一文秒懂润滑及液压系统的污染控制方法
本文由蒋良君在贺石中老师书籍《油液监测与智能诊断》[1]中“ 3.4 润滑及液压系统的污染控制及方法”的基础上补充了部分图文（※）
摘要：本文对润滑及液压系统中油液的污染控制从四个方面进行介绍，即建立目标清洁度、污染预防、油液的净化处理和油液污染度的离线检测与实时监测。
润滑及液压系统在工作时，外界的污染物会不断浸入系统，而系统内部也会不断地产生污染物。颗粒污染的危害已引起世界各国的高度重视，大量实践表明：只要控制液压和润滑系统的污染度，就能保证液体工作介质在清洁度方面的质量，预防类似磨料磨损这样有害类型的机械磨损发生，从而可以延长设备的使用寿命。根据美国Noria公司的试验和统计，降低齿轮油的污染度，可以将齿轮箱的寿命提高3~5倍。
润滑油或液压油在一个使用周期后，往往各种理化指标都还正常，只是污染度超标。经过精细净化后，润滑油液的使用周期可得到延长，再“服役”一个或若干个周期都是可能的，由此可节约大量的油液使用资金。监测油液污染度的目的也就是对油液进行污染控制，采取各种措施以保证油液必需的清洁度。
润滑及液压系统中油液的污染控制一般分为四步，即建立目标清洁度、污染预防、油液的净化处理和油液污染度离线检测与实时监测。通过这些控制措施和方法，可以使油液的污染度保持在设备运行要求的范围内，从而延长润滑油的使用周期和设备的使用寿命。
一、建立目标清洁度
建立目标清洁度是润滑污染控制的一个关键步骤。目标清洁度的确定要综合考虑设备特征，如机械摩擦副间隙、颗粒污染的敏感性和压力，设备和润滑油寿命延长的期望值，以及达到维持目标清洁度所需的成本等。
JB/T10607-2006《液压系统工作介质使用规范》推荐了不同系统和元件使用油液的污染度等级，见表1。
值得指出的是，目标清洁度不是用于油液监测机器和润滑剂失效的极限值。通常，润滑油的污染度超过目标清洁度并不影响设备的正常操作，更不会立即造成设备故障。例如，一个液压系统的目标清洁度定为—/14/11，当污染度超出目标清洁度达到—/16/13时，该液压系统仍然运转正常。但是，污染度超过目标清洁度意味着出现了以下三种情况。
1）某个环节的污染控制出了问题。如果及时纠正，系统将可以恢复到原来的最佳状态。换言之，一个尚处在萌芽状态的故障，在尚未对设备和润滑油造成任何危害之前就被发现和消除，这就是主动性润滑维修的精髓。
2）如果继续在超过目标清洁度的状态下运行，则该系统将达不到在目标清洁度设定下的期望寿命值。
3）如果数量增加的颗粒是金属磨损颗粒，则意味着机器出现了不正常磨损。
因此，建立目标清洁度主要用于主动性润滑状态控制和机械磨损监测，通过始终保持油液高度清洁和及时了解磨损状态来达到设备的高可靠性运转的目的。
二、污染预防
设备润滑及液压系统的污染来源（见图1）可以说是全方位的，如油液储存污染、油箱加油污染、系统内部磨损污染、油液氧化污染，以及外界污染物的侵入污染等，都对润滑油产生严重的侵蚀作用，缩短其使用寿命。污染控制的关键在于污染预防，从源头上解决污染问题。
污染预防法可以从新油储存及使用、维护及维修和密封件的维护、污染控制等几个方面来进行。
图1 设备润滑及液压系统的污染来源
2.1新油储存、使用及维护
实施污染控制的第一步就是防止新润滑油在加入设备前受到污染。有调查表明，阻止污染物进入油液中的成本仅为其进入油液后所造成损失的1/10，做好新油储存和使用过程的污染防范，可以避免很多故障的发生。为此需要做到以下几点。
(1)加强新油验收管理。进入设备的新油清洁度应优于或等同于该设备润滑油的目标清洁度，因此在油液验收时，应注意检测新油的清洁度是否符合设备用油要求。
(2)加强储存和使用管理。润滑油储存的环境应保持高度清洁（图2），工作介质应贮存在密闭容器内， 放置在干燥通风并远离火源的场所，贮存工作介质的最高环境温度不得超过45C。
图2 润滑油储存的环境
(3)在被注入机器前应确保储存的润滑油满足要求的清洁度，否则应对油液进行过滤净化处理。
(4)保证加油工具的干净无污染。加油工具使用完后，应盖好盖帽，分类存放在干燥的密闭空间中，避免被外界的固体颗粒污染。
(5)工作介质的维护。工作介质的维护就是要控 制液压系统运行中工作介质的污染和变质， 液压系统污染源来自 多方面，重视系统维护并采取必要措施控 制污染能有效延长工作介质的使用寿命。一般应考虑在以下方面采取措施：
a）油箱应保持密封：
b）避免工作中的外漏油液或检修过程中的脏油直接进入系统：
c）杜绝与工作介质不相容的溶剂或介质进入系统；
d）定期检查；
e）按照液压系统使用要求， 定期或根据过滤器的压差报警信号更换过滤器的滤芯。 除非滤芯上有明确说明，否则滤芯不可冲洗后重复使用。
2.2维护及维修
在日常的设备使用、维修中，也要注意减少系统污染。尤其在设备检修时，不要造成污染，这就要求在检修时处处小心，做到以下几点。
1）元件、管道装拆时，将油口包住，防止污染物进入。
2）换上的元件安装前应是清洁的。
3）大修后，内部应被彻底地冲洗，油液应达到目标清洁度。
4）加入新油时应采取过滤等措施。
不少设备检修人员对系统污染认识不足，施工中元件乱摆乱放，拆下的管道、元件也不包口，造成施工中新的污染。针对这些问题，一定要加强指导和监督，尽力避免。
2.3密封件的维护
在日常的设备运行维护中，还要注意检查机器内部各密封部位，杂质可能会从密封不良部位进入系统，而各类泵吸入管和轴密封等低于大气压的地方还会漏进气体。
对于液压杆类的轴类零件，密封一般都包括三道密封，如图3所示。
图3 轴类零件密封
应使用高性能密封件，以防污染。与此同时，污染同样会造成密封件过快损伤，导致在用油的渗漏。图4所示为烟草行业使用的包装机推杆机构的渗漏问题，都是因烟丝对在用油的污染而引发的。对密封不良的部位，要及时处理或更换。如空气滤清器要完好、有效，油箱上的注油口，不用时要密封好，吸油管和回油管通过油箱处，也要密封好。
图4 烟草机械推杆机构污染导致油液渗漏
2.4污染控制※
工作介质的污染是导致液压系统故障的主要原因，实施污染控制就是使液压系统的工作介质达到要求的可接受污染度等级， 是提高液压系统工作可靠性和延长元件使用寿命的重要途径之一。 因此建议对液压系统和工作介质采取以下污染控制措施：
(1)应保证在清洁的环境中进行系统装配， 受污染的元件在装入系统前应清洗干净：
(2)系统组装前应对管路和油箱进行清洗（包括酸洗和表 面处理）；
(3)系统组装后应对油箱、 管道、 阀块、 液压元件进行循环冲洗和过滤；
(4)加入系统的工作介质应过滤（包括新购的工作介质）:
(5)油箱应采取密封措施并安装空气滤清器， 防止外部污染物侵入系统：
(6)应对液压元件的油封或防尘圈等外露密封件采取保护措施， 以避免因密封件的损坏导致外部污；
(7)染物进入元件和系统：
(8)保持工作环境和工具的清洁， 彻底清除与工作介质不相容的清洗液和脱脂剂；
(9)系统维修后应对工作介质循环过滤， 并清洗整个系统；
(10)系统工作初期应通过专门装置排放空气， 防止空气混入工作介质；
(11)过滤净化， 滤除系统及元件工作中产生的污染颗粒；
(12)控制高温， 防止高温使工作介质老化析出污染物。
三、油液的净化处理
3.1过滤※
(1)为防止外界污染物侵入油箱， 应在油箱通气口安装空气滤清器，对进入油箱的空气进行过滤。
(2)为保证系统及系统各元件对工作介质的污染度要求， 应根据需要在吸油管路、 回油管路和关键元件之前安装不同性能的过滤器。
(3)在为系统补充工作介质时， 应使用过滤装置（或滤油机）对补充的工作介质进行过滤，即使是新油也应过滤后加注。
(4)为减小系统过滤器的负荷，维持工作介质的清洁度，可在液压系统内设置旁路循环过滤装置（如图5），该装置独立于主系统外，并可用于为液压系统补充工作介质时的过滤。
(5)当工作介质的含水量超过规定指标时， 应使用集过滤、 聚结、 分离功能于一体的过滤脱水装置，或使用其他方法清除工作介质中的水分。
图5 滤油机
3.2选择油液净化方法
针对不同的污染物，根据不同的油液净化要求，可采用不同的净化方法。这些方法包括过滤、离心、聚结、静电、磁性、真空和吸附等方法，见表2。
表2 油液净化方法
3.3选择滤器的过滤精度
过滤器的精度一般分为四级。
(1)粗滤器：能过滤的颗粒度为≥100µm。
(2)普通滤器：能过滤的颗粒度为10µm。
(3)精滤器：能过滤的颗粒度为1～10µm。
(4)特精滤器：能过滤的颗粒度为0.5～1µm。
过滤精度是选择滤油器时第一个重要的参数，它决定着系统油液污染度水平的高低。一般来说滤油器精度越高，则系统的污染度等级也就越低。但是到目前为止，尚没有滤油器精度与油液污染度水平的对应关系，问题太复杂，因为无论是表面型还是深度型滤油器都没有可能100%地将大于该精度尺寸的颗粒截住，都有穿过网孔的机会，而随着堵截量的增大，以及系统压力流量的波动，又不同程度地将污物释放到滤油器的下游，所以过滤精度也是个不断变化的参数。当前对于较高精度的系统应选择不低于5µm精度的滤油器。表3是工业液压系统推荐的清洁度和过滤精度。
表3 推荐的清洁度和过滤精度
3.4选择过滤比
过滤比是评定滤油机过滤精度的另一个重要指标，是反映过滤器对不同尺寸固体颗粒的过滤能力，用β、表示。过滤比β的定义是滤油器上游加入的某一尺寸的污染粒子数除以下游仍存在的该尺寸的粒子数，即：βχ=（过滤前＞χμm的粒子数）÷（过滤前＞χμm的粒子数）
例如：当βx=1时，无任何效果；当βx=2时，过滤效率达到50%；当βx=75时，过滤效率达到98%；当β=1000时，过滤效率达到99.99%。
βχ值能够准确地描述过滤器的过滤能力，得到了世界上的广泛承认和推广。目前，我国国家标准GB/T26114-2024《液体过滤用过滤器通用技术规范》中，已将βχ作为过滤器精度的评价指标。而原来所谓的名义精度等是没有考虑过滤尺寸和过滤效率的，也是不准确的，必然要被逐渐淘汰。一个优质的过滤器，通常在技术指标上都会提供过滤精度与过滤效率的曲线，那么最高的过滤效率下对应的过滤精度，通常被认为是绝对过滤精度。
但是，现在使用的国产滤油器甚至国外的部分滤油器，仍然很少在性能指标中标有βx值，部分滤油器标注的过滤精度实际上是名义精度，这就造成一个错觉。在不少系统就发现，虽然名义过滤精度很高，但实际上系统还是很脏，清洁度很差，系统故障频繁，其原因往往就是过滤器精度实际上很差，根本达不到系统要求。这种情况不在少数，因此在选用过滤器时，必须充分重视。
3.5保证有效的油液过滤系统
全面考虑设备和油液的运用成本，使用高性能油过滤器远比便宜而低效率的过滤器更为经济。滤芯的材料和结构是过滤器品质和效率的关键，而过滤器的位置、大小、性能，以及与设备要求的流速、流量等，共同决定了是否可以达到目标清洁度。因此，在设备已经有在线过滤的同时，采用外部循环过滤系统，是提高在用润滑油目标清洁度的重要措施，对精度要求高或污染严重的系统，更是这样。
与系统主回路上的过滤器相比，外循环过滤系统可以选用精度较高的过滤器，而不用担心过滤器精度太高造成堵塞，影响系统工作，从而可以提高整个系统的污染度控制等级。为了获得好的过滤效果，循环系统最好选用全流量过滤，过滤流量与系统工作流量相匹配，使系统工作介质能得到及时过滤。
此外，还可以在循环过滤系统上安装油水分离等脱气、脱水装置，也不会对系统造成影响。
四、污染度离线检测与实时监测
4.1工作介质的检测※
4.1工作介质的检测※
4.1.1工作介质理化性能检测
工作介质的理化性能检测是用来检测新工作介质的各项性能是否达到相关技术标准，或用来检测工作介质在工作一段时间后工作性能的退化程度，并作为按照理化性能判断工作介质更换的依据。
新工作介质的理化性能检测的主要项目包括：运动黠度（40.C ）、 黠度指数、 闪点、 倾点、 水分、抗乳化性、 抗泡性、 空气释放性、 中和值等。
矿物油型和合成烃型液压油的理化性能及质量指 标可参考GB 11118.1-2011 《液压油（L-HL、L-HM、L-HV、L-HS、L-HG）》
4.1.2工作介质污染度检测※
（1）一般要求
a）工作介质污染度检测包括对新购入和正在使用的工作介质污染度的检测，并作为判断工作介质污染度是否符合液压系统设计要求的依据：
b）为了保证工作介质污染度检测结果的准确性，从工作介质中提取液样及液样的传递、处理、检测过程，应防止对液样的二次污染，不应使用易脱落纤维的抹布;
c）为了保证液样污染度检测结果的真实性，被测液样应具有代表性。因此，在液样的提取和处理过程中，应严格按标准规定的程序操作，使污染物颗粒充分均匀地悬浮；
d）当工作介质为L-HFAE、L-HFAS、L-HFB、L-HFC等混合型液压液时，不宜采用以遮光原理工作的自动颗粒计数器检测。
（2）检测用容器
工作介质污染度检测用的容器包括取样容器、检测中处理样品和清洗系统的容器等。
为了防止容器对检测样品造成二次污染，应按GB/T17484-1998《液压油液取样容器净化方法的鉴定和控制》的规定进行容器净化。净化后容器的污染度应至少优于被测样品两个污染度等级。即：如果要求被测样品的污染度等级为一/15/12，则净化后的容器污染度等级应为一/13/10。
4.1.3工作介质取样※
（1）管路取样
工作介质取样一般应选择管路取样（图6）。
管路取样是在运行中的液压系统管路中提取工作介质样品。管路取样是油液污染度检测的关键环节，应按GB/T17489-2022《液压传动颗粒污染分析从工作系统管路中提取液样》“7. 1. 1 管路取样”规定的程序进行。应尽量避免在系统高压工作条件下取样，如果必须，一定要由有经验的操作者进行取样，并在取样时做好安全防护，防止人身受到伤害或油液大量外泄；也可通过外接在线自动颗粒计数器的检测接口取样。
（2）油箱取样
油箱取样是在液压系统管路上无法安装取样器或取样有危险的情况下，采取的取样方式。在油箱中取样非常容易对系统造成二次污染，应按GB/T17489-2022“7. 1. 2 油箱取样”规定的程序进行。注：在油桶中取样可参照上述规定。
图6 油液取样
4.1.4检测环境※
工作介质的污染度检测应在清洁的环境中进行（图7）。如果被测液样的污染度等级优于GB/T14039-2002《液压传动油液固体颗粒污染等级代号》规定的一/15/12，检测宜在符合GB50073-2013《洁净厂房设计规范》规定的7级环境条件下进行。
图7 检测环境
4.1.5检测方法※
工作介质的污染度检测可根据检测仪器分别采用自动颗粒计数法和显微镜计数法。
（1）自动颗粒计数法
自动颗粒计数法是采用自动颗粒计数器（图8）或油液污染度检测仪进行工作介质污染度检测的方法。分为离线式检测和在线式检测两种方式。
采用离线式检测的具体操作方法应按照ISO11500:2022《液压传动使用消光原理通过自动颗粒计数测定液体样品的颗粒污染水平》的规定。
采用在线式检测的具体操作方法应按照仪器制造商产品使用说明书的规定。
图8 自动颗粒计数器
（2）显微镜计数法
显微镜计数法是采用显微镜通过人工计数或计算机自动计数进行检测工作介质污染度的方法。
具体操作应按GB/T20082-2006《液压传动液体污染采用光学显微镜测定颗粒污染度的方法》的规定。
4.2系统污染度的实时监测
污染状态动态监控是实现设备主动维护的基础，也是污染控制的一个重要方面。随着油液监测技术和设备的不断发展，便携式检测仪、在线监测仪及智能监测系统（图9、图10）等仪器的性能不断提高，应用逐渐广泛，既可用于一般油液检测，也可用于水乙二醇等介质的检测，在现场几分钟就可以按ISO或NAS标准出结果，且检测结果还可以储存、打印。同时，也可以通过专业检测公司进行多项目检查，随时了解系统的污染情况，掌握污染的变化趋势，并进行分析，有针对性地采取措施，将问题解决在起始状态。
图9 油液在线监测系统架构
图10 油液智能在线监测系统
油润滑设备的定期换油，往往会造成油液的浪费。如果能够对系统污染度进行动态监测，就能及时掌握污染情况，通过趋势分析，寻找变化的原因，在此基础上决定对系统进行处理还是更换。实际上，不同的油液使用寿命不同，同一种油液用于不同的设备、环境和维护条件下，使用的期限也有很大差异。只有对系统污染进行动态检测，才能及时了解油液污染情况的变化，保证设备始终处于受控状态，使企业的润滑技术和管理水平上一个台阶。在污染的检测分析中，还可以结合铁谱和光谱的检测，光谱可分析油液中元素含量，弥补铁谱不能分析有色金属的缺点，铁谱可以检测磨损颗粒的形状、分布，弥补光谱无法判断磨损类型的缺点，两者互补，可更准确地分析油样带来的有关污染和磨损信息。
参考文献：
[1]贺石中，石新发，李秋秋编.油液监测与智能诊断 [M]. 北京：机械工业出版社，2025.5.
[1]贺石中，石新发，李秋秋编.油液监测与智能诊断 [M]. 北京：机械工业出版社，2025.5.
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