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 液壓系統(tǒng)油液污染控制

液壓油是液壓系統(tǒng)中的重要工作介質(zhì)，對污染顆粒的尺寸和數(shù)量有嚴(yán)格的規(guī)定。過濾元件作為液壓系統(tǒng)中的“清道夫”，能對油液中污染顆粒做到有 效濾除。

為了實現(xiàn)對系統(tǒng)油液的污染控制，前提是定量的描述和評定系統(tǒng)油液的污染程度，方法是選擇能滿足所需清潔度等級要求的過濾元件類型。本文從實際運用出發(fā)，概述了油液清潔度等級的評價和檢測方法，探討了過濾器過濾性能的定義和檢測方法，并在此基礎(chǔ)上，對確立系統(tǒng)油液清潔度等級和過濾器選型給出了建議，供行業(yè)參考。

二、油液清潔度等級檢測方法

分析油液的固體顆粒污染度對于提高設(shè)備可靠性、延長設(shè)備壽命、改 善設(shè)備性能都有著重要意義。固體顆粒污染度的測量包括對單位體積液體中的顆粒質(zhì)量、顆粒尺寸分布、顆粒數(shù)以及污染等級的測量，檢測方法包括重量分析法、顯微鏡計數(shù)法、自動顆粒計數(shù)法和顯微鏡對比法。

1重量分析法

1.1 檢測方法

重量分析法是通過測量單位體積液體中所含顆粒的質(zhì)量，從而來確定顆粒污染度等級的，通常用mg/L（或mg/100mL）表示。其方法是將一定體積液體中的顆粒收集在濾膜上，通過稱量濾膜過濾后和過濾前的質(zhì)量差即可測得顆粒的含量。

重量分析的標(biāo)準(zhǔn)方法為國際標(biāo)準(zhǔn)ISO4405和國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 27613《液壓傳動 油液污染 采用稱重法測定顆粒污染度》，等級判定的標(biāo)準(zhǔn)方法為美國宇航標(biāo)準(zhǔn)NAS1638《液壓系統(tǒng)零件的清潔度要求》。NAS1638給出了100毫升液體中顆粒質(zhì)量的等級表。

1.2 方法描述

重量分析法所需的測試裝置比較簡單，費用較低，但操作耗費的時間長，測定結(jié)果只能反映液體中所含顆粒的總量，而不反映顆粒的尺寸、顆粒數(shù)和尺寸分布，僅為一種定性的測量，且由于在分析過程中濾膜質(zhì)量的變化，因而重復(fù)性較差，對一些顆粒含量較少的試樣，常常無法得出結(jié)果，因此這一方法目前已很少采用，但在國內(nèi)的工程車輛、化工等行業(yè)仍在采用該方法。

2顯微鏡計數(shù)法

2.1 光學(xué)顯微鏡法

2.1.1檢測方法

重量分析法所需的測試裝置比較簡單，費用較低，但操作耗費的時間長，測定結(jié)果只能反映液體中所含顆粒的總量，而不反映顆粒的尺寸、顆粒數(shù)和尺寸分布，僅為一種定性的測量，且由于在分析過程中濾膜質(zhì)量的變化，因而重復(fù)性較差，對一些顆粒含量較少的試樣，常常無法得出結(jié)果，因此這一方法目前已很少采用，但在國內(nèi)的工程車輛、化工等行業(yè)仍在采用該方法。

2.1.2 方法描述

光學(xué)顯微鏡法能夠直觀地觀察到顆粒的實際形狀和尺寸，并能大致判斷顆粒的種類，如：閃閃發(fā)光的顆粒是金屬、黑色的顆粒為橡膠、條狀物為纖維、暗色塊狀物為氧化皮等。另外，它不受液樣中的水珠、氣泡的影響，可用于乳化液和其它水基工作液的顆粒分析；不受液樣黏度及污染濃度干擾，所以比較適合對一般企業(yè)的工作液進行污染分析。且所需的設(shè)備比較簡單，費用低，但制作膜片過程繁瑣，且容易二次污染；人工計數(shù)需要的時間長，操作人員容易疲勞，計數(shù)的準(zhǔn)確性很大程度上取決于操作人員的經(jīng)驗。隨著技術(shù)的進步，目前多數(shù)光學(xué)顯微鏡都配有電子攝 像頭，可拍攝圖像后采用圖像分析軟件通過計算機進行顆粒分析，大大提高了測試效率，并減小了人為誤差和操作者的視覺疲勞。

2.2 電子顯微鏡法

2.2.1 檢測方法

電子顯微鏡法采用的儀器主要是掃描式電子顯微鏡，測量方法與光學(xué)顯微鏡法基本相似。采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，該膜上的油漬必 須用超凈溶劑沖洗干凈，然后將收集有顆粒的濾膜制成試樣，放入掃描式電子顯微鏡中，利用電子槍發(fā)出各種物理信息，通過對這些信息的接收、放大和顯示以進行試樣的顆粒分析。

2.2.2 方法描述

掃描式電子顯微鏡具有放大倍數(shù)大（從10倍到10萬倍或更大），焦距深（為普通光學(xué)顯微鏡的300倍），等優(yōu)點不僅可以測量微小顆粒（最小可達0.02μm）的形狀、尺寸和表面形貌，而且可以與波譜儀和能譜儀配合進行化學(xué)成分分析，因而在對顆粒的研究中具有不可替代的作用。但該儀器價 格昂貴，操作復(fù)雜，不便成為日常的顆粒度分析儀器，目前僅在實驗室中作研究用。
3自動顆粒計數(shù)法

3.1 光阻法

3.1.1 檢測方法

應(yīng)用光阻原理的典型設(shè)備是遮光型自動顆粒計數(shù)器，該類儀器是目前液體顆粒污染分析中應(yīng)用最廣泛的一種類型，在國內(nèi)現(xiàn)用的自動顆粒計數(shù)器中，絕大多數(shù)為遮光型。 遮光型自動顆粒計數(shù)器的關(guān)鍵部件是一個由光源和光電管組成的顆粒傳感器，當(dāng)顆粒隨著液流通過傳感器窗口時，就會有一部分光被顆粒遮蔽和散射，因此光的強度發(fā)生變化，由于被遮蔽的光的量與顆粒的投影面積成正比，傳感器每通過一個顆粒，光電管就會對應(yīng)輸出一個脈沖信號。根據(jù)脈沖信號的幅值和個數(shù)，就可以換算出顆粒粒徑和數(shù)量濃度。

3.1.2 方法描述

該方法操作簡單，測量迅速、準(zhǔn)確、重復(fù)性好。當(dāng)顆粒折射率與所測液體折射率相近、油中含氣泡或含水時，會引起較大的誤差；容易受油液粘度和顏色的影響，當(dāng)油液粘度過大導(dǎo)致達不到儀器工作流速時或顏色過深、濃度過高時需要稀釋后進行。

3.2 流式圖像分析法

3.2.1 檢測方法

該方法是數(shù)字顯微技術(shù)和計算機圖像分析技術(shù)結(jié)合在了一起，其工作原理是在液流通道設(shè)置窗口，采用高速攝 像頭在窗口處以一定的統(tǒng)計頻率采集圖像，再通過圖像分析用軟件用設(shè)置好的算法對圖像進行分析，圖像中的每一個顆粒將被統(tǒng)計，根據(jù)采集單張圖像時的油液體積推算出單位油液體積的顆粒分布和顆粒數(shù)。

3.2.2 方法描述

該類設(shè)備操作簡單，測量迅速，可通過調(diào)節(jié)圖像分析軟件的灰度門限值消 除水分、氣泡對測試的影響。工作流速范圍較寬，但其工作壽命相對光阻原理的自動顆粒計數(shù)器要短很多，其高頻攝 像頭經(jīng)過一定的工作周期后拍攝的圖像質(zhì)量會下降，進而影響測試準(zhǔn)確度。

3.3 網(wǎng)式堵塞分析法

3.3.1 檢測方法

網(wǎng)式堵塞自動顆粒計數(shù)法是一種半定量分析方法，是通過測定帶有均勻性微孔濾膜或濾網(wǎng)的流量與其兩端壓差特性而工作的。當(dāng)被分析的試樣通過濾網(wǎng)時，尺寸大于微孔尺寸的顆粒將被濾網(wǎng)收集，使濾網(wǎng)逐漸堵塞。若濾網(wǎng)兩端的壓差一定，則試樣通過濾網(wǎng)的流量將隨著濾網(wǎng)的堵塞而逐漸減??；若通過濾網(wǎng)的流量一定，則濾網(wǎng)兩端正的壓差逐漸增 大，而濾網(wǎng)流量或壓差的變化與被分析試樣的顆粒數(shù)有關(guān)。因此，通過檢測與流量和壓差有關(guān)的參數(shù)，就可以大致地確定顆粒的尺寸和數(shù)量，半定量地評定工作液體的污染度。

3.3.2 方法描述

目前的網(wǎng)式堵塞型自動顆粒計數(shù)器只能給出1、2或3種尺寸下的顆粒數(shù)及其污染度等級，且其計數(shù)結(jié)果必 須假定一種固定的顆粒尺寸分布通過外推來得到，但這對于大多數(shù)實際顆粒分布是不成立的。網(wǎng)式堵塞型自動顆粒計數(shù)器是新近幾年發(fā)展起來的，目前在國內(nèi)應(yīng)用較少。其優(yōu)點是測試結(jié)果不受試樣狀態(tài)的影響，可以分析混合液、乳化液、深色試樣和含空氣的試樣，且其結(jié)果不會由于混入空氣、水或者高濃度的顆粒而失真。不足之處是測量誤差較大，只能用于半定量分析
 

4顯微鏡對比法

4.1 檢測方法

顯微鏡對比法與光學(xué)顯微鏡法基本相同，只不過顯微鏡對比法是將過濾樣液制成的樣片（其制備方法與光學(xué)顯微鏡法相同）放在專用的顯微鏡下與標(biāo)準(zhǔn)污染度等級樣片進行對比，而不需進行各種顆粒尺寸計數(shù)，根據(jù)顆粒分布確定樣液的污染度等級，即樣液中所含的顆粒濃度。

測試所用的對比顯微鏡由一組目鏡、兩組物鏡和兩個工作臺（測試樣片臺和標(biāo)準(zhǔn)樣片臺）組成。標(biāo)準(zhǔn)樣片臺為一可以轉(zhuǎn)動或沿軸向移動的圓盤，在圓盤上裝有各種污染度等級的標(biāo)準(zhǔn)樣片，轉(zhuǎn)動或移動圓盤可以將任一個標(biāo)準(zhǔn)樣片對準(zhǔn)在物鏡的下面。測試時，將所測樣液制成的濾膜樣片放在測試樣片臺上，通過調(diào)節(jié)焦距，使測試樣片和標(biāo)準(zhǔn)樣片上的顆粒分布在同一個視場內(nèi)顯現(xiàn)清晰的圖像，如圖6所示。對比左右視場內(nèi)的顆粒分布，轉(zhuǎn)動標(biāo)準(zhǔn)樣片臺，選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)污染度等級樣片，當(dāng)左右視場內(nèi)的顆粒分布基本一致時，則所選擇標(biāo)準(zhǔn)樣片的污染度等級即為被測樣液的污染度等級。帶有攝 像頭的普通光學(xué)顯微鏡也可采用這種方法進行，方法是將污染度標(biāo)準(zhǔn)樣片以一定的放大倍數(shù)通過攝 像頭采集到計算機中， 再把所測樣液制成的濾膜樣片圖像以同樣的放大倍數(shù)采集到計算機中，然后在計算機上進行對比分析，可有 效降低視覺疲勞。

4.2 方法描述

顯微鏡對比法使用的設(shè)備簡單，費用低，檢測時間短，操作簡便，是一種適合于現(xiàn)場進行液體顆粒污染度分析的簡易方法。但不能提供具體的顆粒分布，是一種定性分析方法。
結(jié)  論

油液顆粒污染度分析方法有很多種，每種方法都有其特點，而油液污染控制又是一種十分重要的工作，必 須全 面準(zhǔn)確的認(rèn)識油液污染檢測技術(shù)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，掌握各種測量方法的技術(shù)原理、適用范圍和測量結(jié)果的敏 感影響因素等內(nèi)容，才能準(zhǔn)確真實的了解油液污染狀況，為下一步進行油液污染控制提供依據(jù)。

 此文章來源：公眾號新鄉(xiāng)海關(guān)過濾實驗室  如有涉及版權(quán)問題，可與我司聯(lián)系，我司將第 一時間處理，謝謝