水液压技术的优势和应用前景

机电技术应用2019年6月下

水液压技术的优势和应用前景

李艳华，马 娇

（湖南省三一工业职业技术学院，湖南 长沙 422000）

摘　要：水液压技术指的是将过滤后的海水或淡水作为液压系统工作介质的技术，它可以代替传统的矿物油介质，具备无污染、节约能源的优点，在食品、矿业、海洋开发等领域有重要的使用价值。文章对水液压技术的国内外研究进行了概述，介绍了其优势和发展前景。

关键词：水液压技术；优势；发展前景中图分类号：TH137󰀃󰀃󰀃󰀃文献标志码：A󰀃󰀃液压传动技术是将液体作为介质进行能量的传输、交换和控制的一种技术。随着石油工业和密封技术的发展，矿物油成为液压传动最主要的工作介质，具备较好的综合理化性能，也带来了易燃和环境污染问题。近年来，各国对节约能源和环境保护的重视程度日益上升，液压技术应向生态化方向发展，水液压技术的研究成为该领域关注的热点。

1 水液压技术及其研究要点

1.1 水液压技术概述

水液压技术将经过过滤的淡水或海水作为液压传动的工作介质，代替了传统的矿物油介质。水介质具备无污染、阻燃性、安全可靠和低成本的特点，构成的水液压系统在动态性能和温度方面具备突出的优点，在一些场景应用的优势远远超过油液压技术[1]。水介质的粘度低、饱和蒸气压较高、润滑性差，并且具备一定的腐蚀性，其物理和化学性质给水液压元件的研发带来了难点，需要解决润滑与密封、腐蚀、磨损等共性技术问题。近年来，工程材料、先进制造、润滑理论等学科的发展帮助水液压技术取得了一定的突破，各国逐渐开展水液压技术的基础研究，推动了该技术的应用。1.2 水液压技术的研究要点

水液压技术研究主要需要解决密封与润滑、耐磨损、耐腐蚀和抗气蚀问题，以下分别对其进行阐述：密封与润滑问题的出现主要是因为水的粘度低，形成液体润滑膜的难度较大，容易带来干磨擦的问题。同时，压力变化无法改变水的粘性，而温度变化对其粘性的改变要远远小于矿物油，润滑理论中的挤压效应无法很好地作用于水液压系统。造成磨损问题的主要原因是水介质润滑困难使得摩擦物表面往往处于直接接触状态。此外，水的腐蚀作用会加快磨损的进程，严重时会导致三相磨损，缩短水液压系统的寿命，亟待解决耐磨损问题。造成腐蚀问题的原因是水介质比矿物介质的导电性高数亿倍，会引起大部分金属材料出现电化学腐蚀现象，也容易造成大部分高分子材料的化学老化现象，破坏液压元件，即便使用陶瓷涂层，也会导致涂层中特定相出现一定的选择性析出，亟待解决耐腐蚀问题。造成气蚀的原因是水具有较高的汽化压力，是矿物油介质的近千万倍，加上水中少量空气和微生物的作用，容易诱发水汽化，带来气蚀问题，腐蚀零件[2]。气蚀现象还会带来系统流量的变化，造成压力的震动、噪声等，带来不良影响。

2 水液压技术的未来发展与应用

2.1 水液压技术的应用研究进展

1）水液压泵的研究进展。水液压泵包括柱塞泵和齿轮泵。柱塞泵的研究方面，华中科技大学、浙江大和北京工业大学自1996年始研制了一系列产品。齿轮泵的研究方面，哈

——————————————作者简介：󰀃李艳华（1977—），女，吉林梨树人，高级工程师，研究

方向：液压。

󰀃文章编号：1672-3872（2019）12-0204-01

尔滨工业大学和昆明理工大学对纯水液压啮合齿轮泵的结构与关键技术进行了研究，并通过实验论证了其工作性能。浙江大学实验分析了齿轮泵在水润滑条件下的摩擦磨损特性，其研制的齿轮泵额定压力达到了14MPa。2）水液压控制阀的研究进展。控制阀主要包括比例阀和伺服阀。比例阀的研究方面，德国的Hauhinco公司研制了比例溢流阀，额定压力为32MPa；日本神奈川大学在2005年研究了直接检测先导式水液压溢流阀，压力等级为14MPa，流量仅为20L/min；浙江大学开展了压力为14MPa、流量为100L/min的水液压比例溢流阀的研究。伺服阀的研究方面，法国CEA LIST公司开发了输出压力达到21MPa的水液压伺服阀；日本名城大学研制了额定压力为10MPa的小流量水液压伺服阀[3]。2.2 水液压技术的应用前景

水液压技术在工业应用方面的应用比较广泛。在食品和医药工业的应用上，水液压技术可以满足食品及医药工业较为严格的卫生要求，与气动系统和电机系统相比具备较高的控制精度和效率，可以广泛应用于制药设备、磨面机和屠宰场等设备。在消防器材的应用上，水液压泵可以产生压力达到约100MPa的高压流体，经过特殊喷嘴可以迅速雾化，体积迅速膨胀至1700多倍，从而排除火区上方空气，实现降温效果，

具备极高的效率[4]

。消防器材应用水液压技术，结合喷水口组成高效的灭火设备是未来的发展趋势。在海水淡化领域，利用外界能量对水介质施加较大的压力，帮助水分子克服阻力通过渗透膜实现的反渗透技术是其关键所在，而水高压系统是最为关键的部位。利用水液压技术的低成本、低噪声和高效的优势，可以实现传统反渗透技术无法使用的小微型反渗透淡化。此外，在冶金、造纸、航天航空工业、船舶工业等领域，水液压技术也具有较好的应用前景。

3 结束语

水液压技术具备无污染、节能的优点，在食品、船舶、冶金、航天工业等领域具备极高的应用价值。水液压技术需要解决润滑与密封、耐腐蚀、耐摩擦、耐气蚀等问题，各国对这些问题展开了一系列研究工作，将有力推动水液压技术的发展。参考文献：

[1]王传礼,何涛,喻曹丰,等.水液压技术在煤矿支护装备中的应

用及其研究进展[J].液压与气动,2016(5):1-7.[2]闫建军.煤矿采掘机械中纯水液压传动技术应用研究[J].当代化

工研究,2017(4):25-26.[3]蒋卓,蒋利珍,向红,等.水液压超高压处理技术的优势与挑战

[J].机床与液压,2017,45(5):160-163.[4]刘晓勇.纯水液压传动技术及其在煤矿采煤机中的应用[J].机械

管理开发,2018,33(9):269-270.

（收稿日期：2019-6-12）