泵车液压油乳化原因分析及处理

　混凝土泵车（下称泵车）是一种用自身所带的混凝土泵通过布料臂架上的管道将混凝土输送到需要的高度和范围的施工机械，其工作装置均由液压系统驱动。液压油乳化不但会降低润滑性能，腐蚀、锈蚀金属元件，而且会加速液压油劣化变质，生成油泥等沉积物，导致滤网堵塞或控制阀黏结，直接影响泵车运行的可靠性。
受泵车露天使用环境以及水洗作业大量用水的影响，液压系统不可避免地接触水分，使用抗乳化性能优良的液压油是防止液压油乳化的必要手段。但在现场使用中，即便液压油具有良好的抗乳化性能，有时仍然会出现乳化现象，这就涉及到在用液压油水含量的控制以及液压系统的使用维护问题。本文分析了某混凝土搅拌站多台泵车反复出现液压油乳化现象的原因，指出泵车液压油乳化故障处理过程中容易忽视的问题，并提出相应的解决办法和防范措施。
故障概述
某混凝土搅拌站有19台泵车，前期使用进口品牌液压油，近年逐步换用某国产品牌HM68无灰抗磨液压油。近期在使用过程中发现，大部分泵车使用的液压油容易乳化变白，换油后乳化现象继续出现；个别泵车甚至伴随出现压力不足等使用问题。
针对多台泵车反复出现液压油乳化的现象，该搅拌站多方查找原因，先后试用不同进口品牌和国产知名品牌液压油，但液压油乳化现象未见明显改善。
原因分析
液压油乳化变白是使用中液压油含水的直接表现，而液压油在使用过程中产生的氧化变质产物以及外来污染物会加速液压油乳化变质。
泵车液压油使用中含水有4种情况：
◇液压油储存、加注过程中不慎进水；
◇液压系统清洗、换油、维修过程中带入水；
◇潮湿工作环境的水污染；
◇液压系统密封不良导致外来水分渗入。
那么造成批量泵车反复出现液压油乳化的具体原因是什么呢？以下从泵车液压系统结构特点、作业环境、使用管理、液压系统技术状况以及液压油理化性能变化等方面进行分析。
泵车液压系统结构特点
泵车液压系统有2种控制回路：
闭式液压系统回路：换向冲击小，发热量小，结构紧凑；
开式液压系统回路：可以根据负载很方便地控制泵的排量，具有功率利用充分、可靠性高、散热好、维修方便等优势。相对于闭式回路而言，开式回路较易渗入空气，但技术状况正常的开式系统因渗入潮湿空气或水气而冷凝的水分是极其有限的。
该搅拌站的泵车液压系统采用开式恒功率控制回路，在使用过程中如果反复出现液压油乳化的现象，应重点关注液压系统的技术状况。
泵车结束作业后，通常采用水压清洗方法将混凝土输送管路以及混凝土缸、料斗等部位排空、清洗。水洗系统独立于液压系统，且水缸与驱动液压缸、混凝土缸与主液压缸（用于控制混凝土缸动作）互为分体结构，无连接密封，不存在水油接触的情况。
泵车液压系统主要采用强制风冷和自然风冷散热方式，无循环水冷结构，无冷却水泄漏的可能。
尽管部分液压管路从由机架构成的箱型水腔（水洗系统副水箱）中穿过，对液压油进行辅助冷却，但液压管路的压力远高于副水箱中的水压，也不存在清洗用水混入液压系统的可能。
泵车作业环境
该搅拌站位于华南地区湿热地域，长年相对湿度高达70%～80%，同时受露天使用条件以及水洗作业大量用水的影响，通过油箱呼吸孔进入冷凝水是客观存在的。但经多年使用观察，对系统水分的影响不明显。
液压系统是一个全密闭装置，油箱呼吸孔是其唯一与大气相通之处。如果液压系统技术状况欠佳，潮湿空气及外来水分有可能从密封不良处进入液压系统，特别是在雨季或空气湿度大的气候条件下，往往容易导致系统出现异常水分。
泵车使用管理
该搅拌站针对多台泵车反复出现液压油乳化的情况，加强了液压油在储存、装运、加注过程中以及液压系统在清洗、换油、维修过程中各个环节的防水管理，同时采取避免雨天换油、经常保持加油口盖密闭、缩短换油周期、选用抗乳化性能优良的液压油等防范措施控制液压系统的水含量，但液压油乳化现象仍未得到有效控制。
泵车夏季作业环境温度高，在长时间连续运行或是液压系统内泄漏大的情况下，往往会引起系统温升过高。过高的工作温度不但会加快液压油的氧化变质，降低破乳化性能，而且会加速橡胶密封件的老化硬化，降低密封效果。应该注意的是，泵车使用过程中经常保持冷却系统工作状况良好、适时采取适当的降温措施也是必要的。
液压系统技术状况
液压系统技术状况对液压油乳
化的影响主要表现为2种情况：
液压元件磨损、内泄漏大、散热不良等引起液压油工作温度过高，生成氧化变质产物，加速油液乳化；液压系统密封不良，渗入潮湿空气及外来水分，导致水含量异常增加。
根据泵车液压系统结构原理，液压系统可能侵入潮湿空气和水分的关键部位有2处：一是布料液压缸或泵送液压缸与活塞杆的配合处磨损或出现毛刺、划伤，潮湿空气和水分通过活塞杆的往复动作带入系统；二是液压泵吸入口或吸入管件等部位密封不良，潮湿空气和水分被负压吸入系统。
液压油理化性能变化分析为进一步查找液压油乳化原因，现场采集了2台出现乳化现象的泵车在用油样品以及该批号液压油新油样品进行了检测分析，检测结果见表1。
由表1可以看出：
泵车1和泵车2在用油的水分含量远超过SH/T0599—1994《L-HM液压油换油指标》规定的0.1%（质量分数）的限值，说明系统异常入水。
泵车1在用油的抗乳化性能与新油相近，短时间内大量进水，表明泵车1的液压系统某处密封失效。
泵车2在用油的抗乳化性能明显下降，可能与液压油工作温度过高、油中氧化变质产物增加有关；水含量异常增大说明泵车2的液压系统某处密封状况欠佳，而且停车期间未能及时进行排水维护。
现场检查情况
液压元件长期使用后，摩擦磨损、材料老化以及紧固件松动都会降低其密封性能。考虑到该搅拌站大部分泵车的使用时间已在10年左右，密封效果变差的可能性大，因而重点检查了前述2处可能侵入潮湿空气和水分的关键部位：
检查布料液压缸及泵送液压缸与活塞杆的配合处，未见渗油迹象，说明该处密封状况正常；
检查液压泵吸油管及管接头，未发现裂纹或松脱现象，那么很可能在液压泵吸油口处存在密封不良问题。
在检查过程中，我们注意到这样一个现象：
泵车1的液压系统工作压力下降明显，甚至无压力。这是泵车1的液压泵因吸油口处密封失效造成吸油腔真空度减小，以致吸油困难或吸油失效。
泵车2仍能维持一定的工作压力，说明泵车2的液压泵吸油口处的密封未完全失效，吸油腔仍能产生一定的真空度，因而未引起系统压力明显下降。
该现象的出现也从另一个角度验证了液压泵吸油口处存在密封不良的问题。此外，过量水分的存在对液压系统保持工作压力也有一定的负面影响。
处理方案及实施效果
处理方案
拆检泵车1液压泵吸油口处的密封，确认是密封圈老化失效，更换该处密封圈。
考虑到泵车2液压泵吸油口处
的密封仍有一定的密封效果，暂不作更换处理；采取每天作业前开放水阀放水以及在作业过程中避免系统温升过高的措施，监控其使用状态，必要时再予更换密封圈。
将2台泵车的在用油放净，加入新油循环清洗系统，排净清洗油后，再向系统注入干净的新油运行。
实施效果
从6个月的跟踪使用情况看，经以上处理后的泵车1和泵车2均未出现液压油乳化现象。
该搅拌站将上述处理方案在其他出现液压油乳化故障的泵车上推广应用。1年多来，泵车液压油乳化现象得到有效控制，提高了泵车运行的可靠性，保证了搅拌站泵车的正常作业秩序。
结论
液压油乳化是液压油含水的直接表现。液压系统密封不良是泵车在用液压油水含量异常增加的主要原因。如果液压系统短时间内大量进水并伴随出现压力下降问题，应重点检查液压泵吸油口处的密封状况。
泵车在使用过程中经常保持液压系统关键部位密封状况良好是防止液压系统异常进水的必要手段；坚持每天作业前开放水阀放水以及在作业过程中避免系统温升过高是防止在用液压油乳化的有效措施。