防噴器控制系統(tǒng)新型液壓油過(guò)濾裝置研制

宋長(zhǎng)波

（西南石油工程有限公司，四川 成都 610041）

在液壓系統(tǒng)中，利用過(guò)濾裝置可以將工作介質(zhì)中的固體污染物去除掉，從而提高工作介質(zhì)的清潔度，促使相關(guān)期間的性能維持在一個(gè)穩(wěn)定、健康的狀態(tài)，提高液壓元件的可靠性。在大部分情況下，液壓系統(tǒng)都是因?yàn)榻橘|(zhì)污染而發(fā)生故障的，鑒于此，在液壓系統(tǒng)中，過(guò)濾裝置占據(jù)著十分重要的地位，我們有必要圍繞其展開(kāi)探討與研究，提出有效的技術(shù)方法，提高過(guò)濾裝置的使用性能，促使整個(gè)液壓系統(tǒng)的運(yùn)行趨于穩(wěn)定、可靠。

1 概述

就概念上來(lái)講，液壓系統(tǒng)主要分為三種：第一種過(guò)濾是將油液中的切屑、污垢等大顆粒強(qiáng)除掉，進(jìn)而減少卡死、劃傷、堵塞等事故率；第二種過(guò)濾則是對(duì)油液中的細(xì)小顆粒進(jìn)行清除，基于此實(shí)現(xiàn)對(duì)元件磨損的控制；液壓元件包含了眾多處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的零件，這部分零件的滑動(dòng)面具有很小的配合間隙，在細(xì)小顆粒的影響下，零件必然會(huì)產(chǎn)生磨損，進(jìn)而被損壞；第三種過(guò)濾則是清除系統(tǒng)污垢，使油液清潔度得到提升，進(jìn)而提高系統(tǒng)元件的可靠性與穩(wěn)定性。

對(duì)于防噴器控制系統(tǒng)而言，其運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很大流量，如果過(guò)濾裝置配置精度處于較高水平，那么，就會(huì)起到控制流量的作用，進(jìn)而造成管路堵塞，最終導(dǎo)致控制功能喪失。鑒于此，現(xiàn)階段在防噴器控制系統(tǒng)中的過(guò)濾裝置，在精度上一般處于較低水平，而這一情況就會(huì)造成有很多雜質(zhì)存在于液壓油中，進(jìn)而使得曲軸柱塞泵封盤(pán)根存在比較嚴(yán)重的磨損，減壓溢流閥調(diào)壓的穩(wěn)定性也有所缺失，并且經(jīng)常發(fā)生管路堵塞、閥件泄漏等問(wèn)題。這些問(wèn)題會(huì)直接導(dǎo)致液壓元件與防噴器的使用壽命減少，情況嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)異常。筆者基于常規(guī)防噴器控制系統(tǒng)的研究，將在線式回油管路、獨(dú)立式外循環(huán)管路等過(guò)濾裝置設(shè)置在系統(tǒng)中，使液壓油的過(guò)濾精度得到提升的同時(shí)，保障系統(tǒng)通油量維持在一個(gè)正常狀態(tài)，促使系統(tǒng)運(yùn)行趨于穩(wěn)定、可靠。

2 常規(guī)防噴器控制系統(tǒng)過(guò)濾裝置

2.1 過(guò)濾裝置配置

現(xiàn)階段，吸油過(guò)濾器與高壓過(guò)濾器為最常見(jiàn)的防噴器控制系統(tǒng)中的過(guò)濾裝置。例如，常規(guī)配置FKQ640-6，曲軸柱塞泵與氣動(dòng)泵吸油管路位置設(shè)置吸油過(guò)濾器，過(guò)濾精度為400/200μm，這類過(guò)濾器的主要功能是為泵提供保護(hù)，其過(guò)濾精度相對(duì)較低，可以避免較大固體顆粒對(duì)泵造成污染，即第一種過(guò)濾方式。在減壓溢流閥/氣手動(dòng)減壓溢流閥的供油管路位置設(shè)置高壓過(guò)濾器，過(guò)濾精度與壓力分別為100μm與21MPa，這類過(guò)濾器可以對(duì)系統(tǒng)閥件提供保護(hù)，屬于第二種過(guò)濾形式，主要作用就在于控制油液中的細(xì)小顆粒，避免閥板與柱塞劃傷問(wèn)題。

2.2 存在問(wèn)題

現(xiàn)階段，在常規(guī)防噴器控制系統(tǒng)中，關(guān)于過(guò)濾裝置的配置依然暴露出一些缺陷與不足，具體可以從以下幾個(gè)方面得到體現(xiàn)：

首先，由于吸油過(guò)濾器對(duì)通油能力有著較高要求，考慮到憋泵問(wèn)題，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)阻力的控制，大部分情況下會(huì)配備粗過(guò)濾器與吸油管路，這種過(guò)濾精度相對(duì)較低；其次，對(duì)于高壓過(guò)濾器來(lái)講，為了對(duì)液壓油清潔度進(jìn)行控制，在較高負(fù)荷壓力狀態(tài)下，在出現(xiàn)堵塞問(wèn)題時(shí)，為了避免降壓過(guò)大而導(dǎo)致濾芯破裂，通常情況下，需要將一個(gè)旁通閥與過(guò)濾器并聯(lián)，當(dāng)然，受限于空間問(wèn)題，系統(tǒng)應(yīng)該選擇直通式濾芯，無(wú)旁通閥結(jié)構(gòu)，其容納污垢的能力相對(duì)薄弱，堵塞的可能性較大，且在清潔與濾芯更換過(guò)程中存在較大困難；此外，考慮到上述過(guò)濾器在精度上不具備優(yōu)勢(shì)，并且主要在吸油管路與供油管路等位置進(jìn)行安裝，在回油管路上缺少過(guò)濾措施。由于液壓油中存在固體污染物，其會(huì)對(duì)系統(tǒng)元件的可靠性產(chǎn)生影響，同時(shí)，防噴器也會(huì)流入這部分污染物，如此一來(lái)，液壓缸與密封總成就會(huì)有劃傷的風(fēng)險(xiǎn)，最終導(dǎo)致液壓缸進(jìn)入泥沙與井液，并在系統(tǒng)回油過(guò)程中一起進(jìn)入油箱。如此一來(lái)，液壓油的污染程度必然會(huì)大幅度提升，且會(huì)損壞液壓元件，防噴器密封功能也會(huì)因此喪失，情況嚴(yán)重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致井噴失控。

3 新型防噴器控制系統(tǒng)過(guò)濾裝置探討

液壓系統(tǒng)應(yīng)按照30～60μm的精度配置液壓閥件與液壓缸中的液壓油，如果防噴器控制系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)液壓油的流量有著比較高的需求，那么，此時(shí)過(guò)濾器配置必須嚴(yán)格控制精度，從而保障通流量，且避免濾芯堵塞等情況發(fā)生，促使液壓油通過(guò)不會(huì)受到影響，基于可靠性來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)控制功能的保護(hù)?，F(xiàn)階段，過(guò)濾裝置的問(wèn)題依然比較多，因此，我們有必要以常規(guī)的防噴器控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)。通過(guò)新型過(guò)濾裝置的設(shè)置，可以維持原有的系統(tǒng)通流量，與此同時(shí)，系統(tǒng)液壓油過(guò)濾精度水平也可以提升到20μm。在線式回油管路過(guò)濾面向的對(duì)象為工作狀態(tài)下返回油箱前的液壓油，其構(gòu)成分為過(guò)濾器、匯管、回油支管以及三位四通轉(zhuǎn)閥等四個(gè)部分。相比之下，獨(dú)立式外循環(huán)管路過(guò)濾則具有一定的獨(dú)立性，其主要構(gòu)成含有截止閥、吸油過(guò)濾器、電機(jī)、葉片泵、精過(guò)濾器以及循環(huán)管線等。

3.1 在線式回油管路過(guò)濾裝置

根據(jù)上文所述，對(duì)于液壓系統(tǒng)而言，在高性能元件間隙很小的情況下，就需要設(shè)計(jì)優(yōu)化回油管路過(guò)濾器，在油液返回油箱之前對(duì)其中的細(xì)小顆粒進(jìn)行截留。系統(tǒng)中的部分零件處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，例如，減壓溢流閥、氣手動(dòng)減壓溢流閥、高壓球閥、三位四通轉(zhuǎn)閥等，這部分零件滑動(dòng)面的配合間隙都非常小，因此，對(duì)系統(tǒng)的要求也比較嚴(yán)格，必須做好在線式回油管路過(guò)濾裝置的優(yōu)化與調(diào)整。

關(guān)于在線式回油管路過(guò)濾裝置的結(jié)構(gòu)組成，主要包括油箱內(nèi)部水平固定匯管、匯管中的三位四通轉(zhuǎn)閥、回油支管等?；赜瓦^(guò)濾器與匯管兩端相連。過(guò)濾器兩端分別采用螺紋與法蘭連接的方式與匯管螺紋與油箱側(cè)面相連。在過(guò)濾器需要清洗時(shí)，將油箱端部的法蘭打開(kāi)即可。關(guān)于在線式回油管路過(guò)濾裝置的運(yùn)行原理，具體闡述如下：

對(duì)三位四通轉(zhuǎn)閥進(jìn)行操作，防噴器液壓缸的回油通過(guò)三位四通轉(zhuǎn)閥回油口轉(zhuǎn)流出到回油支管，然后，向匯管匯入，之后自過(guò)濾器端部口進(jìn)入，在完成過(guò)濾后，就從過(guò)濾器下部出口流出，向油箱返回；在線式過(guò)濾裝置擁有比較粗的匯管，其作用在于對(duì)液流進(jìn)行緩沖；過(guò)濾器擁有較大通流量以及較高的過(guò)濾精度。在防噴器控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，液壓油回油過(guò)濾已經(jīng)完成，此時(shí)，液壓油向油箱返回時(shí)達(dá)到一定精度，并且通流量、系統(tǒng)空間、外形尺寸等維持原有狀態(tài)，整體維護(hù)具有一定的便捷性。

3.2 獨(dú)立式外循環(huán)管路過(guò)濾裝置

這種裝置的過(guò)濾形式屬于上文所述的第三種。其驅(qū)動(dòng)過(guò)程具有獨(dú)立性，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行造成影響，可以對(duì)油箱中的液壓油進(jìn)行凈化，確保防噴器控制系統(tǒng)的液壓油供給端保持在一定的精度范圍內(nèi)。在控制系統(tǒng)運(yùn)行之前，獨(dú)立式外循環(huán)管路過(guò)濾裝置提前進(jìn)行過(guò)濾，如果條件需要，也可以根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)過(guò)濾。該過(guò)濾裝置的流量相對(duì)穩(wěn)定，且壓力波動(dòng)較小，因此，在性能方面具有突出優(yōu)勢(shì)。

該裝置結(jié)構(gòu)組成包括電機(jī)、葉片泵、吸油過(guò)濾器、精過(guò)濾器等。其運(yùn)行原理如下所述：

啟動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)葉片泵吸出油箱項(xiàng)目的液壓油，以恒定流量向截止閥流入，然后，經(jīng)過(guò)吸油過(guò)濾器，在完成過(guò)濾后，進(jìn)入葉片泵，之后由精過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，并從循環(huán)管線向郵箱返回。在反復(fù)循環(huán)下，液壓油最終將會(huì)達(dá)到精度要求。如果系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)精過(guò)濾器堵塞情況，那么，發(fā)訊器將會(huì)發(fā)出信號(hào)，此時(shí)，首先要做的就是停止葉片泵，將截止閥關(guān)閉，然后，拆開(kāi)濾芯進(jìn)行清潔。根據(jù)工況的不同，精過(guò)濾器與流量可以進(jìn)行調(diào)整，此時(shí)，防噴器控制系統(tǒng)運(yùn)行不會(huì)受到影響。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，在液壓系統(tǒng)中，利用過(guò)濾裝置可以將工作介質(zhì)中的固體污染物去除掉，從而提高工作介質(zhì)的清潔度，促使相關(guān)期間的性能維持在一個(gè)穩(wěn)定、健康的狀態(tài)，提高液壓元件的可靠性。在大部分情況下，液壓系統(tǒng)都是因?yàn)榻橘|(zhì)污染而發(fā)生故障的，鑒于此，在液壓系統(tǒng)中，過(guò)濾裝置占據(jù)著十分重要的地位，我們有必要圍繞其展開(kāi)探討與研究，提出有效的技術(shù)方法，提高過(guò)濾裝置的使用性能，促使整個(gè)液壓系統(tǒng)的運(yùn)行趨于穩(wěn)定、可靠。