鋼鐵企業(yè)液壓、潤滑系統(tǒng)對油品的標準及應(yīng)用
鋼鐵公司高線預(yù)、精軋潤滑站，打包機液壓站，加熱爐液壓站的油品污染來源及處理建議方案
中國·蘇州頗澳德克過濾系統(tǒng)科技有限公司
前言：
高線軋機系統(tǒng)的油品污染源主要來自于輥箱及錐箱的機械正常磨損及密封損壞使冷卻水進入油箱，冷卻水會帶入大量的氧化鐵及乳化油品，使整個稀油潤滑系統(tǒng)的液體嚴重污染及嚴重降低了潤滑油的潤滑粘度，長時間運行會造成設(shè)備的損壞，要想潤滑油達到機械設(shè)備要求及NAS級別，必須管好機械密封問題，降低油品中的含水量。
設(shè)備系統(tǒng)中原件要求： 潤滑液壓系統(tǒng)中清潔度等級對應(yīng)表
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液壓系統(tǒng)
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ISO4406 /NAS 1638
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伺服閥
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A
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B
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C
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D
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E
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23/20
21/18 12
20/18
20/17 11
20/16
19/16 10
18/15 9
17/14 8
16/13 7
15/12 7
14/12
14/11 5
13/10 4
12/9 3
11/8 2
10/8
10/7 1
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比例閥
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A
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B
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C
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D
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E
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變量閥
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A
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B
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C
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D
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E
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插裝閥
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A
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B
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C
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D
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E
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定量柱塞泵
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A
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B
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C
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D
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E
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葉片泵
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A
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B
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C
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D
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E
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壓力/流量控制閥
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A
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B
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C
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D
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E
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電磁閥
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A
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B
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C
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D
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E
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齒輪泵
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A
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B
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C
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D
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E
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潤滑系統(tǒng)
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球軸承
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A
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B
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C
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D
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E
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滾子軸承
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A
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B
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C
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D
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E
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徑向軸承
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A
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B
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C
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D
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E
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齒輪箱（工業(yè)用）
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A
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B
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C
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D
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E
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汽車變速箱
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A
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B
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C
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D
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E
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柴油機
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A
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B
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C
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D
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E
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清潔度等級(PCC)
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12/10/7
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13/11/9
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14/12/10
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15/13/11
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16/14/12
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17/1512
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17/16/13
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18/16/14
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19/17/14
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Paldek過濾器濾芯材料級別
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BZ
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BP
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BN
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BS
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潤滑液壓油用于液壓傳動系統(tǒng)中作為工作介質(zhì)，起能量的傳遞、轉(zhuǎn)換和控制作用，同時還起著液壓系統(tǒng)內(nèi)各部件的潤滑、防腐蝕、防銹和冷卻等作用。而液壓系統(tǒng)中的密封件起著防止流體從結(jié)合面間泄漏、保持壓力、維持能量傳遞或轉(zhuǎn)換作用。
目前國內(nèi)外使用的密封材料大部分是高分子彈性體，一些特殊條件下也有使用塑料及各類金屬。但不管屬于哪一種材料，都應(yīng)具有下列性能：
1、具有一定的機械物理性能：如抗張強度、拉伸強度、伸長率；
2、有一定的彈性、硬度合適，并且壓縮變形小；
3、與工作介質(zhì)相適應(yīng)，不容易產(chǎn)生溶脹、分解、硬化；
4、耐磨，有一定的抗撕裂性能；
5、具有耐高溫、低溫老化的性能。
然而，沒有任何密封材料包括上述全部性能，需要根據(jù)工作環(huán)境，如溫度、壓力、介質(zhì)以及運動方式來選擇適宜的密封材料，并通過制定材料的配合配方來滿足一定的要求?；蛘卟捎脙煞N以上材料復(fù)合或組合結(jié)構(gòu)的形式發(fā)揮各自的特長，達到更加全面的效果。
密封效果的形成：動密封分為非接觸密封和接觸密封。非接觸密封主要是各種機械密封，如：石墨填料環(huán)、浮環(huán)密封等；橡塑復(fù)合密封件和橡塑組合密封件均屬于接觸密封，依靠裝填在密封腔體中的預(yù)壓緊力，阻塞泄漏通道而獲得密封效果。液壓系統(tǒng)用的密封件多為靜密封(端面密封)、往復(fù)動密封(活塞、活塞桿密封)及旋轉(zhuǎn)密封。
影響密封效果的因素：密封結(jié)構(gòu)的選擇和油膜形成、壓力、溫度、材料的相容性，動密封所接觸工作表面的材質(zhì)、硬度、幾何形狀、表面光潔度等。
一、常用的耐介質(zhì)性能優(yōu)異的密封材料主要有：丁腈橡膠、硅橡膠、氟橡膠、三元乙丙橡膠、聚四氟乙烯、聚氨酯橡膠、丙稀酸酯橡膠等
二、密封材質(zhì)與液壓油的相容性
液壓油的顆粒污染來源之一是密封件材料與液壓油不相適應(yīng)而產(chǎn)生的“碎屑"或“磨屑"。密封件因被液壓油“溶漲"被損壞而產(chǎn)生的“碎屑"或被液壓油“抽提"出來的未被高分子材料結(jié)合的無機物和填充補強材料，使密封件損壞并失效，同時對油品形成污染造成液壓油變質(zhì)以致失效。
液壓系統(tǒng)中廣泛使用葉片泵，在其工作壓力大于6.9MPa的狀態(tài)下，磨損問題變得突出，因而在液壓油中使用了抗磨劑；為了適應(yīng)在高溫?zé)嵩春兔骰鸶浇囊簤合到y(tǒng)，使用抗燃的磷酸酯、水-乙二醇液壓液、水包油和油包水乳化液等。此外，應(yīng)“用"而生的抗氧、防銹等各種類型復(fù)合添加劑配置的不同用途液壓油(液)品種繁多，如：抗磨液壓油復(fù)合劑類型中的無鋅型(無灰型)抗磨液壓油復(fù)合劑，是用烴類硫化物、磷酸酯、亞磷酸酯等復(fù)配而成，同時還添加了含有硫、磷和氮三種元素的S-P-N極壓抗磨劑。在極壓工業(yè)齒輪油中，也以P-S型極壓劑為主。
而密封件產(chǎn)生“溶漲"或“抽提"的原因是液壓油中添加劑所含有的各種化學(xué)元素依據(jù)“相似相溶"的原理，對不同的密封材質(zhì)產(chǎn)生不同的影響，是密封材料的耐介質(zhì)性能。例如：Shell Omala 320齒輪油和Shell Omala 460齒輪油中顯示較強極性的磷(P)元素濃度在300ppm左右，所以丁腈橡膠因含有丙稀腈基團而具有極性，具有優(yōu)良的耐油性能，卻不適宜該類型油品的介質(zhì)條件。
隨著液壓油品種的不斷研發(fā)，為改善油液性能的各種抗磨、極壓添加劑、金屬減活劑、破乳化劑和抗泡添加劑等，對密封件的材料的影響需要通過實驗來驗證。
三、密封材料耐油液性能檢測評定
橡膠材料的密封件耐油液性能，一般采用標準試驗油，按試驗標準規(guī)定的溫度條件和試驗時間下浸泡，通過對浸泡前后測試值對比(如材料的硬度變化、拉伸強度變化率、扯斷伸長變化率、體積變化率、壓縮變形等)，評價其性能。
No1標準油是“低體積增加油"，這種礦物油的混合物的成分是由溶劑萃取的，經(jīng)化學(xué)處理、脫蠟的石蠟殘渣和中性油；No3標準油是一種“高體積增加油"，由經(jīng)過選擇的環(huán)烷粗制品，經(jīng)過真空蒸餾得到的兩種潤滑油成分組成。不同用途對材料的指標值考核也是不同的。
四、液壓油(液)對密封件性能的影響
密封理論認為：在一個動態(tài)柔性密封及其配合面之間存在一層完整的潤滑膜。在正常狀態(tài)下，正是借助這層潤滑膜來達到密封目的并延長密封件壽命。
在液壓系統(tǒng)中，液壓油(液)對密封件密封性能的影響除介質(zhì)/密封材料的相溶性，油品的粘度、粘度隨溫度的變化、往復(fù)(旋轉(zhuǎn))運動速度、壓力及軸、缸體或活塞桿的材質(zhì)、硬度、幾何形狀、表面光潔度，以及密封件的結(jié)構(gòu)等影響潤滑膜形成和膜特征的因素，均影響密封效果。一般說來，形成連續(xù)的潤滑膜能獲得理想的密封效果。
日本NOK公司率先在世界上用的圖象處理技術(shù)解釋清楚油封的密封原理。認為油封(旋轉(zhuǎn)動密封)的密封機理由潤滑特性和密封原理兩部分組成。潤滑特性：油封的摩擦特性受流體的粘度與滑動速度支配，油封與軸的相對滑動表面在油膜分離的潤滑狀態(tài)下運動，因此保持摩擦阻力小，磨損小。密封原理：油封滑動接觸面上油的流動是從大氣側(cè)流向油側(cè)又從油側(cè)流向大氣側(cè)的循環(huán)?；瑒用娴臐櫥己?，可防止磨損的進行，由此沒有泄漏。
當系統(tǒng)運動速度過高時，影響連續(xù)的潤滑膜的形成，導(dǎo)致摩擦熱增加，超出密封材料的耐溫范圍則造成密封件的損壞。壓力過大時，除影響油膜形成，還會對橡塑密封件產(chǎn)生“擠隙"作用，一般可采用加“擋圈"來改善。或選擇摩擦系數(shù)小、自潤滑性好的PTFE組合密封件結(jié)構(gòu)將有助于改善摩擦副之間的潤滑，適用于高低速往復(fù)運動及高壓系統(tǒng)的油缸活塞、活塞桿密封。
根據(jù)系統(tǒng)工況條件及介質(zhì)環(huán)境合理地選用密封件和密封材料、正確安裝使用和維護密封件，是獲得有效的密封效果、可靠性及使用壽命的關(guān)鍵。
液壓油中混入過多的顆粒物會堵塞油濾、擦傷密封件、堵塞或磨損元件。但液壓油在生產(chǎn)過程及使用過程中不可能做到?jīng)]有顆粒物。現(xiàn)在我國標準對液壓油的顆粒物是以“機械雜質(zhì)”<0.005%來控制的，國外多用美國宇航局(NAS)和標準化組織(ISO)的液壓油清潔度級別來恒量。
NAS液壓系統(tǒng)對油品清潔度的要求如下：
1.大間隙、低壓液壓系統(tǒng)：NAS 10—12，大約相當于ISO 19/16—21/18。允許≥5μ顆粒數(shù)/毫升，大約5000～20000。≥15μ顆粒數(shù)/毫升，大約640～2500。
2.中、高壓液壓系統(tǒng)：NAS 7—9，大約相當于ISO 16/13—18/15。允許≥5μ顆粒數(shù)/毫升，大約640～2500。≥15μ顆粒數(shù)/毫升，大約80～320。
3.敏感及伺服高壓液壓系統(tǒng)：NAS 4—6，大約相當于ISO 13/10—15/12。允許≥5μ顆粒數(shù)/毫升，大約80～320。≥15μ顆粒數(shù)/毫升，大約10～40。
目前我國普通工藝生產(chǎn)的液壓油一般只能達到NAS 8-10
污染度分級標準
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NAS1638分級標準
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等級
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5—15μm
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15—25μm
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25—50μm
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50—100μm
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>100μm
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00
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125
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22
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4
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1
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0
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0
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250
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44
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8
|
2
|
0
|
|
1
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500
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89
|
16
|
3
|
1
|
|
2
|
100
|
178
|
32
|
6
|
1
|
|
3
|
2000
|
356
|
63
|
11
|
2
|
|
4
|
4000
|
712
|
126
|
22
|
4
|
|
5
|
8000
|
1425
|
253
|
45
|
8
|
|
6
|
16000
|
2850
|
506
|
90
|
16
|
|
7
|
32000
|
5700
|
1012
|
180
|
32
|
|
8
|
64000
|
11400
|
2025
|
360
|
64
|
|
9
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128000
|
22800
|
4050
|
720
|
128
|
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10
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256000
|
45600
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8100
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1440
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256
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11
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512000
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91200
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16200
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2880
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512
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12
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1024000
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182400
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32400
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5760
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1024
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NAS1638等級表
油潔凈度（顆粒度或污染度）的指標國內(nèi)沒有統(tǒng)一，一直還是引用國外標準，以下是NAS(National Aerospace Standard 1638)分級標準列表，僅供參考。
（其中4級、5級為經(jīng)過濾設(shè)備過濾后等級，9級、10級為新油等級）
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污染粒
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NAS1638等級表（每100ml內(nèi)的顆粒數(shù)）
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00級
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0級
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1級
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2級
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3級
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4級
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5級
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6級
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7級
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8級
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9級
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10級
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11級
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12級
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5-15u
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125
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250
|
500
|
1000
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2000
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4000
|
8000
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16000
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32000
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64000
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128000
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256000
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512000
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1024000
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15-25u
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22
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44
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89
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178
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356
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712
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1425
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2850
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5700
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11400
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22800
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45600
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91200
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182400
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25-50u
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4
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8
|
16
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32
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63
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126
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253
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506
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1012
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2025
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4050
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8100
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16200
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32400
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50-100u
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1
|
2
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3
|
6
|
11
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22
|
45
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90
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180
|
360
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720
|
1440
|
2880
|
5760
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>100u
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0
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0
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1
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1
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2
|
4
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8
|
16
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32
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64
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128
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256
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512
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1024
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頗澳德克公司一貫采用上述標準，對公司生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量進行監(jiān)控，公司配有德國進口激光顆粒度油品在線檢測儀，對自己生產(chǎn)的產(chǎn)品以及用戶實行季度性的油品在線監(jiān)控，為客戶不斷改善的油品品質(zhì)，確?？蛻舻挠推菲焚|(zhì)和延長設(shè)備的使用壽命，是頗澳德克一貫的宗旨。
蘇州頗澳德克過濾系統(tǒng)科技有限公司對某鋼鐵公司多條高線（摩根4－5代軋制線，其設(shè)計能力90米線速，原裝美國摩根公司及哈飛公司制造）生產(chǎn)區(qū)的預(yù)精軋機潤滑站（油品533）河北過濾芯型號為HC8900FKS39H，精軋機潤滑站（油品525）河北過濾芯型號為HC8900FKS39H,打包機液壓站（油品46號）河北過濾芯型號為0850R010BN4HC,加熱爐液壓站（油品46號）河北過濾芯型號為SFBX1300X10,我們對油品進行了溫度、含水量、顆粒度的在線檢測化驗。
化驗設(shè)備名稱：（德國進口激光顆粒度油品在線檢測儀），時間2010-7-7下午：
化驗結(jié)果如下：
1：預(yù)精軋機潤滑站（油品533）
2：精軋機潤滑站（油品525）
3：預(yù)精軋機潤滑站（油品533）
4：精軋機潤滑站（油品525）
5：打包機液壓站（油品46號）
6：加熱爐液壓站（油品46號）
7：加熱爐液壓站（油品46號）
7：打包機液壓站（油品46號）
依據(jù)上面檢測結(jié)果顯示，高線生產(chǎn)區(qū)的預(yù)精軋機潤滑站（油品533），精軋機潤滑站（油品525）水份超標，顆粒度嚴重超標，希望貴公司根據(jù)系統(tǒng)要求進行處理。
根據(jù)我公司的多年在高線液壓、潤滑系統(tǒng)中的實踐經(jīng)驗，上述油品會給貴公司造成滾箱、錐箱損壞、燒毀以及縮短油膜軸承的使用壽命，加劇其他備品備件的損耗量。
改善方案：
1：打開油水分離機，對油品進行油水分離，減少油品的乳化，延長油品使用壽命。
2：用一套旁路過濾200-400 升每分鐘的高效大流量2-3級濾油設(shè)備在線對油品快速除渣滓過濾，減輕潤滑站的過濾器過濾負荷，降低對過濾濾材的擊穿性，延長主過濾芯的壽命。
3：主過濾器濾芯報警后必須更換，不可以重復(fù)使用，因為濾材是迷宮多層制成，帶大小顆粒的油品通過濾眼孔徑進行傳輸液體，顆粒會摩擦造成濾孔磨損，造成孔徑變大，因為顆粒有大有小吸附在濾材表面，可以確保濾芯的精度，但是通過清洗后表面顆粒去除，孔徑就變大了，而且清洗時因為沒有專用的工具，很容易把顆粒帶到濾芯內(nèi)孔，濾芯安裝后顆粒沒有過濾直接進入系統(tǒng)，那樣就會造成更大的設(shè)備故障。
4：根據(jù)現(xiàn)在的油品質(zhì)量，建議用5um的濾芯進行油品處理一段時間，等油品指標改觀后再考慮用其他精度的過濾芯。
目前好多客戶對我們技術(shù)人員講，你們的濾芯可以用多久的話題，我這里給你介紹一下，你們應(yīng)該這樣來問我們比較合適，你的10um濾芯通過多次過濾后的油品可以達到NAS8級要求嗎？一般其他高線設(shè)備上可以用多久呀？如果在溫度40-45度時油箱含水量在150ppm時可以用多久，這樣的問話是正確的，如果你不考慮油品品質(zhì)的話，濾芯用1年也可以不用換，你用50um或者200um你看看要多久才換濾芯，可能你的設(shè)備壞了濾芯也不會報警，很多在濾芯的工廠是這樣做濾芯的，你定10um濾芯，不過你要濾芯使用30天，達不到要求就是濾芯不好，在這種情況下，他們就把濾芯的過濾精度放大，那樣使用壽命到你們要多30天，但是你們的油品就特別糟糕，短時間的可以設(shè)備看不出來有設(shè)備質(zhì)量問題，長時間的使用你們的滾箱/錐箱/軸承/軸以及其他的閥就會損壞，我們的客戶1年也就損壞一個滾箱錐箱，主要他們的油品管理的相當好，油箱進水少，油品質(zhì)量在NAS8級以下使用。
上述建議以供參考。
蘇州頗澳德克過濾系統(tǒng)科技有限公司
技術(shù)部
2012-8-28