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大型養(yǎng)路機(jī)械液壓油污染危害及預(yù)防

2019-01-30

 呂鵬

（烏魯木齊工務(wù)機(jī)械段）

　　摘　要：簡述大型養(yǎng)路機(jī)械液壓系統(tǒng)的組成、液壓油的粘度等級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)中國鐵路總公司4種搗固車的檢修規(guī)則，結(jié)合本單位大型養(yǎng)路機(jī)械的實(shí)際運(yùn)用狀況，重點(diǎn)闡述液壓油的鐵譜、光譜分析監(jiān)測方法及液壓油的污染危害、污染原因、污染預(yù)防措施，在大型養(yǎng)路機(jī)械液壓系統(tǒng)檢修中進(jìn)行有益的探索與實(shí)踐，減少維修成本及故障停時(shí)，從而有效降低大型養(yǎng)路機(jī)械發(fā)生嚴(yán)重機(jī)械事故的風(fēng)險(xiǎn)。

　　關(guān)鍵詞：液壓油；污染；危害；預(yù)防
　　1　概述

　　我國在上世紀(jì)80年代初期，為適應(yīng)鐵路運(yùn)量不斷增長，鐵路高速、重載及運(yùn)行舒適化的要求，破解線路修理與安全行車日益突出的矛盾，不斷提高線路養(yǎng)護(hù)的效率及作業(yè)質(zhì)量，從奧地利普拉賽與陶依爾（Plasser&Theure）公司陸續(xù)引進(jìn)了不同車型的大型養(yǎng)路機(jī)械（以下簡稱：大機(jī)）。上世紀(jì)90年代又引進(jìn)了多種車型的生產(chǎn)技術(shù)，不斷進(jìn)行消化吸收，逐步實(shí)行國產(chǎn)化生產(chǎn)。大機(jī)在生產(chǎn)過程中大量使用現(xiàn)代化的新技術(shù)，如計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制、激光、紅外線、光電液壓技術(shù)等，是機(jī)、電、液、氣高度一體化的高技術(shù)裝備，逐步趨向于大型化、高效化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

　　我局于上世紀(jì)80年代末開始使用大機(jī)，經(jīng)過不斷地摸索與實(shí)踐，各種車型的大機(jī)在我局工務(wù)系統(tǒng)大量使用。由于我局管內(nèi)自然環(huán)境惡劣，鐵路線路經(jīng)過的區(qū)域大多以戈壁或半戈壁地貌為主，夏季酷暑、冬季嚴(yán)寒、日夜溫差大、紫外線照射強(qiáng)烈、春秋季節(jié)沙塵暴頻發(fā)，其中哈密工務(wù)段、烏魯木齊工務(wù)段、阿克蘇工務(wù)段管轄內(nèi)，多個(gè)線路車間處于百里風(fēng)區(qū)、三十里風(fēng)口等地段，每年將近有多半年時(shí)間刮風(fēng)作業(yè)環(huán)境惡劣。液壓系統(tǒng)的搗固裝置、起撥道裝置、夯拍裝置等液壓系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在作業(yè)過程中承受劇烈振動(dòng)、沖擊，這些都對大機(jī)液壓系統(tǒng)的檢修、維護(hù)、保養(yǎng)提出嚴(yán)格的要求。

　　經(jīng)過對我局近年各單位大機(jī)故障信息數(shù)據(jù)的匯總、統(tǒng)計(jì)、分析，查閱大量的技術(shù)文獻(xiàn)、資料，分析數(shù)據(jù)顯示大機(jī)故障約70％是由液壓系統(tǒng)造成的，進(jìn)一步分解故障現(xiàn)象及原因后，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，液壓系統(tǒng)近75％的故障是液壓油受污染引起的。因此保證液壓油清潔，減少液壓系統(tǒng)的污染，可以有效降低液壓系統(tǒng)故障，從而降低大機(jī)整車的故障率，對大型機(jī)械的運(yùn)用管理有著重要意義。

　　2　大機(jī)液壓系統(tǒng)的組成

　　大機(jī)液壓系統(tǒng)主要由動(dòng)力元件、控制元件、執(zhí)行元件、輔助元件和液壓油等5部分組成，具有結(jié)構(gòu)簡單、布局緊湊、體積小、反應(yīng)靈敏、無極調(diào)速、過載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。搗固車高速液力走行、作業(yè)液壓走行、作業(yè)裝置采用異步夾持工作原理，這些都是液壓系統(tǒng)在大機(jī)運(yùn)用過程中的應(yīng)用典范。

　　液壓油是液壓系統(tǒng)傳遞能量的工作介質(zhì)，液壓油還能把系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱量帶走，通過散熱器傳到大氣中，帶有自潤滑性質(zhì)，滿足液壓系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)的潤滑要求。優(yōu)良的液壓油應(yīng)具備良好的潤滑性、抗磨性、散熱性、粘溫性和化學(xué)穩(wěn)定性等。
　　3　液壓油的黏度選擇標(biāo)準(zhǔn)

　　液壓油主要采用石油基礦物油，根據(jù)使用要求可以在基礎(chǔ)油中添加化學(xué)添加劑來改善油品的性能，例如耐壓添加劑、防銹蝕添加劑等，品種較多，性能各異。液壓油應(yīng)有較好的黏溫特性、質(zhì)量純凈、雜質(zhì)少，對金屬及橡膠的腐蝕性小，不易氧化，對人體無害；環(huán)境溫度高時(shí)，閃點(diǎn)要高，環(huán)境溫度低時(shí)，凝點(diǎn)要低；應(yīng)具有良好地抗乳化性和消泡性。

　　液壓油的黏度選擇主要取決系統(tǒng)的工作溫度和所用泵馬達(dá)的類型。主要是液壓油的黏度對溫度的變化很敏感，要求液壓油在溫度高時(shí)不要太稀，溫度低時(shí)不要太黏稠。黏度選得大，液壓損失大，系統(tǒng)效率低，油泵吸油困難；黏度太小，油泵內(nèi)滲漏量大，容積損失增大，同樣會(huì)使系統(tǒng)效率下降。經(jīng)過多年的使用及現(xiàn)場驗(yàn)證，我局管內(nèi)各單位目前普遍使用N46號(hào)低凝點(diǎn)抗磨液壓油，基本可以滿足大機(jī)在-10~40℃之間正常使用。

　　4　油液監(jiān)測、性能分析

　　隨著科技水平的不斷提高，在二次大戰(zhàn)后，油樣檢測技術(shù)Z早在航天領(lǐng)域進(jìn)行，后期在70年代逐步應(yīng)用到工業(yè)設(shè)備的隱蔽設(shè)備性能判定，例如發(fā)動(dòng)機(jī)、齒輪箱、液壓馬達(dá)、液壓泵等不便拆解設(shè)備內(nèi)部技術(shù)狀態(tài)的評定。

　　大機(jī)液壓油性能檢測技術(shù)，早期主要采用顆粒計(jì)數(shù)法、顆粒重量法監(jiān)測方法來檢測油液污染程度。隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，鐵譜分析、光譜分析技術(shù)逐漸應(yīng)用到大機(jī)的油液污染度判定工作中，并且相互驗(yàn)證，通過油樣化驗(yàn)分析，對5種特征元素進(jìn)行光譜定性分析，包括Al，Cu，Pb，Si，Mo，結(jié)合這5種特性元素在油樣中所占的比例，推斷出相應(yīng)的判定標(biāo)準(zhǔn)，形成不同油樣的光譜分析判斷標(biāo)準(zhǔn)，將標(biāo)準(zhǔn)對照油樣化驗(yàn)結(jié)果，可以快速判斷全車各系統(tǒng)的油液狀態(tài)，從而達(dá)到判斷整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)狀況目的，較鐵譜分析準(zhǔn)確性更高。圖1、圖2分別顯示送檢油樣中，鐵的疲勞磨粒、切削磨粒、正常磨粒、疲勞磨粒、暗金屬氧化物形狀。

　　2013年12月8日，中國鐵路總公司下發(fā)了鐵總運(yùn)（2013）167號(hào)《DC-32K搗固車檢修規(guī)則》等多項(xiàng)大機(jī)檢修規(guī)則，對各類車型大機(jī)的液壓系統(tǒng)提出檢修要求：日常檢查保養(yǎng)時(shí)要求操作人員在每日施工期間進(jìn)行，檢查液壓油箱油位在限度范圍以內(nèi)，油液不足時(shí)應(yīng)用濾芯精度不低于10μm的濾油機(jī)補(bǔ)充同一廠家相同牌號(hào)的液壓油。每6個(gè)月進(jìn)行1次定期檢查，取樣化驗(yàn)液壓油的污染程度和理化性能指標(biāo)，包括40℃運(yùn)動(dòng)黏度變化率、水分、酸值、清潔度等級(jí)，更換不符合要求的液壓油，換油時(shí)使用精密濾油機(jī)，同時(shí)更換各濾芯。
　　5　液壓油污染危害

　　液壓系統(tǒng)的污染是指系統(tǒng)油液中沾染了系統(tǒng)不需要的，對系統(tǒng)功能、壽命和可靠性有害的物質(zhì)和能量。液壓系統(tǒng)中常見的污染物質(zhì)有各種金屬固體顆粒、磨粒、水分、氣體、化學(xué)溶劑等；常見的污染能量有：熱能、機(jī)械振動(dòng)、靜電場、磁場等。大機(jī)的液壓油污染后，一個(gè)重要指標(biāo)特性——黏度將會(huì)顯著降低，同時(shí)液壓油的潤滑性能也降低。

　　液壓油的污染顆粒會(huì)加劇液壓系統(tǒng)中液壓閥閥芯的磨損，或造成閥芯卡死，節(jié)流孔或阻尼孔堵塞，使液壓閥性能變壞，動(dòng)作不良。例如伺服閥工作時(shí)，因?yàn)闃O為細(xì)小的污染顆粒就會(huì)使閥芯與閥座之間的摩擦力增加，從而使遲滯增加，動(dòng)作不力，影響生產(chǎn)、作業(yè)質(zhì)量。液壓油中的水分會(huì)侵蝕金屬，使油液乳化、變質(zhì)，有可能使金屬間隙產(chǎn)生銹蝕，加快金屬部件的磨損，使機(jī)械部件動(dòng)作不良，動(dòng)力部件動(dòng)作產(chǎn)生爬行，降低液壓元件的壽命，影響作業(yè)的質(zhì)量和進(jìn)度。

　　我局管內(nèi)阿克蘇工務(wù)段配屬的DC-32ⅡK型搗固車，在2008年3月發(fā)生液壓系統(tǒng)油液污染，造成嚴(yán)重機(jī)械事故和停時(shí)；2010年哈密工務(wù)段配屬的DC-32ⅡK型搗固車，發(fā)生液壓系統(tǒng)油液污染，由于及時(shí)進(jìn)行了光譜、鐵譜檢測，分析了污染程度，更換了全部液壓油、濾芯及故障原件，未構(gòu)成嚴(yán)重機(jī)械事故。

　　這些污染物中固體顆粒污染物，特別是金屬顆粒侵入系統(tǒng)油液的可能性Z大，對系統(tǒng)油液的危害也Z大，所以固體顆粒污染物是污染控制的主要對象，其次應(yīng)著重控制水分、空氣和熱能的污染。所以液壓系統(tǒng)的污染程度決定著液壓元件乃至整臺(tái)大機(jī)的使用壽命。

　　6　液壓油污染原因

　　液壓系統(tǒng)元件很多，其中一部分較為精密并且比較常用，例如液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓閥及其組件；還有一些比較直觀的，例如工作油缸、液壓油管、液壓開關(guān)等。這些元件需要安裝在液壓系統(tǒng)中參與機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)，它們在生產(chǎn)、保存、運(yùn)輸、安裝過程中受到的污染成為液壓油污染源之一。

　?。?）現(xiàn)場更換、修理液壓元件、閥件、油管、各類接頭時(shí)，由于現(xiàn)場環(huán)境差，粉塵、灰沙、空氣、水分容易侵入液壓油中，人員素質(zhì)、意識(shí)存在差距，技術(shù)水平達(dá)不到要求，污染防范措施不力，導(dǎo)致外界污染隨著以上工作侵入液壓系統(tǒng)，造成液壓系統(tǒng)液壓油及其他部件受到固體顆粒、水、空氣、纖維等污染。

　?。?）液壓系統(tǒng)在正常的工作中，運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)頻繁，金屬部件和密封部件相互磨損，濾清器上的顆粒、纖維脫落也會(huì)造成液壓油的污染。

　?。?）由于機(jī)械裝置常年在工作環(huán)境比較差的現(xiàn)場作業(yè)，系統(tǒng)內(nèi)部與外界環(huán)境接觸的部分（如油缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞桿）也極易把外界的污染物帶入油液，其他如膠管接頭、液壓油箱、空氣濾芯等部位在工作過程中的吸入動(dòng)作、破損部位均可能給液壓油帶來污染。
　?。?）新購買的液壓油質(zhì)量不好，或在現(xiàn)場補(bǔ)充液壓油時(shí)不注意加油裝置的清潔，沒有按要求使用精濾機(jī)加注液壓油，都會(huì)將污染物帶入液壓系統(tǒng)，造成液壓油的污染。

　　7　防治措施

　　首先，應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)的溫度以及相應(yīng)的環(huán)境溫度正確選擇液壓油的牌號(hào)，使它具有較好的黏溫特性及良好的抗氧化、抗乳化等特性，新油、舊油不能混用，更不能把不同牌號(hào)的液壓油混用；其次，應(yīng)建立液壓油更換檔案，定期每6個(gè)月對油液進(jìn)行一次取樣化驗(yàn)，長期監(jiān)測液壓油的理化性能指標(biāo)。具體措施如下：

　　（1）大機(jī)新投入運(yùn)用時(shí)，在磨合期結(jié)束后，要在熱車狀態(tài)下全部更換液壓油、各部濾清器。

　　這樣能把系統(tǒng)在加工、生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污垢顆粒和部件磨合階段產(chǎn)生的碎屑帶走、清洗干凈，使液壓系統(tǒng)有一個(gè)良好的工作開端。

　　大機(jī)工作時(shí)，嚴(yán)格控制液壓系統(tǒng)溫度。大機(jī)在站場、隧道內(nèi)、路塹內(nèi)持續(xù)工作時(shí)，由于空氣流通不暢、環(huán)境溫度高、液壓油散熱器狀況不良等因素，造成液壓油溫度升高、黏度下降，會(huì)加快液壓油氧化變質(zhì)、密封件和油封加速老化、導(dǎo)致整個(gè)液壓系統(tǒng)潤滑及散熱不良，磨損急劇增加，產(chǎn)生各種生成物，嚴(yán)重想影響液壓系統(tǒng)的可靠性及液壓原件的使用壽命。建議搗固車作業(yè)時(shí)溫度控制的65℃以下，液壓油Z高溫度不超過80℃，液壓油散熱器在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)定液壓油溫度高于40℃時(shí)自動(dòng)開始工作，避免液壓系統(tǒng)過載。

　?。?）大機(jī)轉(zhuǎn)場運(yùn)輸時(shí)，要有防污染措施。檢查液壓油油箱蓋及各液壓系統(tǒng)濾芯及連接部位有無泄漏狀況。保養(yǎng)過程中拆開液壓系統(tǒng)元件時(shí)，要先進(jìn)行徹底清潔后方可拆開，并且需要避免揚(yáng)塵和風(fēng)沙。

　?。?）大機(jī)維修液壓元件及管路時(shí)，盡可能減少與污染的空氣接觸，特別是在大風(fēng)、揚(yáng)塵、揚(yáng)沙等惡劣天氣條件下進(jìn)行此類工作。液壓元件在組裝前須用煤油、汽油以及相同牌號(hào)的液壓油進(jìn)行清洗，用高壓風(fēng)吹干，避免纖維、灰塵、金屬屑、水分等散落入液壓系統(tǒng)造成人為污染。已裝配完的液壓組件暫不進(jìn)行組裝時(shí)，應(yīng)用塞子封堵油口。尤其對于新加工的液壓鋼管，一定要徹底清洗鋼管內(nèi)部的污垢和銹蝕，避免金屬顆粒物進(jìn)入液壓系統(tǒng)。
　　8　結(jié)束語

　　大機(jī)的日常維護(hù)保養(yǎng)和定期保養(yǎng)過程中，液壓系統(tǒng)的維護(hù)工作量占較大的比重，直接關(guān)系到大機(jī)的整體技術(shù)性能指標(biāo)，通過液壓油的檢測和采取相應(yīng)的污染措施，可以較早發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)各部件的非正常磨損，及時(shí)采取措施，避免發(fā)生嚴(yán)重的機(jī)械事故。

　　各運(yùn)用單位需要專門建立“油樣監(jiān)測單車技術(shù)檔案”，運(yùn)用鐵譜、光譜、顆粒計(jì)數(shù)的污染度分析技術(shù)，與相關(guān)試驗(yàn)臺(tái)和其他檢測設(shè)備相互配合，定期監(jiān)測每臺(tái)大機(jī)液壓系統(tǒng)的運(yùn)用狀況。針對新疆多風(fēng)沙的特點(diǎn)，建議液壓油使用時(shí)間Z好不要超過一年半。

　　以上是本人結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，針對大機(jī)液壓系統(tǒng)污染存在的一些問題，如何有效減少大型養(yǎng)路機(jī)械的液壓系統(tǒng)故障和停機(jī)發(fā)生頻率進(jìn)行的原因分析及解決途徑探討，希望能提高現(xiàn)場作業(yè)人員對液壓油重要性的認(rèn)識(shí)，杜絕現(xiàn)場一些不規(guī)范的保養(yǎng)及檢修行為，對提高大機(jī)的運(yùn)用效率以及使用安全性、可靠性具有一定的指導(dǎo)作用。

（來源：大型養(yǎng)路機(jī)械）