矿用设备液压油液的污染与控制
摘 要：分析了煤矿井下设备液压系统油液污染的原因，提出了控制油液污染的措施，从而保障了煤矿机械的正常运行，确保煤矿的安全生产。
关键词：矿用设备；液压油液；污染；控制
煤炭行业迅速发展，采煤机械化程度不断提高，煤矿井下液压传动技术也随之快速发展。液压系统是以油液作为工作介质，利用油液传递压力，并通过控制阀门等附件操纵液压执行机构工作的整套装置。它可通过改变油液的流动方向及流量大小，实现机械设备的平稳换向和无级调速， 也可实现过载保护，操纵方便，易于控制[1]。液压油液是液压系统中传递能量的工作介质，起到传递动力和控制等作用，还有润滑、冷却以及对腐蚀和锈蚀的抑制作用。
煤矿井下环境恶劣，液压油液的抗污染能力大大降低，容易造成煤矿井下液压系统故障，而因油液污染造成的液压系统故障占到85% 左右[2]。油液是液压系统的“血液”，要保证并延长液压系统的使用寿命，监测并控制油液污染对煤矿井下液压系统的安全运行极其重要。
1 油液污染原因及危害
液压系统中的油液污染包括在油液中的固体颗粒、化学物质、微生物、水分杂物。造成油液污染的主要原因为外界侵入污染物和系统产生污染物两种：外界侵入的杂质污染物包括液压装置及部件在加工、制造、组装和运输时产生的切屑、毛刺、焊渣、铁锈、型砂、磨粒、空气、水滴、尘埃等。系统产生的污染物包括机械磨损所产生的锈斑、金属颗粒、密封材料碎屑、涂料脱落层、从外界进入的尘埃、空气、油液变质所产生的胶状物等。
在液压油液中，固体颗粒是最为常见且对液压系统危害最大的污染物，油液中固体颗粒污染物浓度过高，会导致液压元件运动副之间出现异常磨损乃至失效。污染物堵塞阀类零件孔隙，还会造成运动副卡死，或者堵塞滤油器滤芯造成油泵吸空。由于水分侵入，油液还会发生劣化变质，引起系统失效，引起液压元件锈蚀。油液中添加剂在杂质存在条件下，还会发生水解、乳化、凝聚、分离和沉淀，造成油液润滑性能下降，加速油液氧化过程，堵塞阀孔，造成液压阀动作失灵。杂质的侵入还会造成油液的氧化，其氧化的物质多为酸性物质，这些成分会改变油品的pH 值，而且微溶于油液后沉淀生成粘稠的胶质，吸附于摩擦副表面，高温高压下会转变为漆膜。氧化造成的沉淀和油泥具有腐蚀性，可造成液压油液整体性能的下降。
2 油液污染的控制措施
为了适应液压系统的使用要求，保证液压系统的正常工作，提高工作可靠性，延长使用寿命，必须采取有效的措施控制液压油液的污染。主要从两个方面着手：一是防止杂质侵人液压系统，二是把已经侵人的污垢从系统中清除出去。主要是做以下几点：
（1）加强对油品的管理，严格执行油液检验标准，减小新油的污染；
（2）在维修和组装矿用设备过程中，保持环境清洁，将所有元件、零件、箱体及管道清洗干净后再安装，组装完毕后，采用干净的清洗液在高流速下清洗系统，用前再用工作油液清洗一遍；
（3）选择高精度过滤器，确保液压系统在运转中有效的使清洁度保持在一定水平上，以提高系统对污染物的滤出能力；
（4）油箱要合理密封，并加强对密封部位的检查，防止因密封件损坏而造成污染物侵入，并定时进行箱体过滤；
（5）对矿用设备油液污染情况进行实时监测和定期化验，发现油液污染，应立即查明原因并及时消除。定期对水分含量、运动粘度、酸值、闪点、凝点（或倾点）、抗泡沫特性、极压性能等常规理化进行测试分析，并结合傅里叶变换红外光谱技术来检测油液变质产物。红外光谱技术在物质的分子结构上对物质成分和浓度进行检测，当具有连续波长的红外光照射一物质时，该物质的分子就要吸收一部分光能，并将其转变为分子的振动和转动内能。每种分子都具有独特的振动和转动内能，因此就有不同的红外吸收光谱图，根据图上吸收峰的位置和峰值，可以判断相应物质的存在和含量。一旦确认了油液变质程度，再根据液压系统实际技术状态进行维修或更换油液，保证采煤机安全运行。
（6）定期把已变质的油液放出也是一种有效的方法，例如发动机每使用100小时后，要放油一次，也可以减少污染物对系统的损坏。
（7）从设备材料入手，合理选材，对材料表面进行强化处理，提高其抗磨性，控制运动副间隙，零件设计应减少死角，以便于清砂、除屑和清洗，提高设备本身的抗污染能力。
3 结论
矿用设备液压油液在工作中被污染是不可避免的，为确保煤矿井下液压系统正常运行，除了油液本身应具有足够的化学稳定性和清洁度外，液压系统必须在加工、制造、运输、使用各个环节加强对液压系统污染控制的重视和管理，从根本上阻断油液污染的途径，减少液压系统的油液污染。
参考文献：
[1] 张平格， 赵喜敬， 张伟杰. 液压传动与控制[M]. 北京： 冶金工业出版社， 2004： 4-5.
[2] 李海臣. 对煤矿井下液压系统油液污染的控制[J]. 煤矿机械， 2005（6）： 122- 123.
作者简介：翟晶（1982-），女，博士，主要从事矿用油品的研究与开发工作。Tel： 010-84262726。