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液压系统油液污染监测和故障诊断过程中的三个基本问题

液压系统油液污染监测和故障诊断过程中的三个基本问题 2011年12月09日 来源： 1　引言　　利用各种油料分析技术对液压系统油液进行污染监测，是实现液压系统故障诊断和预知性维修的重要手段。目标清洁度的设定是油液污染控制要解决的首要问题，样液提取决定监测结果能否反映系统内部的真实情况，而有效的判别方法则是正确判断系统实际运行状态实现故障诊断和预知维修的关键。2　系统目标清洁度的设定　　(1)设定目标清洁度应考虑的因素　　大量研究表明〔1〕〔2〕，油液中颗粒污染物引起的污染磨损是引起液压元件失效的主要原因，因此，油液污染度的确定应该以污染磨损理论为主要依据。研究理论认为〔1〕，污染磨损存在一种链式反应，即临界尺寸颗粒进入液压元件运动副间隙后，将引起磨损使间隙逐渐扩大，更大尺寸的颗粒得以进入运动副间隙，以致引起更为严重的磨损。由此可见，污染磨损存在由正常微量磨损阶段转向严重的崩溃磨损阶段的转折点，这个转折点与油液中颗粒污染度有直接关系。文献〔2〕把发生链式反应所对应的油液污染度称为临界污染度。合理的清洁度应该能够保证液压系统或元件在正常的工作期间内不发生链式反应或崩溃磨损。　　临界污染度是在实验条件下提出来的，在实际工程当中则难以确定，通常在综合考虑液压元件的污染敏感度以及液压系统的工作强度、工作温度、暂载率、油液质量、停机代价和安全问题之后确定系统的目标清洁度。目标清洁度订得过高，增加了系统成本费用，过低则对降低故障率的作用不大，使维修费用增加。表1为液压系统目标清洁度与寿命延长系数之间的关系〔4〕。表1　目标清洁度与寿命延长系数关系A　B寿命延长系数234567现有系统清洁度NAS163818171615141312151413121110914131211109813121110981211109812111098111098　　(2)设定目标清洁度的方法　　由于对液压元件和液压系统清洁度等级要求决定于各方面因素，故目标清洁度的拟定应该建立在对实际液压系统污染状况和使用情况进行广泛的调查研究和测试分析的基础上。图1为美国Vickevs公司根据调研分析结果提出的液压元件清洁度等级建议，设定系统目标清洁度时可作参考。 图1　液压元件清洁度等级　　具体方法是：先根据推荐的清洁度等级确定系统中所有液压元件的目标清洁度，选定对油液清洁度要求最高的液压元件的清洁度作为系统的目标清洁度，然后再根据工作性质和工作环境等因素进行适当修正。2　油液的取样　　(1)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最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。而通过管路从系统内取样时则需验算取样点的雷诺数，为了使管中液流呈紊流状态，必须保证雷诺数Re＞2000。　　(2)取样间隔　　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。表2为Vickers公司推荐的取样频率表，仅作参考，在实际工作时随时调整。工作初期(500h以内)，系统元件处于磨合状态，为了及时掌握系统的内部运行情况，取样间隔要小，特别要注意设备初始安装运行或大修后的第1天或运行1周、1个月后进行采样分析。快到维修期限时，同样要缩短取样周期。而在正常工作期间，一旦出现异常现象，如系统过热、工作不稳定、噪声和振动加大，则应立即进行采样分析〔3〕。表2　取样频率表目标清洁度日工作时　间系统压力＜14MPa14—21MPa＞21MPa等于或低于ISO15/12≤8h4个月3个月3个月＞8h3个月2个月2个月等于或高于ISO16/13≤8h6个月4个月4个月＞8h4个月3个月2个月　　(3)注意事项　　①必须保证取样过程中样液不被污染。　　②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。 3　故障判别　　(1)故障判别的复杂性　　油液污染监测和油料分析(光谱、铁谱分析等)的结果是油液的污染度或油样中所含各种金属元素的浓度值。它虽然包含有反映系统内部磨损状态的丰富信息，但一般来说并不能直接回答故障情况。因此，必须根据监测和分析结果，采用信息处理和诊断数学方法去揭示和预报故障情况。单就诊断学

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