某液壓加油車設(shè)計(jì)方案研究

吳月蕓

（航空工業(yè)洪都集團(tuán)，江西 南昌 330001）

某液壓加油車主要用于對(duì)飛機(jī)油液的凈化過(guò)濾、除水和對(duì)飛機(jī)油箱加注液壓油。結(jié)合設(shè)備構(gòu)成，對(duì)其液壓系統(tǒng)原理進(jìn)行分析，從油液過(guò)濾精度、油液除水功能、設(shè)備使用安全等方面考慮，可以滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

1 系統(tǒng)原理

1.1 油液顆粒過(guò)濾

采用過(guò)濾器攔阻顆粒的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。濾芯采用金屬編制網(wǎng)和超細(xì)玻璃纖維過(guò)濾紙做過(guò)濾材料，具有過(guò)濾精度高、納污容量大、濾芯壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。

1.2 油液除水原理

不同的液體有著不同的飽和蒸汽壓。在70℃的溫度下，水大約在30000Pa 壓力下開(kāi)始沸騰，而油則在5Pa 的低壓下才能沸騰。在相同的溫度下，油的飽和蒸氣比水要低很多。因此，通過(guò)抽真空將油液液面的壓力降低到水的飽和蒸氣壓以下時(shí)，則油液中的水將發(fā)生劇烈的汽化，并以蒸汽的形式從油中溢出。通過(guò)真空吸力，油液從頂部進(jìn)入真空罐內(nèi)并通過(guò)噴嘴噴淋而下，油液中的水分在真空室內(nèi)汽化并被真空泵抽出，除水后的油液從底部排出。真空除水的效果主要與工作真空度和油液溫度相關(guān)。真空度越低，溫度越高，除水效果越好。油溫一般為60℃左右，溫度過(guò)高，將加速油液的氧化。對(duì)于液壓油，真空度一般在-0.07 ～-0.09MPa，可使油中的含水量降至100ppm 以下。真空脫水能夠有效去除油液中各種狀態(tài)的水，并能去除油液中的空氣和各種揮發(fā)性物質(zhì)。

2 設(shè)備組成

某液壓油箱加油車外形尺寸mm：1620×950×1290 (長(zhǎng)×寬×高)，主要由液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和車體三部分組成，其中，液壓系統(tǒng)主要由動(dòng)力單元、真空單元、凈化單元等組成，控制系統(tǒng)主要由油液檢測(cè)組件、電氣控制柜、操作面板組成；車體主要由底座、殼體、接油盤(pán)、移動(dòng)車輪組成，如圖1 所示。

圖1 某液壓加油車結(jié)構(gòu)組成

2.1 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)主要由動(dòng)力單元、真空單元、凈化單元等組成。各部分介紹如下：

（1）動(dòng)力單元。動(dòng)力單元由3kW 變頻電機(jī)和32ml/r 排量的內(nèi)嚙合的齒輪泵組成，內(nèi)嚙合泵自吸能力強(qiáng)，工作噪音低，該泵與電機(jī)采用插入式安裝，為方便維護(hù)，在泵吸油口增加一截止閥。

（2）真空單元。真空單元主要由真空泵、真空油箱、加熱器、冷凝器組成。

①真空泵。由0.75kW 電機(jī)與旋片式真空泵直聯(lián)組成，真空泵抽氣速率為21m3/h，極限壓力0.5mbar。特點(diǎn)是可保持7×24h 連續(xù)運(yùn)行，內(nèi)置排氣濾芯，保證排氣潔凈。

②真空油箱。真空油箱是設(shè)備對(duì)油液除水的關(guān)鍵部件，也是存儲(chǔ)油液的油箱，采用δ=5mm 厚的304 不銹鋼焊接加工，存儲(chǔ)油液容積：150L，真空油箱設(shè)有取樣閥和液位顯示，在真空泵的作用下，真空油箱內(nèi)的真空度始終保持在-0.07 ～-0.09MPa 范圍內(nèi)， 加熱器對(duì)真空油箱內(nèi)油液加熱，真空泵把油液中沸騰的水蒸汽通過(guò)冷凝器后抽出排放到大氣中，真空油箱上面安裝有液位控制開(kāi)關(guān)、溫度傳感器、負(fù)壓傳感器、水分傳感器等，油箱內(nèi)液位通過(guò)液位控制開(kāi)關(guān)和物位計(jì)進(jìn)行控制，溫度傳感器用于檢測(cè)油液加熱的溫度，負(fù)壓傳感器用于檢測(cè)真空油箱內(nèi)的真空度，水分傳感器用于檢測(cè)油液的含水量，油液溫度、含水量及真空度通過(guò)控制面板上的觸摸屏進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。

油液通過(guò)進(jìn)油口后以噴淋的方式進(jìn)入真空油箱，噴淋過(guò)程中，沸騰的水蒸汽通過(guò)上方吸氣口被真空泵排出，油液進(jìn)入真空油箱內(nèi)。為保證真空罐內(nèi)的真空度穩(wěn)定，在真空罐上安裝有除濕空氣濾與大氣保持暢通，常壓空氣進(jìn)入真空罐內(nèi)，氣體膨脹后變成干燥的空氣，然后，通過(guò)與油液中水蒸氣的交換后被真空泵排出，提高了設(shè)備除水效率。油箱內(nèi)安裝有2 組共6kW 加熱器，表面熱負(fù)荷小于1.0W/cm2，不會(huì)過(guò)熱引起油液變質(zhì)。油溫可在0 ～70℃任意調(diào)節(jié)，自動(dòng)控制，并設(shè)有保護(hù)裝置，當(dāng)油量過(guò)少時(shí)，自動(dòng)停止工作，避免干燒引起加熱器損壞。

③凈化單元。凈化單元主要構(gòu)成為精密油濾，濾芯采用進(jìn)口玻纖濾層，過(guò)濾精度β3＞1000，耐壓2.8MPa，報(bào)警壓差2.3±0.3bar。鍛造的鋁制T 型手柄使1 個(gè)人在不用工具的條件下，可快速更換濾芯。

2.2 車體

車體主要有底座和外殼組成（參見(jiàn)圖1），材質(zhì)均為碳鋼，其中，底盤(pán)設(shè)有整體接油盤(pán)、放油球閥、電纜收納箱，外殼具有方便維護(hù)、檢查口蓋的作用，在保證安全的前提下除控制面板外能整體開(kāi)啟。車體設(shè)有萬(wàn)向彈性橡膠移動(dòng)輪，輪徑≥250mm，具有安全鎖定功能，且車體具有吊掛裝置。

2.3 電氣控制系統(tǒng)

某液壓加油車電氣控制系統(tǒng)由操作面板和配電箱構(gòu)成，為設(shè)備提供安全、可靠的動(dòng)力源，其中，操作面板由操作按鈕、指示燈、蜂鳴器和觸摸屏組成； 配電箱有繼電器、斷路器、變頻器、相序保護(hù)器、PLC 等附件組成。

PLC 是電氣控制的核心，PLC 根據(jù)對(duì)各個(gè)執(zhí)行元件、反饋元件等IO 點(diǎn)的在線監(jiān)測(cè)情況，以及對(duì)模擬量采集的判斷情況，對(duì)設(shè)備故障自動(dòng)檢測(cè)并報(bào)警，能夠精確定位故障并在觸摸屏上顯示。電氣系統(tǒng)控制框圖如圖2 所示。

3 系統(tǒng)安全保護(hù)

每臺(tái)設(shè)備的安全可靠是至關(guān)重要的，任何安全方面的不足都可能造成重大的損失，因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，采取了多種的安全防護(hù)措施。

（1）超壓保護(hù)。對(duì)飛機(jī)供油壓力最高安全設(shè)置為0.7MPa，系統(tǒng)壓力超出設(shè)定的壓力值后自動(dòng)溢流，避免誤操作對(duì)飛機(jī)系統(tǒng)元器件造成損壞。

圖2 電氣系統(tǒng)控制框圖

（2）真空油箱液位控制。真空油箱液位采用了液位開(kāi)關(guān)、物位計(jì)雙重防護(hù)，為避免真空油箱內(nèi)的加熱器干燒，最低液位設(shè)置在加熱器的上方，低于最低液位時(shí)，排油泵停止工作；液位開(kāi)關(guān)的第二個(gè)觸點(diǎn)控制自動(dòng)排氣開(kāi)關(guān)通斷；液位開(kāi)關(guān)的第三個(gè)觸點(diǎn)或者物位計(jì)觸點(diǎn)控制的是液位或泡沫的最高點(diǎn)，當(dāng)油液液位或泡沫達(dá)到設(shè)置的最高位置時(shí)，真空泵停止工作，避免液位過(guò)高被抽出而造成環(huán)境污染。

（3）電氣保護(hù)。電路系統(tǒng)設(shè)置漏電保護(hù)器，在出現(xiàn)意外事故時(shí)，自動(dòng)切斷電路。

（4）保護(hù)措施。設(shè)備具備過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù)措施及聲光報(bào)警裝置，有系統(tǒng)安全保護(hù)程序且設(shè)自動(dòng)切斷功能，設(shè)備具有接地功能。

（5）防差錯(cuò)。試驗(yàn)臺(tái)的電氣部分插頭、接頭應(yīng)有防差錯(cuò)及明顯標(biāo)識(shí)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了某液壓加油車的液壓控制系統(tǒng)原理、電氣控制系統(tǒng)原理，重點(diǎn)對(duì)設(shè)備過(guò)濾及真空除水功能進(jìn)行了原理分析。該設(shè)備系統(tǒng)液位、溫度、真空度等采用了自動(dòng)控制。油液含水量通過(guò)觸摸屏可實(shí)時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，也可按預(yù)先輸入程序的油液含水量進(jìn)行自動(dòng)控制，具有自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)單、外形美觀的特點(diǎn)，同時(shí)，對(duì)其他液壓系統(tǒng)過(guò)濾除水性能設(shè)計(jì)也提供了借鑒和參考。