油液污染是液压系统发生故障及液压元件过早磨损或损坏的主要原因，由此引起的损失占液压系统全部故障损失的70%~80%，油液污染已成为液压系统最主要的故障根源。油液污染控制与检测是现代液压系统获得最佳工作效果所必需的技术措施之一。进行油液污染检测，无需对系统分解和拆卸，就可获知液压油品的性能和携带的磨损微粒情况，并对液压系统进行故障检测、定位和预报，可减少维修成本，提高设备的完好率。油液的污染检测也成为润滑系统式工况检测和故障诊断的主要手段。
1 油液污染的危害及控制
液压元件是通过各种零件相互间的微小“间隙”来实行各部件的密封的，如果流进间隙里的液压油受到污染的话，则不仅不能维持原有的性能，而且还会影响机器的使用寿命。
与齿轮泵和叶片泵等其它类型的泵相比，柱塞泵更高压、高效率，控制性能也更好，所以，以载有控制阀的变量泵被广泛地使用。如果液压工作油的污染超过了允许范围，使柱塞泵工作的柱塞和缸体等运动零件之间的间隙、控制阀的阀芯与阀体之间的间隙发生漏油时，会增加磨损，从而缩短油泵的使用寿命，降低油泵的效率甚至导致控制性能失效。由此，对于柱塞泵来说，液压油的清洁度具有非常重要的意义。
液压系统油液中存在着各种各样的污染物，最主要的是固体颗粒物，此外，还有水、空气及有害化学物质等。油液中的污染物来源可概括为系统内部固有、工作外界侵入及内部生成。油液污染对液压系统的危害体现在元件污染磨损、元件堵塞与卡紧故障、加速油液性能劣化等方面。表1归纳了可能的污染源及相应控制措施。
表1 污染源及其控制措施
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污染源 |
控制措施 |
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一、固有污染物 |
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1、元件加工及装配残留污染物 |
元件出厂前清洗，对受污染元件在装入系统前清洗 |
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2、管件、油箱残留污染物及锈蚀物 |
装前对管件和油箱进行清洗（包括酸洗和表面处理） |
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3、系统组装中残留污染物 |
系统组装后进行循环清洗 |
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二、外界侵入 |
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1、更换和补充油液 |
油进行过滤净化 |
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2、油箱呼吸孔 |
采用密闭油箱、空气滤清器和干燥器 |
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3、油缸活塞杆 |
活塞杆防尘密封 |
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4、维护和检修 |
活塞杆防尘密封、加强对密封的维护 |
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5、侵入水 |
油液除水处理 |
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6、侵入空气 |
放空气 |
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三、内部生成 |
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1、元件磨损产物（磨粒）、油液 |
过滤净化，滤除尺寸与元件关键运动副油膜厚度 |
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2、氧化产物 |
相当的颗粒污染物 |
20世纪50年代以前，国际上还没有很好的办法来测定油液的清洁度。自60年代以来，各国先后开展了对液压系统油液污染与控制这一领域内有关问题的研究，研制出各种形式、性能各异的污染分析检测仪器，对污染物数量、尺寸及危害等特性进行了较深入的研究，出现了各种污染物检测分析方法。主要有秤重法、颗粒计数法、电测法、库尔特法、机械缝隙法、超声波法、光测法及淤积法等，目前在震德公司对液压工作油液的控制检测分析主要有两种，一、质量污染度计数法；二、颗粒污染度计数法。
为了描述和评定液压油液污染的程度，以便对它进行控制，有必要规定出液压油液的污染度等级。目前震德公司采用美国航天工业部nas1638固体颗粒油液污染度等级，如表2所示。该等级是以颗粒浓度为基础，按100ml油液中在给定的5 个颗粒尺寸区间内的最大允许颗粒数划分为14个等级，最清洁的为00级，污染最高的为12级。（震德公司整机出厂液压油液清洁度要求nas1638≤9级）
表2 nas1638污染度分级标准 （100ml液压油液中颗粒）
尺寸 污 染 等 级
范围 00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
(um) 每项100ml油液中所含颗粒的数目
5~15 125 250 500 1000 2000 4000 8000 16000 32000 64000 128000 256000 512000 1024000
15~25 22 44 89 178 356 712 1425 2850 5700 11400 22800 45600 91200 182400
25~50 4 8 16 32 63 126 253 506 1012 2025 4050 8100 16200 32400
50~100 1 2 3 6 11 22 45 90 180 360 720 1440 2880 5760
＞100 0 0 1 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024
3、油液污染检测技术未来展望
随着液压系统日趋先进和复杂，对油液检测技术提出了新的要求。而电子、信息和人工智能等技术的发展，为油液检测技术革新奠定了基础。采用嵌入式油液分析传感器，利用电子及信号处理技术，实现油液污染检测与分析一体化。为确保检测的及时性，基于各种嵌入式油液分析传感器，油液污染在线检测系统是一发展趋势。为适应在现场使用，油液污染检测技术将注重成本低、体积小、质量轻、对环境要求低的要求，向便携式和微型化方向发展。(未完 待续)
作者：周云锋