普洛帝油液中颗粒污染物质检测应用综述

作者：李立志 郭  晨

单位：普洛帝服务中心 西安普研检测工程有限公司

关键词：油中颗粒 污染度检测 清洁度检测 颗粒度监测 颗粒计数 检测应用

油液中颗粒物质是液压系统发生故障及液压元件过早磨损或损坏的主要原因，由此引起的损失占液压系统全部故障损失的70%~80%，油液中颗粒物质已成为液压系统*主要的故障根源。油液中颗粒污染物质控制与检测是现代液压系统获得*佳工作效果所必需的技术措施之一。进行油液中颗粒污染物质检测，无需对系统分解和拆卸，就可获知液压系统的性能和携带的磨损微粒情况，并对液压系统进行故障检测、定位和预报，可减少维修成本，提高设备的完好率。油液中颗粒污染物质的检测也成为润滑系统式工况检测和故障诊断的主要手段。 
一、油液中颗粒污染物的来源 
    液压元件是通过各种零件相互间的微小“间隙”来实行各部件的密封的，如果流进间隙里的液压油受到污染的话，则不仅不能维持原有的性能，而且还会影响机器的使用寿命。

与齿轮泵和叶片泵等其它类型的泵相比，柱塞泵更高压、高效率，控制性能也更好，所以，以载有控制阀的变量泵被广泛地使用。如果液压工作油的污染超过了允许范围，使柱塞泵工作的柱塞和缸体等运动零件之间的间隙、控制阀的阀芯与阀体之间的间隙发生漏油时，会增加磨损，从而缩短油泵的使用寿命，降低油泵的效率甚至导致控制性能失效。由此，对于柱塞泵来说，液压油的清洁度具有非常重要的意义。

液压系统油液中存在着各种各样的颗粒污染物，*主要的是固体颗粒物，此外，还有水、空气及有害化学物质等。油液中的颗粒污染物来源可概括为系统内部固有、工作外界侵入及内部生成。油液颗粒污染对液压系统的危害体现在元件污染磨损、元件堵塞与卡紧故障、加速油液性能劣化等方面。

二、油液颗粒污染的检测方法及评判标准

油液颗粒污染是指单位体积油液中固体颗粒物的含量，也就是油液中的固体颗粒污染物的浓度，对于存在的气体、水分不包含在其中，目前国内外的检测方法有：重量法、计数法和半定量法。

重量法：通过单位体积油液中所含固体污染物的质量来评估油液的污染程度，所需设备简易、成本低廉，但是消耗工作时间较长，测定结果只能反映总的污染物。

计数法：根据仪器可分为显微镜法和自动计数法，通过对单位体积内的颗粒浓度和尺寸分布来评判，显微镜法操作复杂、主观因素影响较大，但能很好的观察其污染物的大小和形貌，自动计数法操作简单、检测耗时短、精确度高、重复性好、人为二次污染少，目前为国内外主流实用仪器。

半定量法：根据实用仪器可分为：显微镜比较法、电容法、电阻法等等，通过对油液的流动特性影响来间接测量污染程度，方法简单、操作方便，但精度差、重复性不高，仅为临时性的定性判定方法。

液压系统的污染程度及能否继续运行，国内外都有相对应的评判和检测标准，国际上有国际标准化组织发布的“ISO 4406-1999 Hydraulic fluid power Fluids Method for coding the level of contamination by solid particles 、美国宇航协会发布的“NAS 1638 Cleanliness Requirements of Parts Used in Hydraulic Systems  Rev 2”、美国汽车工程师协会发布的“SAE AS4059D Aerospace Fluid Power -Cleanliness Classification for Hydraulic Fluids”中国国家标准发布“GB/T 14039-2002液压传动 油液固体颗粒污染物等级代号”、中国国家军用标准发布“GJB 420B-2006 航空工作液固体污染度分级”、中国电力行业标准发布“DL/T 432-2007电力用油中颗粒污染度测量方法”－－－－－－等等。

液压系统的固体颗粒污染物等级评判目前主流应用分别是ISO 4406-1999和NAS 1638两大标准。ISO 4406规定的污染度等级，根据颗粒浓度的大小共分为30个等级，颗粒浓度愈大等级代码愈大，污染愈严重，分别用三组代码来描述污染程度；NAS 1638规定的污染度等级，根据颗粒浓度的大小共分为14个等级，根据5~15、15~25、25~50、50~100、大于100五个粒径区间的数据，那个区间的数值污染等级*差就一其作为*终的评判标准。

三、油液颗粒污染物的样本获取

油液颗粒污染物的检测中注意人为二次污染的重要一环就是检测样本的获取过程，需严格按照取样公益或操作规程执行，避免人为二次污染。

取样点的设定：

设定取样点时要考虑两个因素：

一是必须使所取油样具有代表性，即测量结果能够代表整个系统油液的污染状况；

二要考虑取样装置的安装方便。

通常应该在系统内污染*严重且容易发生故障的部位附近设立取样点，如回油管滤油器的上游、主油泵下游等。如果从油箱直接取样，要确保取样管的末端进入油液深度的一半左右，否则，由于油液分层可能使油样没有代表性。

取样的间隔设定：

在进行油液污染监测和故障诊断过程中，一般以运行时间确定取样时间，取样间隔由设备工作性质和系统压力而定，并根据运行时间长短和技术状态随时调整。

必须保证取样过程中样液不被污染。为了使分析结果真正代表实际情况，应在系统正在运行或刚刚停止工作时进行取样。

四、油液颗粒污染物的样本检测与分析

本次样本检测与分析采用案例方式进行，具体如下;

测试样本地点：重庆野生动物园；

样本采集地点：金刚游艺机（KING KONG）液压系统；

样本测试时间：2012年5月3日~6日

样本检测系统：采用普洛帝公司的PLD-0203油液颗粒度分析仪及PULL-V8.2分析测试软件及清洁过滤装置、超声波振荡器、进出油液管线和相关辅助设施组成的油液测试系统，该检测系统的PLD-0203油液颗粒度分析仪可实现自动清洗、自动采集样本、样本分析测试、数据处理及储存，内置打印机可方便检测数据的打印和输出；PULL-V8.2分析测试软件含有NAS1638、ISO4406、GJB420B、DL/T1096等常用判定标准，客户可自行设定粒径检测范围及判定标准，整个测试过程简单方便，耗时短，准确度高、稳定性好。

测试结果及要求：根据HUSS Park Attractions GmbH针对金刚游艺机（KING KONG）液压系统的运行指标，经过液压调试公司过滤处理，运用样本检测系统对液压系统进行检测跟踪，检测频次为30min每次，*终结果要求按照ISO4406-1999标准进行评判，清洁度等级为：ISO4406 19/15/12。

样本测试分析：3日开始调试检测，经过初次检测ISO4406 22/17/17，并发现采样管有气泡，发现有泄漏现象，通知液压调试公司进行排查并解决问题，经过多次循环过滤与测试，*终在6日上午达到ISO4406 17/15/12，测试完成。

案例分析：本次样本检测采用循环间隔检测，开始通过检测发现有泄露现象，开始的运行颗粒污染物浓度较大，经过运行过滤颗粒污染物浓度降低，并达到运行要求，油液颗粒污染物检测可有效的节省安装调试时间和成本，并指导生产运行工作。