1.钻井机械中液压油的污染与控制论文

2.汽车制动液有什么用?

钻井机械中液压油的污染与控制论文

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钻井机械中液压油的污染与控制论文

 论文摘要:液压油的质量和清洁度是保证液压系统正常工作的首要条件,液压系统污染是液压故障的一个主要原因,为了保证钻井机械液压系统能够安全、可靠的运行,对液压系统中液压油污染的危害及原因进行分析,对液压油污染程度的检测及液压油污染的控制提出了方法和措施,以达到工作过程中的污染控制,主要包括:控制油温、定期过滤等措施

 论文关键词:液压油,污染,控制

 在现代的传动方式中,液压传动可以很好的实现远距离控制和自动控制,并且以其传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小等特点得到了较为广泛的应用。但是钻井设备由于多处于室外,工作中受外界环境的影响很大,在实际的使用过程中,很容易出现液压油的污染情况,严重影响了动力的传递,因此对液压油污染的控制就显得尤为重要。

  一、液压油概述

 液压油用于液压传动系统中作中间介质,起传递和转换能量的作用,同时还起着液压系统内各部间件的润滑、防腐蚀、冷却、冲洗等作用。其主要性能有:

 1.合适的粘度,良好的粘温特性粘度是选择液压油时首先考虑的因素,在相同的工作压力下,粘度过高,液压部件运动阻力增加,升温加快液压泵的自吸能力下降,管道压力降和功率损失增大;若粘度过低,会增加液压泵的容积损失,元件内泄漏增大,并使滑动部件油膜变薄,支承能力下降。

 2.良好的润滑性(抗磨性)液压系统有大量的运动部件需要润滑以防止相对运动表面的磨损,特别是压力较高的系统,对液压油的抗磨性要求要高得多。

 3.良好的抗氧化性液压油在使用过程中也会发生氧化,液压油氧化后产生的酸性物质会增加对金属的腐蚀性,产生的油泥沉淀物会堵塞过滤器和细小缝隙,使液压系统工作不正常,因此要求具有良好的抗氧化性。

 4.良好的抗剪切安定性由于液压油经过泵、阀节流口和缝隙时,要经受剧烈的剪切作用,导致油中的一些大分子聚合物如增粘剂的分子断裂,变成小分子,使粘度降低,当粘度降低到一定的程度油就不能用了,所以要求具有良好的抗剪切性能。

 5.良好的防锈和防腐蚀性液压油在使用过程中不可避免地要接触水分和空气以及氧化后产生的酸性物质都会对金属生锈和腐蚀,影响液压系统的正常工作。

 6.良好的抗乳化性和水解安定性液压油在工作过程中从不同途径混入的水分和冷凝水在受到液压泵和其他元件。

 7.良好的抗泡沫性和空气释放性在液压油箱里,由于混入油中的气泡随油循环,不仅会使系统的压力降低,润滑条件变坏,还会产生异常的噪音、振动,此外气泡还增加了油与空气接触的面积,加速了油的氧化,因此要求液压油具有良好的抗泡沫性和空气释放性。

 8.对密封材料的适应性由于液压油与密封材料的适应性不好,会使密封材料膨胀、软化或变硬失去密封性能,所以要求液压油与密封材料能相互适应。

  二、液压油的污染与危害

 液压油的污染,按照污染物的不同,可分为杂质(灰尘、金属颗粒、棉纱、氧化物等)、水分、空气、微生物及化学物污染。在钻采机械液压系统中,主要是杂质(大部份是金属颗粒)、水分和空气污染。

 l、油液中混入水分

 (1)油液中水分进入的途径

 1)油箱盖因冷热交替而使空气中的水分凝结成水珠落人油中。

 2)冷却器或热交换器密封损坏或冷却管破裂使水漏人油中。

 3)通过液压缸活塞杆密封不严密处进入系统的潮湿空气凝聚成水珠。

 4)用油时带人的水分以及油液暴露于潮湿环境中与水发生亲合作用而吸收的水。

 (2)油液中混入水分后的危害

 1)油液中混入一定量的水分后,会使液压油乳化呈白浊状态。如果液压油本身的抗乳化能力较差,静止一段时间后,水分也不能与油分离,使油总处于白浊状态。这种白浊的乳化油进入液压系统内部,不仅使液压元件内部生锈,同时降低其润滑性能,使零件的磨损加剧,系统的效率降低。

 2)液压系统内的铁系金属生锈后,剥落的铁锈在液压系统管道和液压元件内流动,蔓延扩散下去,将导致整个系统内部生锈,产生更多的剥落铁锈和氧化物。

 3)水还会与油中的某些添加剂作用产生沉淀和胶质等污染物,加速油的恶化。

 4)水与油中的硫和氯作用产生硫酸和盐酸,使元件的磨蚀磨损加剧,也加速油液的氧化变质,甚至产生很多油泥。

 5)这些水污染物和氧化生成物,随即成为进一步氧化的催化剂,最终导致液压元件堵塞或卡死,引起液压系统动作失灵、配油管堵塞、冷却器效率降低以及滤油器堵塞等一系列故障。

 6)另外,在低温时,水凝结成微小冰粒,也容易堵塞控制元件的间隙和死口。

 2、油中侵入空气

 油液中的空气主要来源于松动的管接头,不紧密的元件接合面,暴露在油面上的油管以及密封失效处,油液暴露在大气中也会溶人空气。此外,当油箱内的油量较少时,加速了液压油的循环,使气泡排除困难,同时油泵吸油管“吃油”深度不够也使空气容易进入。

 混入液压系统的空气,通常以直径为0.05~0.50mm的气泡状态悬浮于液压油中,对液压系统内液压油的体积弹性模量和液压油的粘度产生严重影响,随着液压系统的压力升高,部分混入空气溶人液压油中,其余仍以气相存在。当混入的空气量增大时,液压油的体积弹性系数急剧下降,液压油中的压力波传播速度减慢,油液的动力粘度呈线性增高。悬浮在油液中的空气与液压油结合成混合液,这种油液的'稳定性决定于气泡的尺寸大小,对液压系统等产生重大的影响,可能出现振动、噪声、压力波动、液压元件不稳定、运动部件产生爬行、换向冲击,定位不准或动作错乱等故障,同时还使功耗上升,油液氧化加速以及油的润滑性能降低。油液中的固态污染物主要以颗粒状存在。这些杂质有的是元件加工和装配过程中残留的,有的是液压元件在工作过程中产生的,有的源于外界杂质的侵入,其危害是:

 (1)油中的各种颗粒杂质会对泵和马达造成危害。当杂质颗粒进入到齿轮泵或齿轮马达的齿轮端面和两端盖侧板、齿顶和壳体之间,或当杂质颗粒进入到叶片泵或叶片马达的叶片与叶片槽,转子端面和配油盘、定子与转子(叶片顶部)之间,或当杂质颗粒进入到柱塞泵或柱塞马达的柱塞与柱塞缸体孔,转子与配油盘、滑靴与倾斜盘、变量机构的滑动副之间时,均有可能造成卡死故障。即使不造成卡死故障,也会使磨损加剧。杂质颗粒还有可能堵塞泵前的进油滤油器,使泵产生气蚀或造成多种并发故障。

 (2)油中各种颗粒杂质会对液压缸造成危害。颗粒杂质会使活塞与缸体、活塞杆与缸盖孔及密封元件产生拉伤和磨损,使泄油量增大,容积效率和有效推力(拉力)降低,如果颗粒杂质卡住活塞或活塞杆,将导致油缸不动作。

 (3)油中的污染颗粒会对各种阀类元件造成危害。污染颗粒可能引起滑阀卡死或节流堵塞,造成阀动作失灵,即使不产生卡死或堵塞故障,污染颗粒也将使阀类元件运动副过早磨损,配合间隙加大,性能恶化。

 (4)污染物繁殖细菌,加剧油液老化,使油液发黑发臭,更进一步产生污染。如此恶性循环,有可能产生以下后果:

 1)污染物堵塞滤油器,导致油泵吸空,产生振动和噪声。

 2)污染物使油缸或马达的摩擦力增大,产生爬行。

 3)污物会完全使伺服阀等抗污染能力差的元件根本失效,至少是工作不稳定和滞后量增加,污物阻塞压力表前同定小孔,压力得不到正确传递和反映。

 4)污染物堵塞压力表通道,使压力得不到正确传递和反应。

  三、控制液压油污染的主要措施

 为确保液压系统工作正常、可靠、减少故障和延长寿命,必须采取有效措施控制液压油的污染。

 1、控制油温

 油温过高往往会给液压系统带来以下不利影响:

 (1)油液黏度下降,使活动部位的油膜破坏、磨擦阻力增大,引起系统发热、执行元件(例如液压缸)爬行。油液黏度下降可导致泄漏增加,系统工作效率显著降低。

 (2)油液黏度下降后,经过节流器时其特性会发生变化,使活塞运动速度不稳定。

 (3)油温过高引起机件热膨胀,使运动副之间的间隙发生变化,造成动作不灵或卡死,使其工作性能和精度下降。

 (4)当油温超过55摄氏度时,油液氧化加剧,使用寿命缩短,据资料介绍,当油温超过55摄氏度后温度每升高9摄氏度,油的使用寿命缩短一半,因此,对不同用途和不同工作条件的机器。应有不同的允许工作油温。工程机械液压系统允许的正常工作油温为35-55摄氏度,最高为70摄氏度。

 2、控制过滤精度

 为了控制油液的污染度,要根据系统和元件的不同要求,分别在吸油口、压力管路、伺服调速阀的进油口等处,按照要求的过滤精度设置滤油器,以控制油液中的颗粒污染物,使液压系统性能可靠、工作稳定。滤油器过滤精度一般按系统中对过滤精度敏感性最大的元件来选择。

 3、强化现场维护管理

 强化现场维护管理是防止外界污染物侵入系统和滤除系统中污染物的有效措施。

 (1)检查油液的清洁度

 设备管理部门在检查设备的清洁度时,应同时检查系统油液、油箱和滤油器的清洁度,并建立液压设备清洁度上、中、下三级评分制度。对关键设备的液压系统都要抽查。

 (2)建立液压系统一级保养制度

 设备管理部门在制定设备一级保养内容时,要增加对液压装置方面的具体保养内容。

 (3)定期对油液取样化验

 应定期、定量提取油样,检查单位体积油样中杂质颗粒的大小和数量或称重量,并作定性定量分析,以便确定油液是否需要更换。

 A、取油样时间:对已规定了换油周期的液压设备,可在换油前一周对正在使用的油液进行取样化验;对新换的油液,经过1000h连续工作后,应对其取样化验;企业中的大型精密液压设备使用的油液,在使用600h后,应取样化验。

 B、取油样时,首先要把装油容器清洗干净,不许使用脏的容器,以确保数据准确,具体取油样的方法如下:

 当液压系统不工作时(即在静止状态下),可分别在油箱的上部、中部和下部各取相同数量的油样,搅拌后进行化验;液压系统正在工作时,可在系统的总回油管口取油样;化验所需要的油样数量,一般为300-500mL/次;按油料化验规程进行化验,将化验结果填入油料化验单,并存入设备档案。

 4、定期清洗

 控制油液污染的另一个有效方法是,定期清除滤网、滤芯、油箱、油管及元件内部的污垢。在拆装元件、油管时也要注意清洁,对所有油口都要加堵头或塑料布密封,防止脏物侵入系统。

 5、定期过滤油液、控制其使用期限

 油液的使用寿命或更换周期取决于很多因素,其中包括设备的环境条件与维修保养、液压系统油液的过滤精度和允许污染等级等因素。由于油液使用时间过长,油、水、灰尘、金属磨损物等会使油液变成含有多种污染物的混合液,若不及时更换,将会影响系统正常工作,并导致事故。是否换油取决于油液被污染的程度,目前有3种确定换油期的方法:

 (1)目测换油法。它是凭维修人员的经验,根据目测到的一些油液常规状态变化(如油液变黑、发臭、变成乳白色等),决定是否换油。

 (2)定期换油法。根据设备所在场地的环境条件、工作条件和所用油品的换油周期,到期就进行更换。这种方法对液压设备较多的企业很适用。

 (3)取样化验法。定期对油液进行取样化验,测定必要的项目(如黏度、酸值、水分、颗粒大小和含量以及腐蚀等)和指标,按油质的实际测量值与规定的油液劣化标准进行对比,确定油液该不该换。取样时间:对一般工程机械的液压系统应在换油周期前一周进行,关键设备的液压系统应每隔500小时进行一次取样化验,化验结果应填入设备技术档案。取样化验法适用于关键设备和大型液压设备。

 换油时,要注意清洁,防止赃物侵入液压系统,不可混用和换错,主要有下列要求:

 (1)更换的新油或补加的新油必须是本系统所规定使用的油,经过化验确认其油质已达到规定的性能指标,才能加入。

 (2)为保持新油的清洁,换油时要将油箱内部及主要管道内旧油放尽,并把油箱、过滤网、软管清洗干净。加油时油液必须经过过滤,对已疲劳损坏的滤网应更换。

 (3)加入的油量要达到油箱的油标位置,加油方法是:先加油至油箱最高油标线,开动油泵电动机,把油供至系统各管道,再加油至油箱油标线,再开动电动机,这样多次进行,直至油液保持在油标线内为止。

 所以在日常的使用和设备保养过程中,要十分注意观察油的质量,避免油污染对设备造成的损害。

  参考文献

 1 湛从昌编.液压可靠性与故障诊断.北京:冶金工业出版社,1995

 2 潘书业.现场检测液压油劣化的方法.工程机械,2001(5)

 3 周宏林, 陈心淇. 液压系统的污染及控制[J]. 机械制造与自动化, 2003,(01)

 4 王骏逸. 液压系统油液污染的危害与控制[J].山西建筑, 2002,(09)

 5 童德源. 工程机械液压系统的污染控制[J].上海铁道科技, 2001,(04)

 6 王骏逸. 液压系统油液污染的危害与控制[J].山西建筑, 2002,(09)

 7 张启仁. 液压系统温升控制[J]. 甘肃科技, 2004,(04)

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汽车制动液有什么用?

制动液是汽车制动系统至关重要的安全用品,使用陈旧的制动液很容易导致制动系统在紧急制动的情况下失效。汽车生产厂家对它的更换周期一般都规定为2 年,但在实际用车过程中用户却并未遵循这个原则,而是根据制动液的质量状况来决定是否需要更换。在连续使用两三年甚至更长时间未见异常的情况下,很多车主对于制动液的更换周期便采用“视情而定”的原则了。但是究竟如何根据制动液的具体质量状况来确定是否需要更换,不仅车主不知道具体标准,而且很多维修企业也缺乏有效手段来检测制动液的质量。在此向大家推荐几个鉴定制动液性能的帮手。

一、制动液检测概述

对于维修企业来说,一方面需要严格按照2年的更换周期提醒车主及时更换制动液,另一方面,对于那些一定要“视情换油”的客户,则需要采用正确的方法鉴别制动液。

制动液并不是那种使用到一种程度就能用肉眼看到明显恶化的液体,陈旧的制动液有时候也会有制动效果,但有的时候根本就不能起作用。一般来说,制动液是由乙二醇和其他各种防腐蚀的添加液组成,由于乙二醇在长期使用中会收吸空气中的水分,这样就会降低它原本较高的沸点。当其沸点降到只比水的沸点稍高一些的时候,制动液已经严重失效,在特定的行驶状况下制动系统很容易失灵。鉴定制动液能否继续使用,如果采用传统的根据颜色、味道和手感来判别的方法,远远不能满足实际需要。正确的方法是,通过检测制动液的含水量和沸点,对制动液进行定性或定量分析。

新的制动液具有较高的沸点,一般在260℃左右。而造成制动液吸水的原因很多,比如炎热的天气、制动系统使用的频繁程度、制动系统的设计型式、制动系统部件的质量状况、车辆行驶路况以及制动液的类型等。只要被吸入的水分达到2.5%,就需要更换新的制动液了。因此检测含水量或者制动液的沸点,是确定制动液是否需要更换的比较有效的方法。

二、鉴定制动液性能的3种工具

1.用于定性分析含水量的制动液快速探测笔

图1

制动液快速探测笔(图1)上有3个LED灯,分别为绿色、**和红色。使用方法非常简单,只要在管内吸入制动液(图2),根据笔上LED灯的显示情况,就可以快速定性判断制动液的含水量。绿色LED灯说明制动液含水量低,制动液合格;**LED灯说明制动液含水量一般,可以继续使用,不过6个月以后需要再检测一次;红色LED灯说明制动液含水量较高,制动液不能继续使用,需要及时更换。

图2

2.用于定量分析含水量的制动液检测仪

如果知道了制动液的含水量,并且知道该制动液的类型和制造商,那么就可以根据技术资料来找出制动液的沸点,从而确定制动液能否继续使用。在实际应用中,一般参照如下标准判断制动液性能:含水量低于0.5%说明制动液正常,含水量在0.5%~2.5%,制动液可换也可不换;含水量大于2.5%,制动液必须更换。

图3

制动液检测仪(图3)的使用方法如下。

(1)擦干净探测头的外表面,将它置于干燥的空气中或完全插入新的制动液中。

(2)一直按下红色开关数秒后,按顺时针旋转微调旋钮,直至第2个绿色指示灯亮起,再逆时针旋转微旋钮,调到第2个绿色指示灯刚刚熄灭。完成上述步骤,就可以进行制动液的性能测试了。

(3)测量时,将探测头完全插入待测量的制动液中,一直按下红色按钮开关数秒后,根据工作指示灯判断制动液液体的状态。所有的绿色指示灯亮,表示制动液是正常的,含水量低于0.5%;**的指示灯亮,则表示制动液不良,水分含量已经高于0.5%,可选择更换;红色警示灯亮,并伴随着蜂鸣器响,则说明制动液严重变坏,含水量已经高于2.5%,制动力严重下降,必须更换。

(4)待测试完毕,应清理且归位探头与仪器。

使用中需要注意的是,因制动液的品质或类型不同,比如针对DOT5、DOT4或DOT3不同类型制动液的检测,每次测试都需要调节制动液检测器。也就是按照上述(1)、(2)完成测试的准备工作。另外,当仪器电池电量不足时,仪器的4个指示灯会同时闪烁,并伴有蜂鸣器的响声,这种情况下需要更换电池,也可以直接用汽车蓄电池代替。

3.用于测试沸点的制动液安全检测仪

图4

通过测试沸点来判定制动液的性能,过去只能在实验室通过特定的设备才能做得到。近年来市场上出现的制动液安全检测仪(图4),使用户能够在1min内就检测出制动液精确的沸点。制动液安全测试仪显示的沸点读数和规格是非常清晰和准确的,可以一目了然地知道被测试的制动液是否符合标准。

制动液安全检测仪的使用方法并不复杂,只要将探头插入制动液储液罐中,接上电源并按下开关,制动液就会被加热到沸点,此时温度就会被精确的电子温度计记录下来,并显示在屏幕上。维修人员可以快速方便地判定制动液是不是需要更换,或者是否在汽车制造商规定制动液测试标准范围内。测试数据可以储存并能继续保留在显示屏上,以便展示给车主看。

三、制动液测试工具的性价比及适用范围

对于上述3种测试制动液的工具,他们各有特色,价格差距很大,并且各自都有其适用范围。

(1)对于用于定性分析含水量的制动液快速探测笔来说,它的价格仅为100元左右,用于定性分析含水量而判断制动液的好坏,这种工具小巧便携适用于小型维修企业和车主。

(2)对于用于定量分析含水量的制动液检测仪来说,它的价格在400元左右。它可以测出含水量,但却不能测量沸点。这种工具适用于各种维修企业、快修店和换油中心。

(3)对于用于测试沸点的制动液安全检测仪来说,它的价格在三四千元左右,国内市场上的制动液安全检测仪一般为进口产品。它可以测量沸点,能够定量准确分析制动液的质量状况。适用于大型修理厂、检测站或实验室。

上述3种工具在当前维修企业普及率还不太高,当今的汽车后市场的竞争是很激烈的,优质的专业服务是消费者愿意为之买单的重要因素,尽管大多数维修人员都知道制动液终会失效,但是很少有客户知道这一点。作为维修人员,有责任和义务告知客户什么时候应该去更换制动液。通过科学检测和有理有据的说明,为什么和什么时间换制动液,让车主明白这是为了延长汽车使用寿命所做的必要养护。当客户理解了这种建议所带来的人车安全效果,自然乐意接受养护建议,给维修站带来更多收益也是水到渠成的事情了