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北北京京泰泰迪迪迈迈润润滑滑科科技技有有限限公公司司工业润滑油应用中的污染控制摘要：油液污染控制是确保设备实现全优润滑的重要措施，已引起工业界的高度关注。本文介绍了工业润滑油中污染物的种类及危害和对应的检测和去除方法，并用案例说明了有效的油液污染控制措施能大大提高设备的工作可靠性，延长设备使用寿命，降低维修费用。1前言统计数据表明75%以上的工业设备磨损故障与油液污染有关，油液污染物主要包括固体颗粒、易粘附在金属表面形成棕色漆膜的细小“软颗粒”及水分和空气。这些污染物的存在将对工业设备产生巨大的危害，主要包括：（1）加速油品的衰变，严重时会导致设备润滑不良；（2）加剧设备的磨损，缩短设备使用寿命，严重时导致阀芯卡死或粘接造成操作失灵；（3）导致系统散热不良、油温上升、油品氧化加速。因此油液污染控制是确保设备实现全优润滑的重要措施，已引起工业界的高度关注。2污染物类型2.1固体颗粒油液中固体颗粒污染物主要来源于设备生产装配过程中的残留物（如图1中的焊渣）、运转中产生的磨损颗粒（见图2）及从外界进入的固体颗粒（如图3中的粉尘）等。图1残留在油液中的焊渣图2磨损颗粒图3进入油液中的粉尘油液中固体颗粒的含量采用IS04406或NAS1638污染度等级来表示，可采用自动颗粒计数仪或滤膜分析方法进行测试。滤膜分析是通过显微镜观察滤膜上沉积的颗粒来判断油液中主要固体颗粒的类型、尺寸和污染度等级。与自动颗粒计数仪相比，滤膜分析价格低且不受油液水分、色度和气泡的影响，因此特别适合现场使用。油液污染度高会诱发一系列问题，如引起系统主要摩擦副磨粒磨损和疲劳磨损(见图4、图5)、造成液压元件阀芯卡死（见图6）、划伤密封环、加速油液的衰变等。当然固体颗粒对设备磨损的影响程度还取决于设备主要摩擦副的污染敏感度、颗粒尺寸与油膜厚度的比率及污染颗粒的硬度等因素。SKF公司通过大量试验研究认为如果有效提高系统过滤精度，轴承寿命会大大延长（见图7）。美国DIAGNETICS公司的James.C.Fitch依据多年的经验，也总结了发动机、滚动轴承和液压系统使用寿命与污染度的关系，如表1。北北京京泰泰迪迪迈迈润润滑滑科科技技有有限限公公司司细小的“软颗粒”油品由于氧化和“微燃烧”等原因生成的细小“软颗粒”约占油液中颗粒总数的80%以上，这类颗粒有极性，易粘附在金属表面形成棕色的漆膜(见图8)。漆膜的危害如下：（1）减少间隙，增加摩擦，严重时导致阀芯粘接操作失灵；（2）堵塞过滤器造成设备润滑不良；（3）冷却器上沉积的漆膜导致散热不良、油温上升、油品氧化加速；（4）漆膜会附着固体颗粒，造成设备磨粒磨损。形成漆膜前的细小“软颗粒”通常尺寸小于1um，因此采用常规的油液分析方法如粘度、总酸值、FTIR、颗粒计数等手段很难发现漆膜的形成或存在。但由于“软颗粒”极性大、易聚合，因此可以通过分析悬浮在油液中的“软颗粒”来评估漆膜倾向。美国analysts实验室开发的漆膜倾向指数方法（简称VPR）流程如下：1.2um（或0.8um）的滤膜过滤一定量的油液，然后对滤膜沉积物（见图9）的色度进行评估，计算出VPR。VPR数值范围为0~100，如果VPR小于40，则漆膜倾向正常；如果VPR大于40且小于80，则应注意；如果VPR大于80，则漆膜倾向严重。2.3水分油液中水分主要来源于冷却液泄漏、空气中水分凝结和外界经呼吸帽或密封系统进入的水分。水分以溶解水、乳化或游离水等三种形式存在油液中。油品溶解水分能力有限，如液压油可溶解200~400ppm；发动机油可溶解200~750ppm；变压器油则仅能溶解30~50ppm。当油品外观乳化后，表明油中水分含量已超出该油品的溶解能力。油中过量水分主要危害如下：（1）导致添加剂水解、加速基础油氧化，形成漆膜和油泥；（2）水分与酸共同作用，导致设备腐蚀（见图10）；（3）降低油膜强度，加速磨损，缩短设备寿命（如图11）。北北京京泰泰迪迪迈迈润润滑滑科科技技有有限限公公司司油液中水分一般采用蒸馏法测试（GB/T260），对于要求很高的油液如变压器油则采用卡尔菲休试剂进行微量测试（如ASTMD6304），现场可采用氢化钙或热板方法进行快速测定。图8粘附在阀芯上的漆膜图9测试VPR后的滤膜照片图10水分导致设备锈蚀图11轴承寿命与水分含量的关系2.4空气油液中空气主要来源于油泵吸空或吸油管路密封不严。一般情况下油液会溶解一定量的空气，当超过溶解极限后，进入油液的空气以悬浮形式存在油液中（见图12）。油液中空气含量高主要危害如下：（1）系统刚度降低，导致系统反应慢或不稳定；（2）造成设备气蚀磨损；（3）对于压力很高的系统（如压机液压系统）会导致油液微区温度迅速升高，造成油液微区绝热“微燃烧”，生成极小尺寸的“软颗粒”（见图13）。图12油液中空气存在方式图13滤膜上的“软颗粒”北北京京泰泰迪迪迈迈润润滑滑科科技技有有限限公公司司油液净化方法当油液中固体颗粒、细小“软颗粒”及水分和空气含量超过油液污染控制目标时，将会对设备工作可靠性和元件的寿命产生严重影响。为了保证设备的正常工作，必须采取有效的净化措施及时清除油液中的各种污染物，以保持油液必要的清洁度。目前油液净化方法主要有：过滤、静电、磁性、离心、聚结、真空、吸附等，它们的原理和应用特点见表2。在选择净化方法时必须注意以下几点：1、根据油液污染物的类型，选择对应有效的净化方法。如果油液中主要污染物为细小“软颗粒”时，则静电净化是最有效的清除方法。2、如果油液中水分含量高，则先采用真空或聚结法将水分去除后，再选用过滤或静电方法将固体颗粒清除。3、如果油液中固体颗粒含量很高且尺寸分布范围大，则应先用过滤精度低的过滤器净化后再使用精密过滤，否则会严重堵塞精密滤芯。4、油液粘度高会导致过滤效果差，因此如需净化粘度高的油液则应采取适当措施提高油温以降低油品粘度。表2油液净化方法表净化方法原理应用特点过滤利用多孔可透性介质滤除油液中不溶物分离固体颗粒（1um），纸质纤维可吸收少量水分静电利用静电场力使油液中的非溶性污染物吸附在静电场内的集尘体上分离固体颗粒、油泥和1um的“软颗粒”磁性利用磁场力吸附油液中的铁磁性颗粒分离铁磁性颗粒离心通过机械能使油液作环形运动，利用产生的径向加速度分离与油液密度不同的不溶物分离较大尺寸固体颗粒、游离水和少量乳化水聚结利用两种液体对某一多孔隙介质湿润性（或亲和作用）的差异，分离两种不溶性液体的混合液分离游离水和少量乳化水真空利用在负压下饱和蒸汽压的差别，从油液中分离其它液体或气体分离油中各种形式存在的水分和空气等吸附利用分子附着力分离油液中可溶性和不溶性物质分离固体颗粒、游离水和乳化水4污染控制措施除了选择对应有效的净化方法外，为实现设备实现全优润滑，还必须从使用管理角度出发，强化油液污染控制措施，主要包括：北北京京泰泰迪迪迈迈润润滑滑科科技技有有限限公公司司、对新设备进行彻底冲洗，使其达到规定的清洁度要求；2、新油必须进行妥善储存（见图14），防止污染物的进入；3、新油在调和、运输、分装、储存等环节均有可能进入污染物，因此新油有可能污染度就比较高（如某新油污染度为ISO21/18），因此新油加注前必须进行净化（如图15）；4、设备运行时应采取有效措施防止污染物的进入，如日常维护时应特别注意呼吸帽、密封装置等的工作状态；5、对于油液污染情况比较严重的设备，应先查明污染物的来源，然后按照确定合适的目标污染度、改善过滤系统及加强污染监测等三步骤实施污染控制。关于改善过滤系统建议如下：（1）对于容量较小的油箱可加装在线旁通过滤器（如图16）。由于旁通过滤器独立于主系统之外，不受系统流量和压力的影响，因而可采用低压、高精度和大压差的过滤器，为系统提供清洁的油液。（2）对于容量较大油箱可采用离线旁通过滤系统（图17），对系统油液进行定期不不定期净化。图14新油的储存图15新油加注前净化图16在线旁通过滤器图17离线旁通过滤系统5应用案例Tacoma港口装备大量的装卸机械，为减少设备停机时间，强化油液监测和污染控制管理，并采用旁通过滤器来提高液压系统和柴油机油液的清洁度，液压系统油液清洁度从原来的21/16提高到14/11，柴油机则从19/16提高到15/12。综合统计，液压系统平均修复费用下降了70%以上；柴油机的使用寿命从北北京京泰泰迪迪迈迈润润滑滑科科技技有有限限公公司司小时，换油周期也从250小时延长到750小时以上。Weyerhaeuser公司采取安装带有干燥剂的空气滤、新油过滤和定期离线旁通净化等主动性维护措施将液压油清洁度从原来的19/17提高到14/11，润滑油从21/19提高到15/12，设备维修费用下降了90%。某汽轮机电液伺服阀阀芯粘接，导致设备停机，造成巨大的经济损失。该机使用32号汽轮机油，油样外观呈浅黄色透明，底部无沉淀（见图18），油品分析表明该油样的运动粘度、微量水分、总酸值、氧化度、污染度和磨损元素等指标均正常，但漆膜倾向指数却高达87，后采用静电净化装置对油品进行旁通过滤90小时，VPR降至7，而且阀芯上的漆膜明显被清除（见图19）。图18油样外观图19阀芯静电净化前后变化Saturn公司下属汽车制造厂有39台大型UBE注塑机，虽然该类设备安装了3um的绝对过滤器，但油品使用6000小时后出现严重漆膜问题，导致阀芯粘接、过滤器堵塞等故障。安装静电净化装置后，不仅确保了设备的安全运行，而且使油液寿命从6000小时延长到25000小时，6结论（1）油液污染控制是确保设备实现全优润滑的重要措施，已引起工业界的高度关注；（2）根据油液污染物的类型，选择对应的有效的净化方法；（3）强化油液污染控制管理，提高油品清洁度，可以极大提升设备工作可靠性，延长使用寿命，降低维修费用。参考文献1JamesC.Fitch.Contaminantmonitoringtargetsrootcausesofmachineryproblems.P/PMtechnology,1991(2).2JamesC.Fitch.Three-stepimplementationoffluidcontaminationcontrol..Diagneticscompanytechnicalapplicationarticles6#，1996.3周文新.工业润滑油应用中的漆膜问题.设备管理与维修,2007(8)(待发)4夏志新.液压系统污染控制。机械工业出版社，1992.12.