鋼鐵企業(yè)液壓、潤滑系統(tǒng)對油品的標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用
鋼鐵公司高線預(yù)、精軋潤滑站，打包機(jī)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(jī)系統(tǒng)的油品污染源主要來自于輥箱及錐箱的機(jī)械正常磨損及密封損壞使冷卻水進(jìn)入油箱，冷卻水會帶入大量的氧化鐵及乳化油品，使整個(gè)稀油潤滑系統(tǒng)的液體嚴(yán)重污染及嚴(yán)重降低了潤滑油的潤滑粘度，長時(shí)間運(yùn)行會造成設(shè)備的損壞，要想潤滑油達(dá)到機(jī)械設(shè)備要求及NAS級別，必須管好機(jī)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(jī)
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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(shí)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(jī)械物理性能：如抗張強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)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(yùn)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(dá)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(jī)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(jī)物和填充補(bǔ)強(qiáng)材料，使密封件損壞并失效，同時(shí)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(shí)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(qiáng)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(tuán)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(shí)驗(yàn)來驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)油，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫度條件和試驗(yàn)時(shí)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(qiáng)度變化率、扯斷伸長變化率、體積變化率、壓縮變形等)，評價(jià)其性能。
No1標(biāo)準(zhǔn)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?jiān)椭行杂?；No3標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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(rèn)為：在一個(gè)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(dá)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(yùn)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(rèn)為油封(旋轉(zhuǎn)動密封)的密封機(jī)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(yùn)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(jìn)行，由此沒有泄漏。
當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)動速度過高時(shí)，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(shí)，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?；蜻x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(yùn)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(hù)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(biāo)準(zhǔn)對液壓油的顆粒物是以“機(jī)械雜質(zhì)”<0.005%來控制的，國外多用美國宇航局(NAS)和標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dá)到NAS 8-10
污染度分級標(biāo)準(zhǔn)
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NAS1638分級標(biāo)準(zhǔn)
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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
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2
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0
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1
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500
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89
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16
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3
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1
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2
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100
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178
|
32
|
6
|
1
|
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3
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2000
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356
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63
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11
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2
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4
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4000
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712
|
126
|
22
|
4
|
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5
|
8000
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1425
|
253
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45
|
8
|
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6
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16000
|
2850
|
506
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90
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16
|
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7
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32000
|
5700
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1012
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180
|
32
|
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8
|
64000
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11400
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2025
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360
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64
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9
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128000
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22800
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4050
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720
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128
|
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10
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256000
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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
|
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(biāo)國內(nèi)沒有統(tǒng)一，一直還是引用國外標(biāo)準(zhǔn)，以下是NAS(National Aerospace Standard 1638)分級標(biāo)準(zhǔn)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
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500
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1000
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2000
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4000
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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
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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
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2
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3
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6
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11
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22
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45
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90
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180
|
360
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720
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1440
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2880
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5760
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>100u
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0
|
0
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1
|
1
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2
|
4
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8
|
16
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32
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64
|
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(biāo)準(zhǔn)，對公司生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，公司配有德國進(jìn)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(shí)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)，確保客戶的油品品質(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(jì)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(jī)潤滑站（油品533）河北過濾芯型號為HC8900FKS39H，精軋機(jī)潤滑站（油品525）河北過濾芯型號為HC8900FKS39H,打包機(jī)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(jìn)行了溫度、含水量、顆粒度的在線檢測化驗(yàn)。
化驗(yàn)設(shè)備名稱：（德國進(jìn)口激光顆粒度油品在線檢測儀），時(shí)間2010-7-7下午：
化驗(yàn)結(jié)果如下：
1：預(yù)精軋機(jī)潤滑站（油品533）
2：精軋機(jī)潤滑站（油品525）
3：預(yù)精軋機(jī)潤滑站（油品533）
4：精軋機(jī)潤滑站（油品525）
5：打包機(jī)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(jī)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(jī)潤滑站（油品533），精軋機(jī)潤滑站（油品525）水份超標(biāo)，顆粒度嚴(yán)重超標(biāo)，希望貴公司根據(jù)系統(tǒng)要求進(jìn)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，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(jī)，對油品進(jìn)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(fù)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(bào)警后必須更換，不可以重復(fù)使用，因?yàn)闉V材是迷宮多層制成，帶大小顆粒的油品通過濾眼孔徑進(jìn)行傳輸液體，顆粒會摩擦造成濾孔磨損，造成孔徑變大，因?yàn)轭w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(shí)因?yàn)闆]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(jìn)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(jìn)行油品處理一段時(shí)間，等油品指標(biāo)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(dá)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(shí)油箱含水量在150ppm時(shí)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(bào)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(dá)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(shí)間的可以設(shè)備看不出來有設(shè)備質(zhì)量問題，長時(shí)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(gè)滾箱錐箱，主要他們的油品管理的相當(dāng)好，油箱進(jìn)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