淺談船用設(shè)備液壓系統(tǒng)中過濾器的維護(hù)與管理

吳星星

（海軍蚌埠士官學(xué)校航海系，安徽 蚌埠 233012）

液壓系統(tǒng)中油液的清潔是保證船用設(shè)備正常運(yùn)行的必備條件。當(dāng)液壓系統(tǒng)中的油液受到固體顆粒污染物污染時(shí)，系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)副表面會(huì)被劃傷或磨損，各元件中的小孔、縫隙等會(huì)被堵塞，隨著油液污染程度的提高，還會(huì)導(dǎo)致船用設(shè)備工作性能逐漸下降，直接影響工作的可靠性。通過對船用設(shè)備故障的分析，發(fā)現(xiàn)50%以上的故障都是由于油液受到污染而造成的。因此，如何控制船用設(shè)備油液的污染度是船用設(shè)備管理中一個(gè)十分重要的技術(shù)問題。對油液污染的控制，除了在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行前對系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)真清洗外，日常油液的凈化也是非常重要的。目前船用設(shè)備中油液的凈化除了使用專門的凈油裝置外，絕大多數(shù)船用設(shè)備均以過濾器過濾為主。本文著重討論如何對過濾器進(jìn)行維護(hù)管理使其發(fā)揮最大效能。

1 過濾器的功用

在船用機(jī)械設(shè)備中，過濾器起著十分重要的作用，它能過濾油液中的金屬磨屑、碎粒、灰塵以及油液在高溫下受氧化而產(chǎn)生的膠狀沉積物等雜質(zhì)，使油液的清潔度控制在運(yùn)動(dòng)部件所能承受的范圍內(nèi)，保證船用設(shè)備正常運(yùn)行。

在船用設(shè)備液壓系統(tǒng)中使用的過濾器主要有以下功用：

（1）濾除油液中的污垢顆粒，防止引起災(zāi)害性故障的發(fā)生，提高船用設(shè)備工作的可靠性與穩(wěn)定性。

（2）通過過濾去除油液中的細(xì)小顆粒，為運(yùn)動(dòng)部件提供防止磨料性磨損的保護(hù)，從而延長運(yùn)動(dòng)部件的使用壽命。

（3）通過過濾器的過濾作用，不斷清除系統(tǒng)中原有的污染物及新產(chǎn)生的磨損顆粒，達(dá)到動(dòng)平衡。

（4）通過對過濾器中積留污染物種類的分析，可幫助管理人員查找磨損部位和進(jìn)行故障隱患分析，對船用設(shè)備的運(yùn)行狀況具有一定的監(jiān)測作用。

2 過濾器的類型

在船用機(jī)械設(shè)備中，按過濾器濾芯材料的過濾機(jī)制來分類，有表面型、深度型和吸附型三種。

2.1 表面型過濾器

整個(gè)過濾作用是由一個(gè)幾何面實(shí)現(xiàn)的。濾下的污染雜質(zhì)被截留在濾芯元件靠油液上游的一面。濾芯材料具有均勻的標(biāo)定小孔，可以濾除比小孔尺寸大的雜質(zhì)。由于污染雜質(zhì)積聚在濾芯表面上，因此它很容易被阻塞。網(wǎng)式過濾器和線隙式過濾器都屬于這種類型過濾器。

網(wǎng)式過濾器過濾精度與銅絲網(wǎng)層數(shù)及網(wǎng)孔大小有關(guān)。在壓力管路上常采用 100、150、200目的銅絲網(wǎng)；在液壓泵吸油管路上常采用20～40目銅絲網(wǎng)。這種過濾器結(jié)構(gòu)簡單，通流能力大，清洗方便，但過濾精度低。過濾精度有80μm、100μm、180μm三種等級(jí)。

線隙式過濾器濾芯由繞在芯架上的一層金屬線組成，依靠線間微小間隙阻擋油液中雜質(zhì)的通過。這種過濾器結(jié)構(gòu)簡單，通流能力大，過濾精度高，但濾芯材料強(qiáng)度低，不易清洗。其常用于低壓管路中，如用在液壓泵吸油管中時(shí)，它的流量規(guī)格宜選得比泵大。過濾精度有30μm、50μm、180μm三種等級(jí)。

2.2 深度型過濾器

濾芯材料為多孔可透性材料，內(nèi)部具有曲折迂回的通道。大于表面孔徑的雜質(zhì)直接被截留在外表，較小的污染雜質(zhì)進(jìn)入濾材內(nèi)部，撞到通道壁上，由于吸附作用而得到濾除。濾材內(nèi)部曲折的通道也有助于污染雜質(zhì)的沉積。紙、毛氈、燒結(jié)金屬、陶瓷和各種纖維制品等濾芯的過濾器屬于這種類型。

紙芯式過濾器結(jié)構(gòu)與線隙式相同，但濾芯為平紋或波紋的酚醛樹脂或木漿微孔濾紙制成。其特點(diǎn)是：為了增大過濾面積，紙芯常制成折疊形；過濾精度高，可達(dá)5～20μm；但堵塞后無法清洗，必須更換紙芯；為增加紙芯強(qiáng)度，通常在紙芯的內(nèi)外側(cè)用金屬網(wǎng)加固。

燒結(jié)式過濾器濾芯由金屬粉末燒結(jié)而成，利用金屬顆粒間的微孔擋住油液中雜質(zhì)通過。改變金屬粉末的顆粒大小可以制出不同過濾精度的濾芯；濾芯能承受高壓，適用于精過濾；過濾精度可達(dá)5～10 μm；但金屬顆粒易脫落，堵塞后不易清洗。

2.3 吸附型過濾器

濾芯材料把油液中的雜質(zhì)吸附在其表面上。磁性過濾器即屬于此類。磁性過濾器濾芯由永久磁鐵制成，能吸附住油液中的鐵屑、鐵粉或帶磁性的磨料，通常與其它型式濾芯結(jié)合起來制成復(fù)合式濾油器。磁性過濾器除對液壓與潤滑系統(tǒng)中油液有凈化作用外，還具有船用設(shè)備的磨損監(jiān)測作用[1]。

3 過濾器的選用

正確選用過濾器是保證船用設(shè)備正常運(yùn)行的先決條件。在液壓系統(tǒng)中選擇過濾器首先要參考過濾器制造商所提供的產(chǎn)品樣本，然后跟據(jù)具體設(shè)備的工作條件，對油液污染的敏感性、工作壓力負(fù)載特性以及環(huán)境條件等諸多因素綜合考慮。

3.1 過濾精度的選擇

（1）過濾精度的選用原則：使所過濾污物顆粒的尺寸小于液壓元件密封間隙尺寸的一半。系統(tǒng)壓力越高，液壓件內(nèi)相對運(yùn)動(dòng)零件的配合間隙越小。因此，需要的過濾器過濾精度也越高。液壓系統(tǒng)的過濾精度主要取決于系統(tǒng)的壓力。

（2）在選擇系統(tǒng)的主要過濾器時(shí)，其精度的確定應(yīng)主要考慮系統(tǒng)中關(guān)鍵元件能夠耐受油液污染的程度、系統(tǒng)中污染物的侵入速率以及工作條件等因素。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對于不同類型和要求的液壓系統(tǒng)可參考表1和表2選擇過濾器的過濾精度。

表1 過濾器精度推薦值

表2 典型液壓元件的過濾要求

3.2 濾芯的選擇

當(dāng)選擇一個(gè)特定用途的過濾器時(shí)，必須考慮的主要因素有：過濾液的性質(zhì)與過濾材料的相容性，通過過濾器的流量以及流量的變化與波動(dòng)程度，系統(tǒng)的工作壓力是穩(wěn)態(tài)的還是時(shí)變的，系統(tǒng)的工作溫度，以及系統(tǒng)要求的過濾精度等。濾芯選擇的影響因素有：

（1）流體性質(zhì)。構(gòu)成過濾器的濾芯、附件及殼體的材料，必須與過濾液相容。例如，一些液體可能腐蝕濾芯元件或殼體，并且這種腐蝕反過來又污染過濾液。因此，在選擇時(shí)首先要確定液體是酸性、堿性還是中性。

（2）流量。過濾的流量決定后，應(yīng)按樣本規(guī)定選擇過濾器的規(guī)格。條件允許時(shí)，可以選擇較大流量的過濾器，不允許選太小流量的過濾器。

（3）溫度。過濾液的溫度影響流體的黏度、殼體腐蝕速度，以及過濾液與過濾材料的相容性。隨著溫度的升高，液體的黏度通常降低。如果液體太稠，可進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱。主要根據(jù)工作溫度確定液體的黏度，以便合理選擇濾芯元件。

（4）過濾精度。過濾器過濾精度的合理選擇對保證液壓系統(tǒng)的工作可靠性和壽命十分重要。目前關(guān)于過濾器過濾精度等級(jí)的劃分尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，在選擇液壓系統(tǒng)主要過濾器時(shí)，其過濾精度的確定應(yīng)考慮系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備能夠耐受的油液污染度，系統(tǒng)污染物的侵入率，以及工作條件等因素。按實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對于高壓液壓系統(tǒng)，濾油器的過濾精度為10～20 μm（β10～20=75）；低壓液壓系統(tǒng)為 30～40 μm（β30～40=75）；柴油機(jī)潤滑系統(tǒng)一般控制在30μm（β30=75）以內(nèi)。污染磨損控制理論認(rèn)為，濾油器的過濾精度應(yīng)能保證有效地濾除尺寸接近零部件運(yùn)動(dòng)副動(dòng)態(tài)油膜厚度的顆粒。國外經(jīng)驗(yàn)表明，如果能做到這一點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)副與軸承的壽命可延長4～10倍，并可顯著延長油液的使用壽命[2]。

4 過濾器的安裝

（1）過濾器安裝法蘭孔不宜過小，對于安裝在油箱上的過濾口，其安裝法蘭孔應(yīng)在保證密封可靠的前提下適當(dāng)加大，尤其是吸油過濾器。

（2）安裝過濾器時(shí)要注意過濾器殼體上標(biāo)明的液流方向，正確安裝在工作系統(tǒng)中。否則，將會(huì)把濾芯沖毀，造成系統(tǒng)污染。

（3）過濾器應(yīng)盡量安排在油箱外部，以便更換濾芯。

（4）直接裝于油箱上的回油過濾器應(yīng)置于回油液面以下，回油過濾器出油口在液面以上時(shí)，回流油液經(jīng)空氣后再流回油箱液面以下，會(huì)有空氣混入系統(tǒng)。

（5）過濾器不能用管路作為支撐。由于過濾器的體積和重量均較大，如無穩(wěn)固可靠的支撐，管路的振動(dòng)會(huì)使過濾器接口松動(dòng)產(chǎn)生漏油，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成殼體的損壞。

（6）油箱底部設(shè)過濾器時(shí)應(yīng)考慮更換元件時(shí)的防漏。如果過濾器安裝于油箱液面以下，應(yīng)注意系統(tǒng)在搶修或更換管道元件時(shí)，要確保油箱中的油液不全通過管道外溢。此時(shí)，可選用自封式過濾器或在管路中設(shè)置球網(wǎng)、蝶閥等開關(guān)元件。

（7）高壓過濾器應(yīng)注意拆裝空間。在液壓系統(tǒng)中的高壓過濾器，隨著污染物的不斷積聚，當(dāng)進(jìn)出口壓差達(dá)到規(guī)定值時(shí)，必須更換濾芯，此時(shí)需擰下過濾器的殼體，并沿軸向移動(dòng)取下，若過濾器下方空間不足，將會(huì)使維護(hù)變得困難。

（8）液壓系統(tǒng)中的過濾器應(yīng)定期檢查維護(hù)，濾芯的堵塞情況是更換濾芯的標(biāo)志，此時(shí)選用的過濾器應(yīng)帶有堵塞指示與報(bào)警裝置，以便于檢修維護(hù)[3]。

5 過濾器的清洗

為了保持過濾器穩(wěn)定的過濾精度，并盡量延長其使用壽命，應(yīng)注意過濾器的日常保養(yǎng)，經(jīng)常注意壓差指示，縮短清洗周期，并根據(jù)過濾器過濾機(jī)理、過濾介質(zhì)的不同，采取不同的清洗方法。

5.1 表面型過濾器

5.1.1 浸洗法

將濾芯浸入煤油或柴油中，用皮頭或軟木堵住濾芯兩端中心孔，以防污物進(jìn)入濾芯內(nèi)部，然后用軟毛刷刷去濾芯表面的污物，再用潔凈的煤油或柴油沖洗干凈。

5.1.2 吹氣法

將濾芯浸在煤油或柴油中，用皮頭堵住一端中心孔，從另一端往里通入壓縮空氣或用打氣筒往里吹氣，以吹去附在濾芯上的污物。如發(fā)現(xiàn)某處氣泡集中，說明此處有破損，應(yīng)及時(shí)更換。

5.1.3 超聲波法

對于過濾器使用量大的單位，可使用超聲波清洗法，它比刷洗法或吹氣法更徹底、更方便快捷，缺點(diǎn)是一次性投入較大。

5.2 深度型過濾器

5.2.1 紙質(zhì)過濾器

紙質(zhì)過濾器堵塞后清洗較困難，當(dāng)壓降達(dá)到極限值時(shí)，一般采取更換濾芯的方法，很少對其進(jìn)行清洗。若作為應(yīng)急需要清洗，可將濾芯浸在柴油或煤油中用軟毛刷沿折皺方向輕輕洗刷，然后再用潔凈的煤油或柴油清洗干凈。

5.2.2 毛氈式過濾器

毛氈式過濾器清洗較方便，可將毛氈從骨架上拆下在煤油或汽油中浸泡清洗。

5.2.3 金屬燒結(jié)式過濾器

金屬燒結(jié)式過濾器的清洗相當(dāng)困難，既便使用目前最先進(jìn)的超聲波清洗法也不太理想，因在超聲波強(qiáng)烈空化作用下，燒結(jié)金屬顆粒易脫落，從而造成更為嚴(yán)重的堵塞。所以金屬燒結(jié)式過濾器在其納污能力達(dá)到極限值時(shí)，一般采取直接更換濾芯的辦法。

5.3 吸附型過濾器

磁性過濾器的清洗方法較簡單，取出強(qiáng)磁棒，浸入汽油或煤油中，用棉布將上面的鐵屑擦掉，再用潔凈的油沖洗干凈即可[4]。

6 過濾器的管理

在液壓系統(tǒng)中設(shè)置必要的過濾器可保證船用設(shè)備中的油液具有一定的清潔度。然而過濾器一且發(fā)生故障就無法實(shí)現(xiàn)對油液的凈化作用。因此必須做好過濾器日常的維護(hù)管理工作。在正常情況下，過濾器每工作500 h應(yīng)清洗或更換濾芯一次。清洗或更換時(shí)，應(yīng)對濾殼內(nèi)部進(jìn)行仔細(xì)的清洗。當(dāng)系統(tǒng)大修或油液遭受污染后應(yīng)視情縮短濾芯的清洗或更換周期；在日常管理中要經(jīng)常注意過濾器進(jìn)出口的壓差，壓差過小，可能是濾芯已被擊穿，或?yàn)V芯安裝不當(dāng)造成過濾器進(jìn)出口旁通；壓差過大則有可能是油溫過低，粘度過高，油液被水污染成乳化狀或是濾芯污染嚴(yán)重需要清洗或更換。維修后的過濾器要放盡濾殼內(nèi)的空氣。

7 結(jié)束語

過濾器作為提高船用機(jī)械設(shè)備工作可靠性和使用壽命的關(guān)鍵設(shè)備之一，操作管理人員必須正確、合理地使用它，以便延長液壓元件的使用壽命，降低船用設(shè)備的故障率，減少維修費(fèi)用。因此做好過濾器的日常維護(hù)管理工作，是搞好船用設(shè)備管理的基礎(chǔ)工作。

[1]朱淑榮，丁振利．液壓系統(tǒng)濾油器應(yīng)用技術(shù)[J]．機(jī)電設(shè)備，2002，25（3）：23-26.

[2]鄭士君．船用液壓油的污染與控制[J]．中國修船，1997，33（1）：6-8.

[3]徐 波．濾油器在船用液壓系統(tǒng)中的布置[J]．機(jī)電設(shè)備，1999，42（2）：43-44.