分別是ISO4406、SAEAS4059F和NAS1638（表1列出了各標(biāo)準(zhǔn)的部分要求）。應(yīng)使用ISO4406和SAEAS4059F標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)估液壓設(shè)備和系統(tǒng)的清潔度。標(biāo)準(zhǔn)NAS1638自2001年5月20日起不再有效，并用標(biāo)準(zhǔn)SAEAS4059F替換。但由于應(yīng)用廣泛，標(biāo)準(zhǔn)NAS1638仍然在使用。

表1 各標(biāo)準(zhǔn)不同時(shí)期對(duì)顆粒度數(shù)量范圍的要求對(duì)照

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ISO4406給出的數(shù)據(jù)，清潔度數(shù)據(jù)包含3個(gè)值，使用所有＞4μm/6μm/14μm的顆粒數(shù)量來確定清潔度等級(jí)。NAS1638不能直接與SAEAS4059F或ISO4406進(jìn)行對(duì)照。因?yàn)槠漕w粒度的評(píng)級(jí)只在＞5μm時(shí)開始，而且其只指定了與具有最大顆粒數(shù)量的范圍相關(guān)的特征值，并且SAEAS4059F也只有一個(gè)特征值。在表2中針對(duì)不同標(biāo)準(zhǔn)的清潔度等級(jí)做了對(duì)應(yīng)。例如，符合ISO4406的清潔度等級(jí)18/16/13相當(dāng)于符合SAEAS4059F的純凈度等級(jí)8或符合NAS1638的純凈度等級(jí)7。

表2 各標(biāo)準(zhǔn)之間的清潔度對(duì)應(yīng)關(guān)系

（2）加油和使用過程中的清潔度等級(jí)要求。表3中分別給出了按照3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的清潔度等級(jí)要求（制造商提供的油往往不能滿足投入運(yùn)行或換油的純凈度要求，該油必須通過過濾才能滿足條件）。

（3）過濾精度。為了確保試驗(yàn)過程中產(chǎn)品中油的清潔度，試驗(yàn)臺(tái)中必須裝配一個(gè)過濾效率βx≥75的3～5μm過濾器，用以進(jìn)行連續(xù)旁路的過濾。達(dá)到純凈度等級(jí)所需的過濾器精度見表4。

表3 允許的清潔度等級(jí)

表4 純凈度等級(jí)與過濾精度的對(duì)應(yīng)關(guān)系

4 結(jié)語

綜上所述，清潔度檢測(cè)是油液使用和控制的重要內(nèi)容，對(duì)于提高設(shè)備和油系統(tǒng)的可靠性和使用壽命至關(guān)重要。近年來，隨著各類液壓系統(tǒng)對(duì)于清潔度的要求越來越高，對(duì)清潔度檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的理解和清潔度檢測(cè)手段的掌握顯得尤為重要。