一款大型液壓污油過濾設(shè)備的特性研究

王朝輝，包明迅，崔品楠，呂昌龍

(遼寧忠旺機(jī)械設(shè)備制造有限公司，遼寧 遼陽 111003)

目前，液壓技術(shù)被廣泛地應(yīng)用在機(jī)床、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車等多個領(lǐng)域，對于液壓系統(tǒng)安全性與可靠性的要求變得十分重要。大部分工業(yè)資料文獻(xiàn)顯示，液壓油的污染與變質(zhì)是大部分液壓系統(tǒng)故障的主要原因，嚴(yán)重時，污染的液壓油對液壓系統(tǒng)的主要元件造成不可逆的磨損甚至磨傷，因此，控制液壓油的污染程度對于液壓系統(tǒng)的使用與維護(hù)是重中之重。

1 液壓系統(tǒng)中油液污染產(chǎn)生危害的分析

1.1 對系統(tǒng)工作性能的影響

由于液壓油內(nèi)的污染物部分或全部堆積將液壓系統(tǒng)內(nèi)主要元件的節(jié)流孔或縫隙堵塞，從而造成改變液壓系統(tǒng)的工作機(jī)能，使其部分或全部動作失效，甚至系統(tǒng)完全失效，例如，溢流閥產(chǎn)生壓力變化，滑閥閥芯卡死等，從而使系統(tǒng)的動作失效甚至失控。

1.2 對液壓元件的影響

在許多先進(jìn)的液壓原理中，因為設(shè)計要求控制精度很高，因而，使用比例型或者伺服型控制閥，這些控制閥元件對油液的清潔度要求很高，如果油液的清潔度達(dá)不到其使用要求，液壓系統(tǒng)就會面臨故障的可能，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致此類元件損傷甚至損壞，對于設(shè)備造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。

對于油液中存在的顆粒物，如果其數(shù)量或直徑超過元件允許使用要求，就會對元件造成磨損或損傷，例如，大顆粒進(jìn)入液壓閥的間隙，隨著閥體與閥芯的動作，元件表面的摩擦程度會加劇，久而久之，會加大液壓閥的泄露，由此元件的靈活度也會大大減小，所執(zhí)行的動作也會可能錯亂，這樣的污染油液會導(dǎo)致元件壽命縮短，工作也無法正常進(jìn)行。如果顆粒物在元件的關(guān)鍵孔或縫隙中堆積堵塞，更是會造成液壓關(guān)鍵機(jī)能失效的可能，例如，顆粒堆積堵塞了先導(dǎo)型控制閥，就會產(chǎn)生先導(dǎo)滑閥沒有動作，先導(dǎo)閥也就失去了效用。

對于液壓泵來說，污染有顆粒會使泵體運(yùn)動件表面刮傷、咬死，故障率頻發(fā)壽命縮短。例如，污染油液顆粒堆積在葉片泵的定子與轉(zhuǎn)子之間，時間一長，定子、轉(zhuǎn)子就會磨損甚至斷裂。

1.3 對執(zhí)行元件的影響

液壓油中，顆粒物會加速液壓缸密封裝置損壞，使缸體運(yùn)動表面拉傷、磨損，導(dǎo)致油缸內(nèi)部外部泄露增加、推力不足或運(yùn)動不穩(wěn)定、爬行、異響等故障。液壓油中的顆粒物也會在進(jìn)入馬達(dá)后，依附在馬達(dá)內(nèi)部的活動件上，加大其表面摩擦，隨著馬達(dá)轉(zhuǎn)動造成磨損甚至磨傷的后果，加大了馬達(dá)泄露，嚴(yán)重時，馬達(dá)失效。

2 液壓系統(tǒng)中油液污染產(chǎn)生的原因

2.1 內(nèi)部潛在污染

在系統(tǒng)安裝的過程中，自制零件及外購件在加工、裝配、調(diào)試、封存、運(yùn)輸?shù)倪^程中，鑄造殘渣、切屑、焊渣及灰塵等顆粒在液壓系統(tǒng)開始運(yùn)行前就殘留在系統(tǒng)中。隨著液壓系統(tǒng)的運(yùn)行，污染物到達(dá)系統(tǒng)內(nèi)部各個元件，附著堆積后損壞各個元件，最后造成液壓系統(tǒng)故障。

2.2 外部侵入污染

液壓系統(tǒng)在正常運(yùn)行時。外部灰塵、雜質(zhì)、濕氣、異種油液等通過油箱排氣孔或加油孔侵入液壓系統(tǒng)，如通過循環(huán)轉(zhuǎn)動的馬達(dá)，油箱內(nèi)部與外界流通的空氣，天氣炎熱時，油箱內(nèi)壁水蒸氣凝結(jié)的水滴，流回油箱內(nèi)的漏油等，都會造成系統(tǒng)污染。

外界一般認(rèn)為新的液壓油就是干凈的液壓油，其實則不然，桶裝液壓油的容器以及內(nèi)壁的涂料，注油的管路等都會有雜物侵入液壓系統(tǒng)。據(jù)廠家實驗測定新開封的桶裝液壓油，使用100 目銅絲網(wǎng)過濾后測樣取定，每100ml 油液中含有5μm 以上顆粒物達(dá)到3 萬～5 萬個，這樣的油液允許使用在一般的液壓系統(tǒng)中，對于伺服級液壓系統(tǒng)來說，使用這個油品等級的液壓油是對伺服元件有危害的。

2.3 再生污染

在液壓系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)工作而產(chǎn)生的污染物此類污染為再生污染，如管路的鐵銹殘余，油箱內(nèi)壁漆面的脫落，運(yùn)動元件之間因磨損產(chǎn)生的顆粒，過濾網(wǎng)脫落的纖維，液壓油長時間使用后發(fā)生化學(xué)、生物變化后的生成物，液壓油在高溫高壓工作條件下，由于水分、空氣、鐵、銅等介質(zhì)作用生成的氧化物等污染物。

3 污油過濾設(shè)備描述、原理及使用步驟

3.1 設(shè)備描述

本設(shè)備分三個區(qū)域( 污油過渡區(qū)5000L、10μ 油區(qū)2500L、5μ 油區(qū)2500L)，分別經(jīng)過30μ、20μ、10μ 和5μ 過濾器多次過濾。其中，30μ 和20μ 濾芯為不銹鋼金屬網(wǎng)材質(zhì)，可清理重復(fù)使用(為了匹配使用現(xiàn)場設(shè)備的通用性，過濾器選用國產(chǎn)品牌，且濾芯型號為SFX-1300XX)。各過濾器采用雙濾筒過濾器可不停機(jī)更換濾芯。油泵采用三螺桿泵(匹配擠壓廠現(xiàn)場設(shè)備,三螺桿泵型號TRSHN-440-46)，零度以上均可使用。各個分區(qū)油桶內(nèi)配有多個加熱器，確保設(shè)備在冬天也能正常運(yùn)行。

3.2 設(shè)備原理（如圖1）

圖1 液壓油過濾站工作原理圖

3.3 設(shè)備使用步驟

污油通過螺桿泵抽進(jìn)污油過濾桶，當(dāng)污油過濾桶液位上限位發(fā)訊時停止抽油，加熱器加熱到合適的溫度后開始過濾，污油通過螺桿泵經(jīng)過30μm 過濾器過濾一段時后切換至20μm 過濾器過濾，過濾到設(shè)定時間后，再將污油通過螺桿泵從污油桶抽進(jìn)凈油過濾桶B，然后，進(jìn)行下一級10μm 過濾，將污油經(jīng)過濾器導(dǎo)入污油桶A，當(dāng)A 桶到達(dá)一定液位后，再將油抽回濾油桶B,如此往復(fù)，循環(huán)過濾，過濾一段時間后，檢測油液達(dá)到所求清潔度后，通過螺桿泵將凈油抽走。

3.4 設(shè)備的使用特點(diǎn)

（1）處理污油能力強(qiáng)，污油桶有效容積為5000L，而此套設(shè)備20 分鐘即可使5000L 污油完成一次循環(huán)過濾，據(jù)估計，將50000L 污油過濾至NSA10 以上僅需不到7 個工作日。

（2）自動化程度高，設(shè)備自身管路全部使用電動法蘭球閥，僅需操作者操作電控臺，不必去人工打開，關(guān)閉，切換球閥。

（3）過濾器濾芯一用一備，過濾過程中如果濾芯失效發(fā)訊，可以直接切換濾芯，不會影響過濾工況。

4 結(jié)語

本文大概介紹了油液污染產(chǎn)生的原因及危害，以及本人所設(shè)計液壓油過濾站的功能及其特性，本人水平有限，有很多地方講述不到位，只是希望借以本文拋磚引玉，讓國內(nèi)其他污油過濾系統(tǒng)設(shè)計者能揚(yáng)長避短，做出更好的液壓系統(tǒng)。