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第一篇过滤的基础知识
1 污染物的简述

在液压系统中污染物是指液压介质中存在的一切对系统有危害作用的物质和能量。它包括固体颗粒、水、空气、化学物质、微生物、静电、热能、磁场和辐射等。

污染物的来源各不相同,主要是在系统装配、运行、故障维修等过程中产生的。根据其产生的原因总体来说,可分为系统内部残留、内部生成和外部侵入三种。表1-1举例说明了各种污染物的常见来源
表1-1 污染物的常见来源
种类
来源
举例说明
固体颗粒
系统内部残留
制造或装配过程中残留于系统内部的切削、焊渣、型砂
系统内部生成
元件运动副间摩擦生成的磨屑、内表面腐蚀生成的锈片
系统外部侵入
从油箱呼吸口或液压缸活塞杆伸出端进入的尘埃
水
系统内部残留
制造或装配过程中残留于系统内部的水
系统内部生成
溶解于油液中的水在低温下转化为非溶解水
系统外部入侵
与油箱液面接触的空气中的水蒸气溶解于油液中;
冷却器泄漏时,进入油液中的水
空气
系统内部残留
液压系统初始运行时,未将空气排尽
系统内部生成
溶解在油液中的空气在低压下释放出来
系统外部入侵
当系统内压力低于大气压时,吸入的空气;
油箱中的油液搅动剧烈,生成气泡被吸入系统
化学物质
系统内部残留
制造或装配过程中残留于系统内部的溶剂
系统内部生成
油液汽化和分解产生的化学物质
系统外部入侵
元件或系统维修时进入的表面活性剂
微生物
系统内部生成
在油液含有非溶解水的条件下,滋生和繁殖的霉菌等
静电
系统内部生成
油液高速流动时产生静电
热能
系统内部生成
油液高速流动时产生热量
系统外部入侵
环境温度过高
磁场
系统外部入侵
环境中有强磁场
辐射
系统外部入侵
环境中有辐射源

污染物对液压系统的危害是十分巨大的。据统计,液压系统75%以上的故障是由于油液的污染造成的。固体颗粒是液压系统中最主要的污染物,液压系统污染故障中的三分之二都是由固体颗粒引起的。表1-2给出了各种污染物的危害。
表1-2 污染物的危害
种类
危害
举例说明
固体颗粒
元件的污染磨损
磨损元件运动副表面,降低元件工作性能
元件的污染卡紧
电磁阀间隙进入污染物,使阀动作缓慢或失灵
元件的污染堵塞
元件的功能性小孔被堵塞,使元件功能失效
油液的劣化变质
金属颗粒的存在,使油液的酸值迅速升高
水
腐蚀
腐蚀金属表面,生成的锈片进一步污染油液
加速油液劣化
与金属颗粒同在时,使油液氧化速度急剧加快
与添加剂产生作用产生沉淀物、胶质等
低温结冰
低温时,自由水变成冰粒,堵塞元件的间隙或小孔
空气
气蚀
破坏元件表面
降低弹性模量
降低油液体积弹性模量,使系统响应缓慢
加速油液劣化
加速油液氧化变质
化学物质
腐蚀
与水反应形成酸,腐蚀金属表面
洗涤
将附着于金属表面的污染物洗涤到油液中
微生物
油液的劣化变质
引起油液变质,降低油液润滑性能
静电
危害安全
静电与油蒸汽作用可引起爆炸或火灾
腐蚀
引起元件的电流腐蚀
热能
改变油液性能
降低油液粘度
油液的劣化变质
加速油液氧化
加速元件的老化
加速密封元件老化
磁场
吸附颗粒
将油液中铁磁性颗粒吸附在间隙内引起磨损和卡紧
放射性物质
加速油液劣化
加速油液的劣化变质

液压系统中的污染物既有以物质形式存在的,如固体颗粒、水、空气、化学物质和微生物等,又有以能量形式存在的,如静电、热、磁和辐射等。化学物质主要以其种类和含量来进行污染特征的描述;微生物除了能繁殖与游动外,其污染特征与固体颗粒相近;静电污染一般以电荷电压来描述其特征;热一般以温度的高低来描述其特征;磁一般以磁场强度来进行来描述;辐射主要以其种类和能量来进行描述。下面对液压系统的最常见的固体颗粒、水及空气的污染特征做一介绍。

描述固体颗粒污染特征的参数主要有颗粒的密度、堆积松散度、沉降性、分散性、迁移性、成块性、硬度、破碎性、尺寸、尺寸分布、浓度、形状等。污染控制经常使用的特征主要有尺寸、尺寸分布和浓度等。
表1-3 常见微米级颗粒的尺寸
微粒
尺寸/μm
人类发丝直径
60~100
大肠杆菌长度
7
吸烟吐出颗粒
~(用过滤嘴)
人类血球直径
10~12(白血球)
花粉颗粒直径
3~7
100目方孔编织网边长
180(方孔边长)
400目编织网网孔
37(方孔边长)
795镍网网孔
10(斜纹编织内切圆直径)
液压阀阀芯阀套间隙
1~4(滑动