如果您使用液壓設(shè)備已有一段時(shí)間，您可能遇到過液壓油混濁的時(shí)候。當(dāng)液壓油被超過其飽和水平的水污染時(shí)，便會(huì)變得渾濁。飽和度是指可以溶解在油的分子化學(xué)中的水量，對(duì)于礦物液壓油來說，在 20°C (68°F) 時(shí)通常為 200 至 300 ppm。

　　該圖顯示了水濃度對(duì)軸承壽命的影響。軸承壽命通常是假設(shè)潤(rùn)滑油含有 100 ppm 的水而得出的。將水濃度降低至 25 ppm 可使軸承壽命延長(zhǎng)近 150%。(來源：Stauff 污染控制計(jì)劃中的 Timken Bearing Co.，第 10 頁(yè))

　　當(dāng)液壓油變渾濁時(shí)表明至少含有 200 至 300 ppm 的水。而且水濃度越高，引發(fā)液壓系統(tǒng)故障的幾率就越大。我們最近有一個(gè)客戶案例是一個(gè)含有混濁油的液壓系統(tǒng)，通使用過油液在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)其含水量超過 1% (10,000 ppm)!

　　一、液壓油中的水危害

　　1.消耗某些添加劑并與其他添加劑發(fā)生反應(yīng)，形成腐蝕性副產(chǎn)物，從而侵蝕某些金屬;

　　2.降低過濾性并堵塞過濾器;

　　3.增加空氣夾帶能力;

　　4.增加發(fā)生氣蝕的可能性;

　　5.減少潤(rùn)滑膜-強(qiáng)度，這使得關(guān)鍵表面容易腐蝕和磨損。

　　該圖繪制了軸承壽命與油中水含量增加的關(guān)系。如您所見，Y 軸給出了軸承壽命，X 軸給出了油中的水量。100% 的“參考”軸承壽命是基于水濃度為 100 ppm (0.01%) 時(shí)所達(dá)到的壽命。如果水含量超過此水平，軸承壽命會(huì)縮短，一開始呈指數(shù)級(jí)下降，然后在水含量為 5,000 ppm (0.5%) 時(shí)穩(wěn)步下降到十分之一左右。

　　一些參考文獻(xiàn)引用 1,000 ppm (0.1%) 作為液壓油可接受的水濃度。但如圖所示，油中的這種水含量會(huì)使軸承的預(yù)期壽命縮短至水濃度控制在 100 ppm (0.01%) 時(shí)的三分之一左右。即使水濃度為 500 ppm (0.05%)，軸承壽命也不會(huì)達(dá)到 100 ppm 時(shí)的一半。

　　如果這還不夠令人信服，那么只要同時(shí)滿足以下條件，500 ppm 及以上的水濃度就足以產(chǎn)生微生物污染 (MBC)： 石油很容易提供碳、氮和磷。

　　?氧氣：液壓油中空氣的體積含量通常為 7% 至 10%。

　　?適中溫度：24°C 至49°C(75°F 至120°F)的溫度下細(xì)菌最適宜生長(zhǎng)。

　　?黑暗、停滯或低流量：液壓蓄水池提供了良好的滋生地。

　　?懸浮顆粒：這些顆粒有助于最初的運(yùn)輸和定植。

　　雖然上述所有條件都是維持細(xì)菌生長(zhǎng)所必需的，但水是關(guān)鍵。因此，就預(yù)防 MBC 而言，保持油液的干燥至關(guān)重要。

　　二、檢測(cè)液壓油和去除水分

　　那么如何知道液壓油中含有多少水呢?準(zhǔn)確定量液壓油含水量的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試是卡爾費(fèi)休容量試劑法，也稱為卡爾費(fèi)休測(cè)試。傅里葉變換紅外光譜 (FTIR) 有時(shí)被提及作為測(cè)量油中水濃度的方法。然而，F(xiàn)TIR 僅對(duì)指示水濃度大于 1,000 ppm 有效。這意味著，如果您認(rèn)真監(jiān)測(cè)和控制低水平的水濃度，則須在您的油品分析測(cè)試表上指 定卡爾費(fèi)休的水含量。

　　考慮到水污染對(duì)液壓系統(tǒng)壽命和可靠性的負(fù)面影響，如果液壓機(jī)中的油確實(shí)含有高濃度的水，您有什么選擇?

　　1.對(duì)于油量較小的系統(tǒng)，更換油可能是具成本效益的解決方案。

　　2.對(duì)于含有較大油量的系統(tǒng)，除水過濾器適合去除少量的水。

　　除水過濾器有兩種類型：

　　1.聚結(jié)過濾器和聚合物過濾器：

　　聚結(jié)過濾器的工作原理是使油通過致密的無(wú)機(jī)纖維墊。纖維破壞油膜，使非乳化(游離)水粘附在纖維上并被纖維保留，而油則通過。當(dāng)水滴在過濾墊中積聚時(shí)，它們會(huì)聚結(jié)成更大的水滴;這些氣體通過纖維向下流入收集器，并定期排水。

　　2.聚合物過濾器浸有對(duì)水具有強(qiáng)親和力的化學(xué)物質(zhì)(聚合物)

　　它們可以是吸收性的，其中油中的游離水和乳化水成為過濾器化學(xué)結(jié)構(gòu)的一部分，也可以是吸附性的，其中水被濾芯保留而不成為其化學(xué)結(jié)構(gòu)的一部分。吸收式過濾器是建議選擇，因?yàn)樗鼈兛梢砸恢北Ａ羲?。另一方面，吸附式過濾器在某些條件下傾向于釋放捕獲的水。聚合物過濾器具有與顆粒過濾器類似的配置。請(qǐng)注意，聚結(jié)過濾器和聚合物過濾器都無(wú)法去除低于其飽和點(diǎn)的溶解水(溶解在油分子結(jié)構(gòu)中的水)。

　　3.真空蒸餾結(jié)合使用熱和真空

　　水在 846 毫巴(25 英寸汞柱)的部分真空下于 56°C (133°F) 沸騰。這使得水可以在不損壞油或其添加劑的溫度下去除。

　　4.頂空除濕

　　頂空除濕是降低液壓油中水濃度的另一種技術(shù)，它涉及水庫(kù)頂部空間的空氣循環(huán)和除濕。油中的水遷移到頂部空間的干燥空氣中，并最終被除濕器除去。頂空沖洗與頂空除濕類似;不同之處在于，不是通過閉環(huán)回路中的除濕器循環(huán)儲(chǔ)罐頂部空間的空氣，而是通過頂部空間沖洗少量(4-5 cfm)非常干燥的壓縮空氣(-40°C 露 點(diǎn))在開路中。在這里，水再次從油中遷移出來并進(jìn)入穿過儲(chǔ)層頂部空間的干燥空氣中。

　　頂部空間沖洗的另一種變體包括在儲(chǔ)液器上安裝吸濕呼吸器(如果您認(rèn)真控制水污染，應(yīng)該已經(jīng)有一個(gè)吸濕呼吸器)并將真空泵連接到頂部空間。這需要在儲(chǔ)液罐頂部有一個(gè)備用端口，盡可能遠(yuǎn)離呼吸器。這種變體的優(yōu)點(diǎn)在于它的簡(jiǎn)單性——它不需要清潔、干燥的壓縮空氣源。

　　三、液壓系統(tǒng)預(yù)防性監(jiān)測(cè)比進(jìn)水再處理更便宜-改良液壓系統(tǒng)進(jìn)水辦法

　　與所有其他形式的污染一樣，防止水進(jìn)入比從液壓油中去除水更便宜更具有效益。進(jìn)水的主要點(diǎn)是通過水庫(kù)頂部空間。太多的液壓油箱都配備了通氣蓋，當(dāng)油量因熱膨脹和收縮或氣缸的致動(dòng)而變化時(shí)，這些通氣蓋不能有效地防止水分(和顆粒)進(jìn)入油箱。

　　三個(gè)樣品瓶裝有含有不同濃度水的液壓油。左邊的樣品幾乎不含水。中間的樣品含有乳化水，呈現(xiàn)乳白色外觀。右邊的樣品含有游離水，可以在瓶子底部看到。

　　用吸濕性呼吸器替換這些劣質(zhì)呼吸器將消除水分和顆粒通過儲(chǔ)液器通風(fēng)口進(jìn)入。這些呼吸器通常結(jié)合了可過濾小至 3 μm 顆粒的編織聚酯介質(zhì)和硅膠干燥劑，可去除進(jìn)入空氣中的水蒸氣。結(jié)果是油藏頂部空間內(nèi)的相對(duì)濕度水平使得冷凝不太可能發(fā)生，從而減少水進(jìn)入油中。

　　烘干機(jī)越好

　　所有這一切的關(guān)鍵要點(diǎn)是什么?保持機(jī)器的液壓油盡可能干燥，建議低于其飽和點(diǎn)。與其他兩種危險(xiǎn)污染物(熱量和顆粒)的情況一樣：數(shù)量越低，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，液壓機(jī)的可靠性就越好。雖然它可能不適用于每臺(tái)液壓機(jī)或可實(shí)現(xiàn)，但 100 ppm 或更低的水濃度是一個(gè)很好的目標(biāo)。

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