液压系统污染控制技术培训教材.doc

Artget第 26 页液压系统污染控制技术培训教材目录1. 液压系统简述1.1 液压系统的基本组成1.2 液压系统的传动介质2. 液压系统的污染物2.1 污染物的定义2.2 污染物的来源2.3 污染物的危害2.4 污染物特征描述2.4.1 固体颗粒2.4.2 水2.4.3 空气3. 液压系统污染物检测分析3.1 污染物成分及其含量的分析3.1.1 光谱分析3.1.2 铁谱分析3.1.3 红外光谱分析3.2 固体颗粒分析3.2.1 油液污染度的表示方法 3.2.2 油液污染度的测定 3.3 水分分析4. 液压系统污染控制4.1 液压系统污染控制要求4.1.1 油液中固体颗粒污染控制要求4.1.2 油液中水分控制要求4.2 液压系统污染控制方法4.2.1 油液中固体颗粒的控制方法4.2.2 油液中水分的控制方法5. 过滤原理与过滤介质5.1 过滤原理5.2 过滤介质6. 污染控制元件的主要性能指标6.1 过滤精度（过滤效率）6.2 纳污容量6.3 压差-流量特性6.4 相关标准的介绍7. 污染控制元件介绍7.1 滤芯7.2 过滤器7.3 过滤设备7.3.1 过滤车7.3.2 体外循环过滤系统8. 污染控制元件的选用8.1 过滤器安装位置的选择8.2 过滤器结构形式的选择8.3 过滤器过滤精度的选择8.4 过滤器通过能力的选择9. 液压系统的污染控制与预防9.1 设计阶段的污染控制9.2 制造安装阶段的污染控制9.3 使用阶段的污染控制9.4 检修阶段的污染控制液压系统污染控制是一项系统工程，首先要求液压系统的使用与维护人员对污染控制的重要性有足够的认识，其次要求其对如何控制，从哪几个环节入手，如何选择过滤器有一定的专业知识。只有充分有效的做好液压系统的污染控制工作，才能保证系统的可靠的运行。尤其在当前高压、大流量、大功率、高精度、高可靠性、自动控制、集成化、节能降噪、低成本是已经成为液压系统的发展趋势。但由于大量污染物的存在，影响了液压系统的可靠运行，所以液压系统的污染控制显得尤为迫切和重要。1. 液压系统简述1.1 液压系统的基本组成液压系统一般由动力元件、控制元件、执行元件、液压介质和辅助元件组成。动力元件将电动机或内燃机所输出的机械能转化为液压介质的液压能；控制元件对液压介质的压力、流量和方向进行控制；执行元件将液压能再转变为机械能，驱动负载实现需要的运动；液压介质是能量转化、传递和控制的媒体；辅助元件为实现液压系统热量平衡、污染平衡、能量储存与释放、介质流通与密封等功能而使用的元件，使液压系统能够正常、安全、可靠地工作。液压系统各组成部分及其作用见表1-1。表1-1 液压系统组成部分及其作用类别元件作用动力元件齿轮泵将电动机或内燃机提供的机械能转换为液压能，输出一定压力和流量的液压介质叶片泵柱塞泵执行元件液压缸将液压能转变为机械能，带动负载作直线运动液压马达将液压能转变为机械能，带动负载作旋转运动摆动马达将液压能转变为机械能，带动负载作往复摆动控制元件压力控制阀控制液压介质的压力流量控制阀控制液压介质的流量方向控制阀控制液压介质的流动方向辅助元件油箱液压介质进出的交换站，使液压介质在系统内循环流动过滤器净化液压介质蓄能器储存能量，并在需要时释放热交换器控制液压系统的温度管路液压介质流动的通道密封件防止液压介质的泄漏，保证压力的建立液压介质石油基液压油传递能量，润滑元件，冷却系统，携带污染合成液压油含水液压液在图1-1中，电动机7驱动液压泵6转动，将电能转换为机械能，液压泵6输出具有一定压力和流量的液压介质，将机械能转换为液压能，液压缸5在液压介质的作用下实现直线运动，将液压能转换为机械能。过滤器3过滤净化液压介质，方向阀4控制液压缸直线运动的方向，安全阀2使系统的压力不会超过设定的上限，保证系统的安全，管路9实现液压介质在所有元件间的流动，液压箱1存储液压介质，液压介质8传递能量、润滑元件、冷却系统，同时将系统内部的污染物携带出来，便于污染物在液压箱中的沉淀或经过过滤器滤除。1.2液压系统的传动介质在液压系统中，液压介质是系统实现能量转换、传递、控制的媒体，也是系统散热、元件润滑的媒体，同时也是污染物携带、传输和清除的载体。因此，液压系统对液压介质有比较高的性能要求，表1-2给出了液压系统对液压介质的性能要求。GB/T7631.2-87对我国液压介质进行了分类，其中常用的液压介质种类见表1-3。在石油基液压油、合成液压油和含水液压液三类液压介质中，石油基液压油在性能与经济性方面占有很大的优势，因而使用最为普遍。但可燃性是石油基液压油的一个薄弱环节，在有抗燃性要求的工作场合，只能使用抗燃的合成液压油和含水液压液。表1-2 液压系统对液压介质的性能要求项目要求备注压缩性压缩性应尽量小很难有某种液压介质能很好地满足左侧所列的所有性能。一般情况下，应根据液压系统的实际需要，有重点地满足左侧所列的部分性能。粘性温度与压力对油液粘度的影响小润滑性对运动副间隙实现充分的润滑安定性对热、氧和水的敏感性小破乳化性液压油中的水很容易沉降分离抗泡沫性循环介质中气泡少防锈性保护金属零件不受气泡和水的腐蚀相容性液压介质与液压系统的其他元件不互相产生有害作用防火性不易燃烧无毒性对系统、环境和人员无毒害作用可清洁性进入液压介质中的污染物能迅速分离表1-3 常用液压介质的种类种类代号组成典型应用石油基液压油L-HH无添加剂的精制矿物油普通机床的低压系统L-HL添加了防锈剂和抗氧化剂的HH低压系统L-HM添加了抗磨剂的HL高、中、低压系统L-HR添加了增粘剂的HL温差大且环境恶劣的低压系统L-HV添加了增粘剂的HM温差大且环境恶劣的高、中、低压系统L-HG添加了防爬剂的HM机床导轨润滑系统难燃液含水液压液L-HFAE水包油乳化液难燃、泄漏严重的液压系统L-HFB油包水乳化液难燃的中压系统L-HFC水-乙二醇难燃、清洁的中、低压系统合成液压油L-HFDR磷酸酯难燃、精密的高压系统2. 液压系统的污染物2.1 污染物的定义液压系统的污染物是指液压介质中存在的一切对系统有危害作用的物质和能量。它包括固体颗粒、水 对于含水液压液来说，水不是其污染物。为便于叙述，以下所说液压介质主要指液压油。、空气、化学物质、微生物、静电、热能、磁场和辐射等。2.2 污染物的来源污染物的来源各不相同，主要是在系统装配、运行、故障维修等过程中产生的。根据其产生的原因总体来说，可分为系统内部残留、内部生成和外部侵入三种。表2-1举例说明了各种污染物的常见来源。表2-1 污染物的常见来源种类来源举例说明固体颗粒系统内部残留制造或装配过程中残留于系统内部的切屑、焊渣、型砂系统内部生成元件运动副间摩擦生成的磨屑、内表面锈蚀生成的锈片系统外部侵入从油箱呼吸口或液压缸活塞杆伸出端进入的尘埃水系统内部残留制造或装配过程中残留于系统内部的水系统内部生成溶解于油液中的水在低温下转化为非溶解水系统外部侵入与油箱液面接触的空气中的水蒸气溶解于油液中冷却器泄漏时，进入油液中的水空气系统内部残留液压系统初始运行时，未将空气排尽系统内部生成溶解在油液中的空气在低压下释放出来系统外部侵入当系统内压力低于大气压时，吸入的空气油箱中的油液搅动剧烈，生成气泡被吸入系统化学物质系统内部残留制造或装配过程中残留于系统内部的溶剂系统内部生成油液气化和分解产生的化学物质系统外部侵入元件或系统维修时进入的表面活性剂微生物系统内部生成在油液含有非溶解水的条件下，滋生和繁殖的霉菌等静电系统内部生成油液高速流动时产生静电热能系统内部生成油液高速流动时产生热量系统外部侵入环境温度过高磁场系统外部侵入环境中有强磁场辐射系统外部侵入环境中有射源2.3污染物的危害污染物对液压系统的危害是十分巨大的。据统计，液压系统75% 以上的故障是由于油液及其污染造成的。固体颗粒是液压系统中最主要的污染物，液压系统污染故障中的三分之二都是由固体颗粒引起的。表2-2给出了各种污染物的危害。表2-2 污染物的危害种类危害举例说明固体颗粒元件的污染磨损磨损元件运动副表面，降低元件工作性能元件的污染卡紧电磁阀间隙进入污染物，使阀动作缓慢或失灵元件的污染堵塞元件的功能性小孔被堵塞，使元件功能失效油液的劣化变质金属颗粒的存在，使油液的酸值迅速升高水腐蚀腐蚀金属表面，生成的锈片进一步污染油液加速油液劣化与金属颗粒同在时，使油液氧化速度急剧加快与添加剂产生作用产生沉淀物、胶质等低温结冰低温时，自由水变成冰粒，堵塞元件的间隙或小孔空气气蚀破坏元件表面降低弹性模量降低油液体积弹性模量，使系统响应缓慢加速油液劣化加速油液氧化变质化学物质腐蚀与水反应形成酸，腐蚀金属表面洗涤将附着于金属表面的污染物洗涤到油液中微生物油液的劣化变质引起油液变质，降低油液润滑性能静电危害安全静电与油蒸气作用可引起爆炸和火灾腐蚀引起元件的电流腐蚀热能改变油液性能降低油液黏度油液的劣化变质加速油液氧化加速元件老化加速密封件老化磁场吸附颗粒将油液中铁磁性颗粒吸附在间隙内，引起磨损和卡紧放射性物质加速油液劣化加速油液的劣化变质2.4 污染物特征的描述液压系统中的污染物既有以物质形式存在的,如固体颗粒、水、空气、化学物质和微生物等，又有以能量形式存在的，如静电、热、磁和辐射等。化学物质主要以其种类和含量来进行污染特征的描述；微生物除了能繁殖与游动外，其污染特征与固体颗粒相近；静电污染一般以电荷电压来描述其特征；热一般以温度的高低来描述其特征；磁一般以磁场强度来进行描述；辐射主要以其种类和能量来进行描述。下面对液压系统的最常见的固体颗粒、水及空气的污染特征作一介绍。2.4.1固体颗粒 描述固体颗粒污染特征的参数主要有颗粒的密度、堆积松散度、沉降性、分散性、迁移性、成块性、硬度、破碎性、尺寸、尺寸分布、浓度、形状等。污染控制经常使用的特征主要有尺寸、尺寸分布和浓度等。颗粒具有不规则的形状，我们如何去描述它的大小、给出它的尺寸呢？为此，人们给出了关于颗粒尺寸的不同定义，在污染控制领域，常用的定义主要有两种，一是颗粒的最大弦长，即用颗粒的最大弦长来描述颗粒的大小，这种定义在显微镜计数法中得到使用；二是用颗粒等效投影面积的直径作为颗粒的尺寸，这种定义自动颗粒计数法中得到使用。图2-1表示了颗粒尺寸的两种不同定义。上述关于颗粒尺寸的定义是不严密的，因为颗粒是三维的，而我们只能测定其在某个投影方向上的最大弦长或等效投影面积的直径，对于单个颗粒来说，这个尺寸随投影方向的不同而不同。但是，上述定义在工程上具有统计的意义，也就是说，在颗粒众多的情况下，我们所得到的各种尺寸颗粒的数量具有相对稳定性，它基本上真实地反映了液压系统中各种颗粒的大小及其数量。不同尺寸的颗粒对液压元件的危害是不一样的，人们常用不同尺寸段的颗粒数所占的比例来描述颗粒的尺寸分布，而使用单位体积油液中不同尺寸段的颗粒数或单位体积油液中固体颗粒的重量来描述颗粒的浓度。2.4.2水 水的污染特征描述主要有水的存在形式及其含量。油液中的水有三种存在形式：溶解水、乳化水及自由水。溶解水是指油液分子间存在的水，其尺寸一般在0.1m以下。乳化水是指高度分散在油液中的水，其尺寸一般在10m以下。自由水是指沉降在油液下部的水，其尺寸一般在100m以上。油液中三种形式的水是能够互相转化的。温度降低、压力下降时，油液中的溶解水会析出，成为乳化水或自由水。温度升高、压力上升时，乳化水和自由水会溶解在油液中，形成溶解水。自由水在剧烈搅动时会形成乳化水。乳化水在长时间静置时会变成自由水。油液中的水含量可以用重量百分比（%w）或体积百分比（%v）表示。在含量较低时常用重量百万分率（ppmw）或体积百万分率（ppmv）表示。2.4.3空气 与水类似，空气的污染特征描述主要有空气的存在形式及其含量。油液中的空气也有三种存在形式：溶解态、乳化态及自由态。溶解态空气是指油液分子间存在的空气，其尺寸较小。乳化态空气是指高度分散在油液中的空气泡。自由态空气是指积聚在液压系统内部高点的空气。油液中三种形式的空气也是能够互相转化的。温度升高、压力下降时，油液中的溶解态空气会析出，成为气泡或自由态空气。温度下降、压力上升时，油液中的气泡和自由态空气会溶解在油液中，形成溶解态空气。油液中的空气含量一般以体积百分比（%v）表示。3. 液压系统的污染物分析3.1 污染物成分及其含量的分析光谱分析、铁谱分析、红外光谱分析是油液污染成分与含量分析的三种常见方法。光谱分析可以检测油液中的元素及其含量；铁谱分析可以检测油液中铁磁性颗粒污染物的成分、大小和数量；红外光谱分析可以对油液中的化合物进行定性和定量分析。3.1.1光谱分析 每种元素的原子具有在受到一定能量激发时发射和吸收特定波长光的特性。利用这一原理，人们发明了原子发射光谱仪和原子吸收光谱仪。在油液污染分析领域中，使用较为普遍的是转盘电极式原子发射光谱仪，图3-1为其工作原理。石墨圆盘2在盛有油液的油样容器1内旋转，油液被带到石墨圆盘2和石墨棒3两电极之间，并被电火花激发。油液中的污染物被激发后发射的光经入口狭缝4射向光栅5，经折射后按不同的波长分开并形成各种谱线。各元素的特定谱线经过出口狭缝6被各个相应的光电倍增管7接收，并转为电流信号。在配置较多数量的光电倍增管时，光谱仪可同时检测多达20种元素的含量（百万分之几）。常用的光谱仪一般只能检测10微米以下的颗粒。近年来检测大颗粒的光谱技术取得一定进展，检测的颗粒尺寸可以提高至30微米以下。3.1.2 铁谱分析 铁谱分析是利用高梯度强磁场将油液中的铁磁性颗粒分离出来，然后进行颗粒含量测定和形貌分析。铁谱仪主要有分析式和直读式两种类型。分析式铁谱仪由制谱仪、铁谱显微镜和光密度计三部分组成。图3-2为制谱仪的工作原理图。油样容器1中的油液被微量泵2吸出，经细管流至倾斜放置的玻璃基片3的上端，油液沿玻璃基片缓慢流动，从玻璃基片下端经导油管5流入废油容器6内。在玻璃基片下面装有一个高磁场强度和梯度的磁铁4。油液沿倾斜的玻璃基片向下流动时，其中的金属颗粒在磁场力作用下按颗粒大小和磁性强弱分别沉积在基片的各个部位，于是制成铁谱片。利用铁谱显微镜可对铁谱片上沉积的颗粒进行观察。借助于标准铁谱 图册，可以鉴别颗粒的种类，如金属、非金属或氧化物等。通过光密度计可以在显微镜下读出铁谱片上某一部位的光密度衰减值，它定量地表示检测部位颗粒覆盖面积的百分数，读数越大表示颗粒数量越多。直读式铁谱仪的工作原理如图3-3所示。油样容器1内的油液被虹吸泵7吸出，经细管2和位于永久磁铁10上方的玻璃沉积管6流入废油容器11。油液中的铁磁性颗粒在磁场作用下沉积在沉积管内壁的不同位置上。由光源9发出的光，经光导纤维束8传输到沉积管的两个固定测点，并由两个光电检测器5测定透过沉积管的光密度，并转换为反映颗粒沉积数量的读数。3.1.3红外光谱分析红外光谱分析的原理是，通过检测各种化合物在红外光谱区的特征吸收峰及吸收的特定波长光线的能量，从而对油液中的化合物进行定性和定量分析。在油液红外分析中，广泛采用傅立叶变换红外光谱仪（FT-IR），它由红外光源、干涉仪和检测器三部分组成。油样池内油液中的化合物选择性地吸收与其化学键能量相当的特定波长的红外光线，透过油样池的红外光线用红外检测器进行测量，检测数据由计算机系统完成数据存贮和傅立叶变换。在油液红外分析中，与油液劣化和污染有关的油液性质常用以下参数表征：氧化、硝化、硫酸盐、羧酸盐、抗磨剂水平、抗氧剂水平、多元醇酯降解、燃料稀释、水污染、乙二醇污染和积碳污染等。表6-3为矿物油红外光谱分析的表征参数与相应的特征吸收峰的峰位（波数）。表3-1 矿物油的红外光谱特征参数特征吸收波数/cm-1氧化17251670 (1720)氧化/硫酸盐13001000 (1150)硝化1630硝化/羧酸盐16501538硫酸盐640590 (610)抗磨剂损耗700650燃料稀释830790, 780760水（氢氧基）36503150乙二醇11201010积碳380019803.2 固体颗粒分析3.2.1油液污染度的表示方法 通常意义下的油液污染度是指单位体积油液中固体颗粒污染物的含量。油液污染度的表示方法很多，常见的有质量污染度和颗粒污染度两种表示方法。质量污染度是指单位体积油液中所含的固体颗粒污染物质量，单位一般为mg/L。颗粒污染度是指单位体积油液中所含的各种尺寸固体颗粒污染物数量。ISO 4406、NAS 1638、SAE 749D等三项国际、国外标准分别规定了油液颗粒污染度等级。（1）ISO 4406固体颗粒污染等级代号法 ISO 4406国际标准采用三个代码表示油液固体颗粒污染度等级，三个代码间用斜线隔开。从左向右的三个代码依次表示每毫升油液中尺寸大于等于4、6、 14m（c）文中颗粒尺寸的表示方法有两种：一为m （c），表示颗粒尺寸是采用按照ISO11171标定的自动颗粒计数器测定的；二为m，表示颗粒尺寸是采用按照ISO4402标定的自动颗粒计数器测定的。）的颗粒数范围。例如，颗粒污染度等级22/18/13表示，在每毫升油液中，尺寸大于等于4m（c）的颗粒数为（20000，40000）个，尺寸大于等于6m（c）的颗粒数为（1300，2500）个，尺寸大于等于14m（c）的颗粒数为（40，80）个。代码所代表的颗粒浓度见表3-2。我国等同采用ISO 4406的国家标准为GB/T 14039。表3-2 ISO 4406污染度等级代码代码每毫升颗粒数代码每毫升颗粒数大于小于等于大于小于等于28250000014801602813000002500000134080276400001300000122040263200006400001110202516000032000010510248000016000092.5523400008000081.32.522200004000070.641.321100002000060.320.642050001000050.160.32192500500040.080.16181300250030.040.0817640130020.020.041632064010.010.0215160320000.01（2）NAS 1638油液固体颗粒污染度等级 NAS1638污染度标准是美国航天学会在1964年提出的，在我国NAS1638标准得到了广泛的应用。它将油液中的颗粒分为515、1525、2550、50100和大于100m等5个尺寸段，按100 mL油液中上述尺寸段中颗粒数的多少确定油液的污染度等级。标准给出了14个污染度等级，见表3-3。各污染度等级间具有倍数的关系，按此规律可以将污染度等级外延。表3-3 NAS 1638污染度等级（100mL油液中的颗粒数）污染度等级颗粒尺寸范围515m1525m2550m50100m100m0012522410025044820150089163121000178326132000356631124400071212622458000142525345861600028505069016732000570010121803286400011400202536064912800022800405072012810256000456008100144025811512000912001620028805121210240001824003240057601024例如，100ml样液的颗粒计数结果如下：颗粒尺寸（m）颗粒数NAS等级5156000081525100008255020008501001807100 307 以上样液的污染度定为NAS8级。（3）SAE 749D油液固体颗粒污染度等级 SAE 749D标准在我国电力行业等工业部门得到了广泛的应用。它将油液中的颗粒分为510、1025、2550、50100和大于100m等5个尺寸段，按100 mL油液中上述尺寸段中颗粒数的多少确定油液的污染度等级，见表3-4。标准给出了7个污染度等级。表3-4 SAE 749D污染度等级（100mL油液中的颗粒数）污染度等级颗粒尺寸范围510m1025m2550m50100m100m0270067093161146001340210263297002680350565324000536078011011432000107001510225215870002140031304304161280004200065001000923.2.2油液污染度的测定 质量污染度的测定是利用微孔滤膜将一定体积的油液过滤，称取微孔滤膜过滤前后的质量，滤膜的质量差与过滤油液的体积之比便为油液的质量污染度。国际标准ISO 4405规定了油液质量污染度的测定方法和步骤。颗粒污染度的测定有显微镜计数法、自动颗粒计数器计数法两种定量方法，此外还有显微镜比较法、滤网堵塞法两种半定量方法。（1）显微镜计数法 显微镜计数法是利用微孔滤膜将一定体积的油液过滤，油液中的颗粒收集于滤膜的表面上，然后将滤膜制成试片，在光学显微镜下对试片上的颗粒进行人工计数，从而计算出油液的颗粒污染度。ISO 4407规定了显微镜计数法的操作方法与步骤。（2）自动颗粒计数器计数法 采用遮光原理和激光光源的自动颗粒计数器是油液颗粒污染度测定的主要仪器。其工作原理是让被测试油液通过一面积狭小的透明传感区，激光光源发出的激光沿与油液流向垂直的方向透过传感区，透过传感区的光信号由光电二极管转换为电信号。若油液中有一个颗粒通过，则光源发出的激光有一部分被该颗粒遮挡，使光电二极管接收到的光量减弱，于是产生一个电脉冲。电脉冲的幅度与颗粒的投影面积成正比，即与颗粒的大小成正比，电脉冲的数量即为颗粒的数量。自动颗粒计数器必须经过标定后才能使用。ISO 11171详细规定了自动颗粒计数器的标定方法和步骤。需要注意的是，油液中的水分与气泡会影响自动颗粒计数器固体颗粒计数的准确性，计数时需注意消除二者的影响。目前，中国市场上出现的自动颗粒计数器主要有在线式、便携式和实验室使用等三种类型，国外生产厂家主要有美国太平洋科学仪器公司、Klotz、Vikcers、Pall、Hydac公司等。（3）显微镜比较法 显微镜比较法也是先将油液进行过滤，再将过滤油液的滤膜制成能在显微镜下观察的试片，然后在显微镜同一视场下对试片与不同污染度等级的标准样片分别进行比较。当试片与标准样片上的颗粒分布基本一致时，标准样片的污染度等级即为被试油液的污染度等级。（4）滤网堵塞法 滤网堵塞法是将污染油液通过一标准滤网，随着颗粒在滤网上的不断堵塞，通过滤网油液的流量-压降关系将发生相应的变化。当滤网上、下游的压差一定时，通过滤网的流量将减小；当通过滤网的流量一定时，通过滤网的压降将增大。通过滤网油液的流量-压降关系与油液的污染度之间存在着一定的关系，据此可以测定出油液的污染度等级。上述各种测试方法的主要优、缺点见表3-5。表3-5 污染度各种测试方法的比较测定方法优点缺点质量污染度质量测定法设备简单、便宜 操作较费时，不能给出颗粒的尺寸分布数量污染度显微镜计数法设备简单、便宜，能给出颗粒的尺寸分布操作费时自动颗粒计数法操作简便、迅速，能给出颗粒的尺寸分布设备昂贵显微镜比较法设备简单、便宜半定量，不能给出颗粒的尺寸分布滤网堵塞法操作简便、迅速半定量，设备昂贵3.3 水分的测定蒸馏法与卡尔-费休法是油液中水分测量的两种主要方法。此外还有红外光谱法等。蒸馏法是在一定体积的油液中加入一定体积的溶剂。混合均匀后在一定的温度下蒸馏。油液中的非溶解水（包括乳化水和自由水）随溶剂一起被蒸馏出来，再经冷却形成水滴被收集起来，根据收集水的体积计算出油液中水的含量。蒸馏法测水仪器简单，测量灵敏度较低，一般能测定300ppmv以上的含水量。GB/T 260给出了蒸馏法测水的详细步骤。卡尔-费休法分为滴定法与电量法两种。这两种方法都需要使用卡氏试剂。卡氏试剂中含有碘和二氧化硫，在水的作用下，碘和二氧化硫发生氧化反应，并产生电流。卡氏滴定法根据卡氏试剂的消耗量计算出油液中水的含量。卡氏电量法根据氧化反应过程中产生电流的多少测定油液中水的含量。卡尔-费休法测定的水为油液中的总水（包括溶解水、乳化水和自由水）。测量灵敏度较高，一般在油液中含有微量水分的情况下使用。红外光谱法是利用水对红外光谱的吸收原理而进行含水量测定的，其测定的是油液中的总水。爆声测量法是利用油液中的水在高温下汽化爆裂产生的声响大小测定油液中的含水量，其测定的是油液中的非溶解水。4. 液压系统污染控制4.1 液压系统污染控制要求4.1.1 油液中固体颗粒污染控制要求有研究资料表明，机械设备的功能失效50%归于磨损，而磨损主要是由于系统内的固体颗粒污染物造成的。另有统计资料表明，液压及润滑元件失效70%85%归因于油液污染，美国Massachusetts技术学院的一项统计资料表明，修理机械磨损的费用约占全美国总产值的6%7%（2700亿美元），而液压及润滑系统的故障有75%以上是由于油液中固体颗粒的污染造成的，经常看到因杂质颗粒卡死阀芯、堵塞节流孔、破损密封件引起外漏，从而导致停产维修的报道。5m左右的颗粒是卡死阀芯、堵塞节流孔（既使是局部堵塞），在系统内产生沉积的主要原因，而15m以上的颗粒将导致堵塞节流孔和加速元件磨损。因此，要想维持系统的正常运行，必须严格控制系统的油液污染程度，特别是要严格控制油液中所含固体颗粒污染物的浓度。导致阀芯和柱塞卡死的最大威胁被认为是接近阀芯和柱塞径向间隙尺寸的固体颗粒。要想最大限度地延长元件和流体的寿命就必须滤除与间隙尺寸相近的颗粒，把磨损降低到最低点。表4-1列出了典型元件的工作间隙。表4-1典型元件的工作间隙齿轮泵齿尖至泵壁0.55m比例阀16m齿轮泵齿至侧板0.55m方向控制阀28m叶片泵叶尖至泵壁0.51m滚动轴承0.11m叶片泵叶片侧隙513m滑动轴承0.5100m柱塞泵柱塞514m静压轴承125m柱塞泵阀板0.55m齿轮0.11m伺服阀芯轴14m动力油封0.050.5m注意，工作间隙不等于机械间隙，工作间隙随负荷、速度、粘度而变化。液压系统的污染控制要求主要是依据系统中液压元件对固体颗粒污染的敏感性，工作可靠性和系统寿命及性能来决定。这些控制规范是对实际液压系统的污染状况和使用情况作广泛调查和测试分析的基础上作出的。美太平洋科仪公司H/AC分部在七十年代对液压元件和系统的污染度进行了广泛的调研，总结了各工业部门液压装置与系统的污染度等级参考指南，其主要内容如下：表4.2 液压元件的污染控制要求液 压元 件军用飞机、导弹和试验室用伺服阀，导弹和军用飞机液压泵飞船、飞机用伺服阀，宇宙飞船液压泵，高要求比例阀比例阀，机床滑阀，民用飞机液压泵齿轮泵、叶片泵，一般滑阀，机床用液压泵和马达及液压缸柱塞泵，重机设备用液压元件ISO440613/1014/1115/1216/1317/14NAS163845678表4.3液压系统的污染控制要求 液压系统飞机、导弹试验台、试验室的液压系统，飞机制动系统气轮机润滑系统，导弹和飞机飞行控制系统每高性能伺服控制系统数控机床和新出厂的机床液压系统，飞机液压系统气轮机和舰船液压系统，调速控制器液压系统，专用飞机液压系统，枪炮液压系统弹射装置和一般工程机械液压系统，中压液压系统低压重工业液压系统，绞车和起货机系统大间隙低压液压系统ISO440613/1014/1115/1216/1317/14（1819）/（1516）（2021）/（1718）NAS16384567891011124.1.2 油液中水分控制要求油液中水分的污染主要来源于热交换器泄漏、密封失效、潮湿空气的冷凝、油箱顶盖的配置不当、温度降低，溶解水析出变为游离水。水分在油液中的存在形式主要有游离水（乳化或水滴）、溶解水、悬乳水。温度对油液中水分存在形式有影响，当系统温度降低时，溶解水会析出变为游离水，为了降低游离水对系统的危害，要尽可能的把油液含水量控制在饱和曲线以下，见图4-1。图4-1几种常用油的含水饱和度 液压油：200400ppm 润滑油：200750ppm 变压器油：3050ppm 4.2 液压系统污染控制方法4.2.1 油液中固体颗粒的控制方法液压系统（包括润滑系统），由于外界不断侵入系统，内部又不断产生固体颗粒污染物。因此说液压系统的污染是不可避免的，但污染是可以控制的，这种控制最主要的是采用过滤器净化系统的油液，使油液的清洁度控制到系统可允许的程度。虽然，净化油液的方法除过滤外，还有离心、聚结、静电、磁性吸附等，但过滤仍是当前最广泛的油液净化方法。根据液压系统污染物的来源不同，可采取不同的控制措施：表4-4性质污染源控制措施外部侵入更换元件对元件有清洁度要求补新油对油液预先过滤或使用过滤车加油通气口加装空气呼吸过滤器环境加强现场维护内部产生组装时携带组装前有清洁度要求，组装后仔细清洗到一定的清洁标准管道滞留避免易滞留颗粒的设计元件磨损安装合适的过滤器防止连锁磨损内部残留加工装配要求装配过程中注意清洁好内部杂质过滤器的工作原理是通过过滤材料将液流中的污物颗粒直接阻截在过滤材料中，其特点是液流中的颗粒不偏离流束，而是被阻挡在滤材表面或内部通道缩口处。过滤器承担污染控制的任务主要有三个方面：（1）在系统 投入使用前，用它来清洗整个液压系统（俗称系统串油）；（2）在系统投运中，用它来滤除系统油液中污物，以维持系统的油液清洁度在允许的污染等级之内；（3）在系统换油和补充油液时，用它来对注入新油进行过滤。4.2.2 油液中水分的控制方法液压系统中常用的除水方法有：沉降法、离心法、吸附法、真空法、聚结分离法。沉降法：使用沉降槽，使水分和杂质在静止状态下慢慢沉入槽底，然后用浮动吸入管从上部将油吸出，主要除去油中的游离水。离心法：利用油和水以及油中杂质的比重不同，靠机械的高速离心力使它们进行分离。主要去除油中的游离水和机械杂质。吸附法：主要是指利用一种少孔质的表面水凝胶化的丙烯纤维作为吸水剂，做成筒状滤芯安装于油液系统中。由于该材料有比较强的亲水作用，所以随着过滤时间的增加，本身体积逐渐膨胀，逐渐堵塞油路，此时需要及时更换吸水滤芯。本方法主要去处游离水。真空法：主要指真空蒸馏，通过扩散分离过程来去除油中水分。先将脏油输入到加热箱内预热，然后将加热后的热油引入到一个真空箱内进行蒸发，这样，水、气体和易溶物被蒸发掉，得到脱水后的洁净油。主要去除油液中的游离水和溶解水。聚结分离法：聚结原理就是使脏油先通过一级滤芯，在那里利用纤维的亲水性进行破乳聚结，使不易沉淀和分离的悬浮水聚结成易于沉淀和分离的游离水，并在层流条件下沉降下来。在流动过程中未被沉降的水，可再经过疏水的第二级分离网，以达到油水分离的目的。本方法对汽油、煤油、柴油等燃料有使用效果最佳，并可在炼油厂的精炼设备中，代替真空脱水装置使用。表4-5 各种污染控制方法的优缺点方法优点缺点沉降法方法简单、成本较低。占用大量的沉降槽、时间长、效率低、处理效果一般离心法占地面积比沉降槽小得多，处理迅速。能耗大、噪音大，处理能力随着油液中水份含量的降低而下降，为了去除油液中最后所生的少量水分需要经过多次的离心分离。吸附法结构简单，使用方便。需要经常更换吸水滤芯，脱水效果一般，膨胀后纤维易脱落造成污染。真空法没有高速运动的机械部件，噪声相对于离心法小得多。可设计成自动化程度高、操作方便、劳动强度低的设备。处理油液的范围广，效果较好。能耗高，体积大。聚结分离法没有机械运动部件，结构简单，成本低，只需很小的油液压力就可通过设备，能耗低。材料使用寿命长。一般带有固液分离材料可同时有效去除油液中的固体杂质。一般用于燃油，对于润滑油等粘度较大的油液效果不佳。5. 过滤原理与过滤介质过滤就是利用多孔隙的可透性的介质滤除悬浮在油液中的固体颗粒污染物。5.1 过滤原理 过滤介质对液流中颗粒污染物的滤除作用可归纳为两种主要机制，即直接阻截和吸附作用。直接阻截的特点是液流中的颗粒不偏离流束，直接被阻挡在过滤介质表面孔口或介质内部通道缩口处。吸附作用的特点是油液中的颗粒在流经过滤介质时由于各种力的作用偏离流束，并在表面力（静电力或分子吸附力等）的作用下吸附在通道内壁，对于纤维介质即吸附在纤维表面。5.2 过滤介质图5-1 表面型过滤介质过滤原理液流方向过滤介质表面孔按照结构和过滤原理，过滤介质可分为表面型和深度型两大类。表面型过滤介质时靠介质表面的孔口阻截液流中的颗粒。属于这一类型的过滤介质有金属网式、线隙式和片式等过滤元件。表面型过滤介质通孔的大小一般是均匀的，凡尺寸大于介质孔口的颗粒均被截留在介质靠上有油液一侧的表面，而小于介质孔口的颗粒则随液流通过介质，因此，全部过滤作用都是由过滤介质的一个表面来实现的。油流方向表面孔内部缩口孔壁静止区图5-2深度型过滤介质过滤原理深度型过滤介质为多孔材料，如滤纸和无纺布等。这类介质内有无数曲折迂回的通道，从介质的一面贯穿到另一面，并且每一通道中有许多狭窄的孔口，当油液流经过滤介质时，大颗粒污染物被阻截在介质表面孔口或介质内部通道的缩口处；小颗粒污染物流经通道时，有些被吸附在通道内壁或粘附在纤维表面，而有些则沉积在通道内空穴的液流静止区。因而深度型过滤介质的过滤机制既有直接阻截，又有吸附作用，过滤介质对颗粒的滤除过程发生在介质整个深度范围内。表面型滤材由于过滤机制比较单一，主要是直接阻截，因此其纳污容量较小，但经过反向冲洗，介质表面的颗粒容易清除干净，所以可以反复使用。受工艺限制，一般使用表面型滤材的滤芯，其过滤精度很难达到25m以上。深度型滤材纳污容量要大得多，但介质内部的污染物很难清除，一般只能一次性使用。但是其过滤精度可以做得很高，可以比较容易地达到m。这一点对于表面型滤材来说是不可能的。因此，在对系统油液要求比较高的液压和润滑系统中，均采用深度型滤材的滤芯作为过滤元件。目前广泛使用的深度型滤材主要为超细玻璃纤维材料，相比较于原来使用的植物纤维滤材，具有纤维丝径细，过滤精度高，稳定性好，不易脱落纤维且耐热和耐酸碱等优点，基本上已经完全取代了植物纤维。6. 污染控制元件的主要性能指标6.1 过滤精度过滤器的作用是滤除油液中的颗粒污染物。过滤精度是指过滤器（滤芯）能够有效滤除的最小颗粒污染物的尺寸。它反映了过滤器对某些尺寸颗粒污染物控制的有效性，具有过滤效率与颗粒尺寸两方面的含义，是过滤器的重要性能参数之一。表6-1 过滤精度的表示方法过滤精度含义名义过滤精度 美国军用标准MIL-F5504A把名义过滤精度为10微米的过滤器定义为：在过滤器的上游加入一定高浓度的空气滤清器细试验粉末，该过滤器能滤除10微米以上颗粒污染物重量的98% 美国流体动力学会对名义过滤精度的定义为：一个由过滤器制造厂给定的微米值绝对过滤精度 能够通过过滤器的最大球形颗粒的直径，以微米表示用过滤比定义的过滤精度滤芯所能有效捕获(100)的最小颗粒尺寸()，以微米表示。其中过滤比为过滤器上、下游大于等于某一给定尺寸x的颗粒污染物数量之比。由于人们对过滤精度中的有效性规定还不统一，这就造成了各种各样过滤精度的出现。表6-1给出了三种比较有影响的过滤精度的表示方法。由上表可见，名义过滤精度的含义较多，不能确切地表示过滤器的过滤性能，而且这种评定方法是在污染物浓度很高的条件下进行的，与过滤器实际工作条件相差很大，所以评定的结果并不能确切反映过滤器的实际性能，且重复性较差，所以名义过滤精度的概念并没有得到广泛的应用。绝对过滤精度也是在一定条件下测定的。将一定容积的含有各种尺寸的球形颗粒（一般为玻璃珠或乳胶球）的液体通过被试的过滤器，收集过滤后的液体，然后用微孔滤膜过滤。在显微镜下观察微孔滤膜上被截留的颗粒，其中最大颗粒的直径就是过滤元件的绝对过滤精度。绝对精度基本上能够反映过滤材料的最大孔口尺寸，即过滤器能够滤除和控制的最小颗粒尺寸，对于实施污染控制有实际的意义。但是绝对过滤精度的定义是在自动颗粒计数器尚未普遍使用的时期定义的，其采用的显微镜确定方法在实际操作过程存在比较大的不确定性，如采样过程和采样器皿都易造成污染，而且显微镜方法对于操作人员的要求较高，主观因素很大。而且实际油液中的固体颗粒物一般都不是球形的，形状很不规则，所以长度尺寸大于绝对精度的扁长形颗粒有可能通过介质到达下游，而且绝对过滤精度也反映不出过滤器对不同尺寸颗粒的滤除能力。所以绝对过滤精度也不能很好地反映过滤器对油液中真实污染物的过滤能力。近年来，随着颗粒计数水平的提高，自动颗粒计数器越来越广泛地应用于污染控制系统，目前普遍在用过滤比值来定义过滤器的过滤精度。只有过滤比能完全、清楚地表达过滤精度的含义。如油液流经某过滤器时，对于5m的颗粒，其上游的颗粒浓度与下游的颗粒浓度之比（即过滤比5）不小于100，我们就称其过滤精度达到5m，以5100表示。这样的定义可以比较明确地反映过滤器在实际工况下的过滤能力。过滤比是指过滤器上游油液单位体积中大于某一给定尺寸的颗粒数与下游油液单位体积内大于同一尺寸的颗粒数之比，用表示，即：x式中，x对于某一颗粒尺寸x（m）的过滤比； u单位体积上游油液中大于尺寸x的颗粒数； d单位体积下游油液中大于尺寸x的颗粒数； 目前，值已被国际上普遍采用作为评定过滤器过滤精度的性能指标。过滤效率的定义是被过滤器滤除的污染物数量与加入到过滤器上游的污染物数量之比，具体公式如下： 100%式中 过滤效率； 在过滤器上游加入的污染物总量在过滤器下游收集到的污染物总量污染物的量可