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液压机液压油污染分析及在线监测概述
发布时间: 2018-2-9
  液压系统中75%左右的故障是由油液污染引起的。油液污染问题已经成为国内外液压行业和各工业部门普遍关注的问题。
  1.液压系统油液污染的来源及危害
  1)油液污染的来源分析液压系统污染物,是指混杂在工作介质内对系统可靠性和元件寿命有害的各种物质。油液的污染物可概括为系统中残留的污染物、系统内部生成的污染物以及外界侵入的污染物。
  (1)系统中残留的污染物。
  这主要是指在液压机液压系统安装、生产过程中,液压元件、附件、液压管路中残留的污染物,这些残留物没有进行清洗或彻底清洗,包括型砂、切屑、磨料、焊渣、锈片等污染物。可以说,液压系统尚未工作就存在原始污染物。
  (2)系统内部生成的污染物。
  这主要是指液压系统在工作过程中,由于元件的运动产生摩擦、磨损和密封件老化等原因,液压系统自行生成的污染物。液压系统重载工作时,污染物的生成率有明显提高。
  (3)外界侵入的污染物。
  液压系统和元件在运输、储存和工作过程中,外界的灰尘、沙粒等通过往复伸缩的活塞杆和流回油箱的漏油等进入液压机液压油里。在更换和添加油液时,也常常会带人污染物。另外在检修时,稍不注意也会使灰尘、棉绒等进人液压机液压油中。
  2)油液污染的危害
  油液污染物对液压机液压系统的危害是非常严重的,它的主要存在形式有固体颗粒、水、空气以及化学污染物等。
  固体颗粒与液压元件表面相互作用时,会产生摩擦和表面疲劳,加速元件磨损,并可能堵塞液压元件里的阻尼孔,或者引起阀芯憋死。当油液中的污垢堵塞过滤器的滤孔时,还会使泵吸油困难,产生气蚀、振动和噪声,从而造成液压系统事故。
  水分和空气的进入可使液压机液压油的润滑性能降低,加速氧化变质,产生气蚀。水污染将导致液压机液压油变质,使润滑油膜变薄,降低液压机液压油的润滑和防腐作用,造成液压泵、液压阀、液压缸和马达的过早磨损和锈蚀。液压机液压油中的溶解空气和其他形式的气体会使油液在工作过程中产生气泡,造成油温升高,系统的工作压力下降,同时也降低系统的响应速度及稳定性,造成爬行现象。液压机液压油形成乳化液,同样也会降低液压机液压油的润滑和防腐作用,造成液压泵、油马达、液压缸、液压阀的过早磨损和锈蚀;同时也加速了液压机液压油的氧化变质过程,缩短了液压机液压油的使用寿命。
  化学污染物在油液中有溶剂、表面活性化合物和油液氧化分解产物等。有的化合物与水反应生成新的酸类物质,会腐蚀金属元件,也会污染油液,使油液变质、变色、变味。油液的物理和化学性质的变化(如系统过热、过载以及液压机液压油的泄漏引起),会使液压机液压油失去原有的特性,导致行走液压柱塞变量泵中的伺服阀堵塞,影响泵的排量。
传递动力的液压机液压油在经过一段时间的使用之后,污染程度会提高,从而使机械的工作性能受到严重影响。
  2.液压机液压油的在线监测系统
  1)液压机液压油污染度的在线监测
  液压机液压油污染度的在线监测就是在工作状况下,采用相应的智能监测技术对液压机液压油污染度进行监测。
  液压机液压油污染度的在线监测系统,主要按液压系统油液传动路径分为回路监测系统、主妻元件前置监测系统、液压泵的出油口监测系统。它们的在线监测原理基本相同,主要是选择合理的监测位置和传感器,确定对比参数,实现调控措施。图5—44是某油液污染在线监测与处理系统原理图。
  
  1,5-过滤器;2-光电传感器;3,6-电控液压阀示器;4-液压马达;7-油箱
  该系统采用光电传感器作为监测元件,将监测元件安装在待监测油路中。将光电传感器所测得的信号…传输给处理器,处理器将信号进行转化和分析,由显示器显示液压机液压油污染度。当污染度达到一定值时,由报警装置进行分级报警并处理。
  报警装置的主要功能是根据监测数据判断工作状态,当状态异常时发出报警。报警装置采用单参数阀值报警和多参数融合报警两种形式。单参数阈值报警是将单个工况参数的监测数据与其正常工作状态的标准图5—44油篓妻篓望监测与处理 值进行比较,根据差别的大小进行报警;多参数融合报警,首先将几个关键工况参数的监测值与阈值差值进行统一量化,然后用信息融合的办法(这种采用神经网络)进行综合,给出系统级的状态指示。·该系统可实现油污自动处理。根据在线监测到的油液污染程度,信息采集与处理单元给出相应指令,控制电控液压阀6的开启,使过滤器5适时开启,对油液进行清洁处理。
  采用液压机液压油污染度在线监测,可随时监测液压机液压油在使用过程中的品质,显示污染等级及相应的原因。当污染度达到相应的级别时,报警装置会进行分级报警,以确保液压机液压油性能及品质良好。
  2)液压机液压油油温的自动监控原理
  大型液压传动系统热平衡温度,一般为60~80度。保持该温度范围,对液压系统的正常工作和元件使用寿命起到非常重要的作用。现设计一种油温自动监控系统,确保液压传动系统在正常温度范围内工作,如图所示。
  在液压机液压油循环冷却散热装置前,安装2个自动电控油阀A和B。油温传感器在线监测油温,此传感器安装在油路中,直接检测液压机液压油的实际温度,并将温度反馈给CPU智能处理单元。CPU智能处理单元将检测到的实际温度与设定温度(即理论设计温度)进行比较,再相应调整A阀、B阀的开度。当油温正常时,B阀工作,A阀关闭;当油温较高时,适当开启A阀,B阀适当关闭。设计时要注意开启、关闭A阀、B阀时,控制流量平衡,防止液压系统产生背压。如果油液循环全部经散热装置,油液温度还是较高,则打大冷却介质电控阀C或C阀全开,加大冷却介质循环流量,以保证正常油液工作温度。
  3.传感器信号处理电路的原理
  这主要包括在线传感器、信号采集单元和中心处理单元。根据所选择的监测参数选择和安装传感器,在液压系统上加装接口。信号采集单元负责传感器信号的调理、采集及提出。
  由图所示的工作原理可知,传感器是实现在线监测和控制的首要环节,起着准确检测工况的作用。传感器主要接收被测对象的各种非电信号,并将其转化为电信号,即传感器一运算放大电路一A/D计算机。但此信号一般比较微弱,需要经过放大处理,提高信噪比,抑制零漂,增强抗干扰能力,以满足数据采集板的要求。基于LabVIEW的变转速液压监测系统