对船用液压油的探讨

对于船舶润滑油来说,除了主付机用到的三个主要油品种外,船舶设备用到最多的润滑油产品就是液压油了,对于液压油而各公司机务也普遍忽视液压油的重要性,但是相比主付机三大油品来说,液压油的性能差异更大,我们就液压油的性能介绍一下,增加我们的管理概念。液压油的选择考量因素,液压油的要求、质量,以及液压油的维护管理。

一、介绍一下液压油在船舶领域的重要应用范围

1、舵机

2、起重机(吊机)/吊艇架

3、舱口盖(液压开关舱盖)

4、液压伺服系统

5、阀门遥控/阀门执行器

6、调速器(液压)

7、侧推、推进器

8、可控变速浆

9、锚机、缆机液压马达/液压泵

10、主付机液压控制系统(驾驶台远程控制)

二、液压油的作用及基本性能要求

A、液压油的作用:

1、传送动力(远程控制)

2、保护系统、部件免于磨损和腐蚀

3、保护良好的密封效果,以及散热的功能

B、液压油的基本性能、要求

1、因为液压油不能压缩,有良好的承载能力,所以它具有良好的动力传送

2、有适宜的粘度

3、有良好的低温流动性,低温启动保护

4、有良好的热稳定性和抗氧化性能,抗油泥和沉积物的形成

5、有良好的的抗乳化性,水解稳定性好。

6、具有良好的抗腐蚀/锈蚀性能及抗磨损性能

7、有良好的空气释放性能,抗泡性能好

8、有较高的粘度指数以及良好的剪切性能

三、对液压油的要求和选择

根据工作的技术性能需求及工作环境、场合的要求,我们对液压油的选择主要是:

1、对液压油的要求

A、在选择液压油时,一般是粘度要适宜,粘温性能好(粘度随温度的变化要小),粘度是选择液压油考虑的首要因素,粘度过高,各部件运动阻力和管路流动阻力增大,功率损失增加,粘度过低,使漏泄增加,容积效率降低,并使油膜承载能力下降,油品内部的摩擦力增大,导致功率损失增加。

一般情况下,根据工作环境温度高,系统工作压力高,执行机构运动速度较低时,粘度选高些,反之,则粘度选低些。

2、粘度指数

粘度指数(VI)标识温度变化对液压油运动粘度的影响。现在一般液压油中都会添加粘度指数改进剂(VI Improver)来提高油品的粘度特性。粘度指数改进剂可降低液压油随着温度变化而改变粘度的趋势。有的粘度指数高则粘温性能好,液压油粘度指数(VI)应在90以上。天然矿物油高粘度指数为115,如加入粘度指数改进剂后则可以更高。

3、化学稳定性好,不易氧化、受热、水解而变质。

4、有良好的润滑性和很高的油膜强度,减少液压元件的磨损。

5、不易乳化和形成空气泡沫,液压油在20°C溶解的空气量可多至8%~9%,压力降低和温度升高时会析出气泡,加抗泡剂能减少气泡,但不能完全消除,液压油中含有气泡会使工作不稳定,油液发热,产生噪音,功率损失增加,甚至损坏油泵。为了避免这种情况,除改善液压油防泡沫性能外,主要对液压系统的正确设计和管理。

6、质量纯净,杂质和水分要极少。

7、对液压系统所使用的各种材料(包括金属、塑料、橡胶等)和其它液压油有良好的的相容性,彼此不发生明显的化学反应。

8、液压油的闪点要高,凝固点要低,能满足防火和在低气温环境工作的要求。

四、液压油的种类

液压油根据其使用条件,优先选用有专门的添加剂的专用液压油,其抗氧化安定性、防锈性、抗磨性和抗泡沫性较好。

1、国产普通液压油有:

YA-N32 YA-N46 YA-N68

2、抗磨液压油 有:

YB-N32 YB-N46 YB-N68

粘度指数不小于90的,开口闪点不低于170°C,抗氧化安定性(酸值2.0mgKOH/g)不低于1000小时,前者凝点不高于-10°C,适用于环境温度0~40°C和工作压力6.30~21Mpa时使用。

后者凝点不高于-25°C,适用于环境温度-10~40°C,和高压(21Mpa以上)条件使用。

3、低温液压油(稠化液压油)

YC-N15 YC-N32 YC-N46 YC-N68

低温液压油闪点不高于-35°C,开口闪点不低于160°C,VI不小于130,抗剪切性好,适于环境温度变化大(-20°C至高于40°C)和高压的室外液压装置。而YC-N46,凝点不高于-45°C,开口闪点150°C,可适用于-30°C环境温度。高粘度指数液压油YC-N32凝点不高于-55°C,开口闪点不低于150°C,VI不小于170,适用于粘温性能特殊要求的设备。

一般情况下船舶液压装置说明书都给出使用液压油的品牌,如需更换,一定选择性能相近的品牌,不同品牌的液压油不得混合使用。

五、液压油变质的原因

(1)系统内原有杂质(元件和管路在安装中混入),初次充油前未能彻底清除干净。

(2)液压油在生产、运输或存放过程中因管理不当混入杂质。

(3)外界杂质经检修、清洁油箱时不慎带入。

(4)液压油工作期间产生的氧化,液压元件的磨损,和管路长时间使用的锈蚀物。

液压油在通常温度范围(-30°C~40°C)与空气接触不多时,理化性质变化很慢,但温度超过70°C时,氧化速度显著加快,此时,金属(特别是有色金属),水、机械杂质(磨损物等)和沥青质开始产生强烈的催化作用,压力增大,大压差节流,摩擦付单位负载过大等都会导致油液发热,温度升高使氧化过程加速,还会破坏分子间结构,降低液压油的粘度和润滑性。此外,油液的氧化还会产生有机酸和污渣沉淀物,使液压油的粘度增加,润滑性、抗氧化和腐蚀性变差,还会造成液压系统阀件卡阻,通道堵塞。

六、液压油的维护及管理

液压油在日常管理过程中,造成液压系统故障7%以上都是污染造成的,因此,控制液压油污染是保证液压系统可靠工作和延长使用寿命,相当重要的。控制液压油污染主要在日常管理中注意以下环节:

1、新装或大修后的液压系统要彻底、认真清洗,利用系统本身的油箱和液压油泵,对液压系统进行循环冲洗。清洗液可用系统准备使用的液压油,或与它相容的低粘度液压油(一般温度在30~40°C,粘度为13~15×10-6m2/s为宜),切忌使用煤油为清洗液。采用大流量,使油液在管路中呈紊流状态,系统滤器精度采用5-10μm的细滤芯,并要多次清洗或换新滤芯。

2、防止污染物浸入,在日常的管理中心,主要措施是:

A、在油箱呼吸孔加高效能的细滤 ,或滤清器。

B、液压油泵采用性能可靠的,耐磨损的油缸、柱塞,及其它元件,密封装置同样需耐油、耐热、耐压的材质。

C、注入系统的新液压油必须经过过滤,过滤的精度不允许低于系统的过滤精度。

D、拆修液压设备时,液压元件必须要特别注意,保持干净,回装时压缩空气吹拂,确认清洁后在回装。

E、定期清洗油箱,但是不允许使用易残留的纤维丝或布,油箱内不允许刷涂易脱落的油漆。

F、液压系统混入水的途径主要是油箱和冷却器、阀渗漏和锈蚀渗漏。

3、定期检查液压油质量,必须予以过滤或视情况更换,液压油长期使用,质量会变差,换油过晚会影响液压系统性能和使用寿命,还会使故障发生率显著提高,换早了也是一种浪费。

船用液压油确定使用期限是困难的,因为它随工作条件(压力、温度、负载、粘度等)、液压设备和系统的型式及所用的材料,以及我们日常管理的差异有关,一般使用期限可达2~4年换一次液压油,如果维护的好,实际使用周期可达4~6年,连续工作时间不长的液压油,可根据检测油的质量,使用周期还会更长一些。

液压油选择与更换,根据液压油的主要理化性能指标的变化是否超过极限范围来决定,是否需要换油或对油作再生处理(净化、过滤等)。

液压油有六项指标不能超过极限范围:

(1)运动粘度(40°C)极限值为±10%mm2/s(对于高粘度指数液压油、低温液压油)

运动粘度(40°C)极限值为±10%~15%mm2/s(对于抗磨液压油、普通液压油)

(2)酸值增加0.3mgKOH/g,酸值增加是液压油氧化变质而逐渐分解所产生的无机酸和低分子有机酸引起,会加速液压油的变质,金属腐蚀,生成油泥,增加磨损,但添加剂(高分子有机酸)引起液压油的高酸值并不腐蚀金属。

(3)水分 0.1%

(4)开口闪点下降-8°C

(5)固体污染等级NAS-12(简单系统)或NAS-11(复杂系统)或NAS-12(伺服系统)

(6)液压油一般每半年应取样检查一次,日常管理过程中从液压油外观便可大致判断其质量的变化,如油色变浅,可能是混入了稀释的油,如变深色,稍微发黑,则表明油已变质,或被污染,如果油色变化不大,只是浑浊,往往是混入了水分而引起的。

4、控制液压油的工作温度,液压油工作时最合适的温度30~50°C,太低时,粘度太大,流动损失大,还会造成系统机械故障。因此,油温在-10°C以下不允许启动,应加热使油温上升,油温不到10°C,时起动后应使油在系统中空载循环,10°C以上方可加载工作,液压甲板机械冬季起动时无需注意。

油温过高时粘度下降,不仅容积效率降低,而且会造成润滑不良,甚至会使系统机械零部件卡死,另外温度高则会使液压油氧化加快,液压油的使用寿命缩短。有关资料标明温度超过55°C后,每升高9°C,油使用寿命缩短一半,所以一般油箱进口温度不超过60°C,油温高于70°C时,液压系统不宜使用。

总之,在我们的日常管理工作中,一定要注意液压油的清洁度,因为液压控制系统的控制原件(电磁阀等),及液压系统的动力设备(油马达、液压泵等),都是精密偶件,液压油的清洁度达不到要求,液压系统的故障率会很快提高,所以,我们必须对液压油加强管理,确保液压系统工作正常。

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