污染控制原理.ppt

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1、污染控制原理和磨损影响设备使用寿命影响设备使用寿命 的因素的因素腐腐 蚀蚀(20%)陈 旧 淘 汰(15%)意意 外外 事事 故故(15%)失失 去去 效效 用用 机机 械械 磨磨 损损(50%)磨磨 料料 磨磨 损损疲劳磨损疲劳磨损粘粘 着着 磨磨 损损 表表 面面 损损 坏坏(70%)Ref:Dr.E.Rabinowicz,1981测量污染物颗粒尺寸测量污染物颗粒尺寸微米(m)肉眼可以看到的最小黑点 40 m 25 m=0.025 mm 1m=0.00004 英寸 0.001 mm 人的头发 75 m,颗粒 10 m at 100 x(14 m/格)“微米微米”(m)与与“目目数数”对应对

2、应关系关系 目数目数 微米微米 目数目数 微米微米2.5 8000 80 177 5 4000 100 14910 2000 200 7420 840 400 3640 420 800 1550 297 2500 560 250 5000 2.570 210 6250 2 12000 1污染物的来源污染物的来源 固有污染物 内部生成污染物 外界侵入污染物 维修中造成的污染污染物的来源污染物的来源 固有污染物,来自于：液压缸、流体、软管、液压马达、管道、泵、油箱、阀等元件。内部生成污染物 系统组装 系统运转 系统调试 流体变质污染物的来源污染物的来源 外界侵入污染物 油箱通气 液体缸活塞杆密封

3、轴承密封 维修中造成之污染 拆装 油料补充颗粒污染度测定方法颗粒污染度测定方法 铁谱分析法 光谱分析法 重量分析法 不能定量计数颗粒的方法不能定量计数颗粒的方法 铁谱分析法铁谱分析法 优点 提供基本参数。参数值反常 时，表示需要做进一步的精 密测试。局限性 无法检测非铁金属颗粒。（青铜、黄铜、硅土）光谱分析法光谱分析法 优点 验明污染物种类及含量。局限性 无法测污染物颗粒尺寸大 小。5um以上的粒子受仪 器敏感度限制，准确性较 差。重量分析法重量分析法 优点 显示污染物的总重量。局限性 无法测污染物颗粒尺寸大 小。二种油样进行比较时，只有当两种油样的颗粒数 相差悬殊时，才有意义。颗粒污染度测定

4、方法颗粒污染度测定方法 光学显微镜颗粒计数法 自动颗粒计数法 显微镜污染比较法 定量计数颗粒的方法：定量计数颗粒的方法：光学显微镜颗粒计数法光学显微镜颗粒计数法 优点 提供准确颗粒尺寸及颗粒分布 局限性 试样时间较长 自动颗粒计数法自动颗粒计数法 优点 快速、结果重复性好 局限性 无法对颗粒浓度及非颗粒性污染物很敏感：如水、空气、胶质物显微镜污染比较法显微镜污染比较法 优点 在现场能迅速测出系统油液清洁度等级，也可帮助确定污染物种类 局限性 只能提供近似的污染度等级。污染度等级代号污染度等级代号 简便的格式来反映颗粒数 简化的代号 主要表示三种颗粒数的范围:2，4m(c)的颗粒数 5，6m(c

5、)的颗粒数 15，14m(c)的颗粒数ISO4406 污染度代号污染度代号ISO 等级代码等级代码桶中新油污染度等级桶中新油污染度等级 Particle Count SummaryParticleSizeNumber per ml.Greater than sizeRangeCode2 m33,1215 m7,82015 m2,440222018ISO Cleanliness Code:22/20/1844m(c)6m(c)14m(c)使用使用 Pall b b5(c)=1000过滤过滤后的油样后的油样Particle Count SummaryParticleSizeNumber per m

6、l.Greater than sizeRangeCode2 m33,1215 m7,82015 m2,440141311ISO Cleanliness Code:14/13/1185 858541124m(c)6m(c)14m(c)常见的几种油样常见的几种油样桶中的新油PCC 22/20/18 (NAS 11)新安装系统内在的污染物PCC 23/22/20 (NAS 12)常见的几种油样常见的几种油样系统使用常规液压过滤器后的油样PCC 20/18/16 (NAS 10)系统使用间隙保护b3 200过滤器 后 的 油 样 PCC 14/13/11 (NAS 4)磨损机理磨损机理1.磨磨 料料

7、磨磨 损损 -颗粒夹在相邻两活动面之间2.冲蚀冲蚀 磨磨 损损 -颗粒和高流速 3.粘着粘着 磨磨 损损 -金属与金属直接接触（无油膜）4.疲劳疲劳 磨磨 损损 -表面受固体颗粒的反复作用5.腐蚀腐蚀 磨磨 损损 -水和化学品磨损形式磨损形式Dynamic Film Thickness(m)LOAD:0.5-5 mVane sides:5-13 mVan tip:0.5-1 m Piston to bore:5-40 mValve plate to cyl.:0.5-5m1.磨磨 料料 磨磨 损损磨损形式磨损形式Load2.粘着磨损粘着磨损3.冲蚀磨损冲蚀磨损磨损形式磨损形式4.疲劳磨损疲劳磨

8、损Load轴承磨损轴承磨损5m5m10m9m1mDynamicClearanceCage Lubricant Film机械间隙机械间隙受载受载.无运动无运动径向轴承0.5m-100m(受载受载.运动运动)滚子轴承0.5m-100m 消除磨损的链式反应消除磨损的链式反应高效过滤器高效过滤器 99.5%效率效率 普通过滤器普通过滤器 50%效率效率齿轮泵电磁阀阀芯轴承 齿轮泵电磁阀阀芯轴承1st Pass2nd Pass间隙保护过滤的效果间隙保护过滤的效果只有高性能的间隙保护过滤器才能有效控制有害的间隙尺寸颗粒,把磨损降到最底,并最大限度地延长元件和流体的寿命污染物-除了有害颗粒之外，油中的水和空

9、气也 为污染物。8 热交换器泄漏8 密封失效8 潮湿空气的冷凝8 油箱顶盖的配置不当8 温度降低油中水和空气的污染油中水和空气的污染 水污染的来源水污染的来源:水污染的危害水污染的危害:8油变质，如添加剂析出8润滑油膜变簿8加速金属表面疲劳失效8腐蚀8低温产生冷结，淤塞运动元件空气污染的危害空气污染的危害:8产生气泡4系统响应慢，不稳定4流体温度升高4出现气蚀，泵受损4加速油液氧化游离水和溶解水会导致元件失效和油的变质，故水的含量尽可能低于溶解饱和度.常用油的含水饱和度8液压油 :200-400 ppm(0.02-0.04%)8润滑油 :200-750 ppm(0.02-0.075%)8变压器

10、油 :30-50 ppm(0.003%-0.005%)油中水和空气的污染油中水和空气的污染检测水的方法检测水的方法裂解试验(游离水)离心式(游离水)Karl Fischer Titration(游离水和溶解水)蒸馏法(游离水和溶解水)Gear Pump Wear with Water and Particulate(Reduction in Volumetric Efficiency after 30 minutes)Dry Fluid(0-30 m ACFTD)Fluid plus 10,000 ppm water8%33%Vane Pump Wear with Water and Part

11、iculate(Component weight loss-mg)TestDry FluidFluid plus 500 ppm waterOil XOil Y60401302,500Reference:Fluid Power Research Centre,Oklahoma State University泵对水的敏感度泵对水的敏感度ParticlesWaterAcidNeut.No.Fluid Life(Hours)NoneNoneIronIronCopperCopperYesNoYesNoNoYes0.170.900.658.100.8911.203500+3500+3500+40030

12、00100水和金属颗粒对油氧化水和金属颗粒对油氧化的影响的影响含水量含水量轴承寿命比率轴承寿命比率润滑油润滑油:SAE 2025 ppm100 ppm400 ppm2.591.000.52Reference:Timken Company含水量对轴承疲劳寿命含水量对轴承疲劳寿命的影响的影响常见的除水方法常见的除水方法 分离式分离式 只除游离水 离心式离心式 只除游离水.昂贵,维护繁 吸附式吸附式 只除游离水 真空分离式真空分离式 除游离水,溶解水,适合单机及大批量处理 聚集分离式聚集分离式 -除大量游离水除大量游离水HNP 021油液净化机油液净化机HNP021油液净化机能去除100%的游离水和

13、80%的溶解水，还能去除100%的游离气体和80%的溶解气体。除去有害颗粒使油液清洁度最高达到NAS 4级。Q=20LPM真空脱水的功效真空脱水的功效Run Time(min)Initial60135165Water content(ppm)8,6501,240466340Particulate Level22/20/1616/14/1114/13/1114/13/10过滤原理上游支撑层上游支撑层高性能滤材高性能滤材下游支撑层下游支撑层高强度的高强度的金属骨架金属骨架螺旋缠带螺旋缠带高性能滤芯结构高性能滤芯结构渐变孔经滤材渐变孔经滤材与均匀孔经滤材比较与均匀孔经滤材比较FLOW渐变孔经滤材均匀

14、孔经滤材纤维尺寸的重要性纤维尺寸的重要性细纤维的益处细纤维的益处:较高的纳垢容量 较低的压差 较长的使用寿命惰性无机纤维的益处惰性无机纤维的益处:无化学反应 不产生膨胀 不受贮存期的限制滤芯的孔隙固结滤芯的孔隙固结粘结纤维粘结纤维 Less reliability Media migration无粘结纤维无粘结纤维Higher reliability No media migration滤芯的支撑滤芯的支撑Helical WrapResin BondingUpstream SupportDownstream SupportCoreCompressed PleatFatigue Failures

15、有支撑的滤芯无支撑的滤芯过滤精度的定义过滤精度的定义 公称精度Nominal Rating：一个由过滤器制造厂商给定的任意微米值，由于测试结果的重复性差，这种过滤精度已渐渐不使用。绝对精度Absolute Rating：在一定的试验条件下，能通过过滤器的最大球形颗粒直径，代表该过滤器滤芯的最大孔径尺寸。过滤比Filtration Ratio(X（c)：过滤器上游大于某一给定尺寸（X）的颗粒数与下游大于同一尺寸（X）的颗粒数之比。过滤比过滤比Beta(bx(c)过滤比 bx(c)=上游大于尺寸Xm的颗粒数 下游大于尺寸Xm的颗粒数 500590 Pallb 3200_Pallb 3200_Pal

16、lb 3200_Pallb 3200_Pallb 3200_Pallb 3200_Pallb 3200_Pallb 3200_Pallb 3200_1000Particles 3 100Particles 3 b b3=200=21001Particle 3 b b3=1000=10001过滤器的布置过滤器的布置 压力管路过滤器真空滤油机回油管路过滤器旁路过滤器PALL 空气过滤器移动式滤油小车系统清洁度等级的系统清洁度等级的选择标准选择标准 伺服阀ABCDE比例阀ABCDE变量泵ABCDE插装阀 CVCABCDE定量柱塞泵ABCDE叶片泵ABCDE压力/流量控制阀ABCDE电磁阀ABCDE齿轮泵ABCDE确定系统清洁度等级：确定系统清洁度等级：1.在表中找出液压或润滑系统中所选用的元件；2.根据系统的工作压力，在表中找出相应的方框；3.如出现下列情况之一，所选清洁度应向左移一栏：a.该系统对整个生产过程正常运行是至关重要的；.b.高速/重载的工作状况；.c.液压油中含水分；d.系统的寿命要求在七年以上；e.系统失效会导致安全方面的问题。.4.如上述情况同时出现两种或两种以上，清洁度等