冶金機械伺服和比例液壓系統過濾淺析

冀謙

中冶東方工程技術有限公司 山東青島 266555

隨著冶金技術的高速發展，冶金機械液壓技術向高精度、高響應性方向發展，在一切要高精度、高響應的裝置中，伺服和比例液壓系統得到廣泛的應用。要達到伺服閥和比例系統的高效、少故障、長壽命和方便維護保養等目的，就要求閥的生產廠商和液壓系統用戶對油液進行良好的過濾。

1 污染的來源

1.1 元件制造過程中的污染

由于大多數殼體的內部輪廓和設備內部零件都非常復雜，因此制造過程中要去除全部的殘留物幾乎不可能，即便再仔細的清洗也是如此。在對液壓系統進行清洗之后，或在長期地運行之后，這種污染物就進到油液里了。

在制造以后和使用之前的庫存期，元件通常進行防腐處理，然而防腐劑會吸收污物和塵埃，安裝試車時，這些污染物會進入到系統油液中。

典型的污染類型有：碎片，沙粒，塵埃，纖維，油漆顏料，水或防腐劑。

1.2 系統安裝中的污染

當單個元件組裝起來時，如安裝螺釘，就會產生固體顆粒。

典型的污染類型有：密封材料，氧化皮，焊粒，軟管橡膠顆粒，浸蝕和清洗液殘留物，隔離物和磨粒。

1.3 系統運行中的污染

由于元件的磨損。產生了顆粒，尺寸小于15μm 的顆粒最容易造成磨損。

系統運行高溫所引起的流體老化，其殘留物會造成流體的潤滑質量發生變化。

由于油箱通風不良，污染物會由管襯、柱塞桿密封等處侵入油箱，灰塵侵入率還與液壓裝置的工作環境密切相關。

1.4 新油帶來的污染物

從儲油站購來的新油中混有的固體污染物，經常高出伺服閥和比例閥所能允許的限度，這些污染物需要用液壓裝置中的濾油器加以濾去。

2 污染對伺服系統的影響

2.1 固態污物對系統的影響

當污染物顆粒大小和配合間隙相當時，閥芯閥套表面就處于被刮傷的臨界狀態。閥芯運動時，由于污染物顆粒對閥件的刮擦作用，閥體材料會產生細微的金屬顆粒，同時由于閥芯的切換，一些比閥件間隙大的顆粒也會粉碎成微粒。這樣的后果是：泄漏增大，閥芯卡緊、卡死，切換時間改變，閥體損壞，閥的特性發生變化。

2.2 對控制棱邊的磨損作用

對于敏感的控制棱邊而言，污染物增加了其運行負擔，后果是加速了磨損，引起伺服閥和比例閥的切換和控制不精確。

其中，L1=5-25μm，L2=20-80μm，L3=100-450μm，L4=0.5-8μm。

圖2 伺服閥對油液的敏感部位

3 濾油器濾芯的選用準則

3.1 濾芯的壓降

為了充分利用濾芯的去污能力，并使液壓系統的能耗不因濾油器而增加過多，必須注意選用低壓降的濾芯。在公稱粘度下濾芯的參考壓降值如下：

不帶旁通濾油器：△P1=0.2x △P2

帶旁通濾油器：△P1=0.15x △P2

回油路濾油器：△P1=0.2x △P2

其中：△P1=整個濾油器的最大壓力損失；△P2=壓差指示器所指的壓降

3.2 濾芯的除污率

濾芯的除污率也就是污染物吸納能力是指濾芯可吸納的固態污染物顆粒的最大數量。這一參數影響到濾芯的使用壽命，是對濾芯作整體評價時除了精度等級，價格等因素之外更重要因素。固態污染物顆粒存在于液壓油中，濾芯的壽命可通過來自油泵的流量來確定。安裝濾油器的目的是為了在安裝后的整個工作周期間，都能保證油液所需的潔凈度，一旦濾芯的壓降達到最高允許值，且堵塞指示器在油液某一工作粘度下發出信號，則必須更換濾芯，面臨諸如油溫較高或流量頻繁的大起大落得不理想工況下，就必須多濾芯的使用壽命嚴加管控。如果這些工況下，對濾芯的使用壽命不加限定，就有可能因濾芯材料的疲勞失效引起過濾效率降低。

為了使選定的濾芯在一定排污能力下，具有盡可能大的使用壓降范圍和盡可能長的使用壽命，建議在選擇濾芯時候，從相同壓降濾芯的最小尺寸開始選擇。

由圖3 和圖4 給出了通過濾芯的壓降與堵塞、使用壽命之間的關系，由曲線表面較大尺寸、較低初始壓力降的濾芯，要比尺寸小、初始壓降高的濾芯具有更為理想的吸納污染物能力。

3.3 較寬的壓降范圍內βX 的高度穩定性

在冷啟動工況，或者堵塞指示器報警被漏檢的情況下，濾芯會出現高壓降，為了使液壓系統達到很好的過濾效果，濾芯的過濾能力必須在較大壓降范圍內保持不變。

圖5 給出不同廠商同一精度等級濾芯的去污能力曲線，很顯然，濾芯3 和4 在壓降為10bar 的情況下，仍能保持恒定的過濾效率。

4 結語

鍵，也是系統安全運行的可靠保證。隨著液壓技術的發展，液壓系統對液壓介質的清潔度要求也越來高，對介質進行污染控制十分重要，配置合理的不同類型的過濾器是滿足液壓系統正常運行的可靠保證。

圖3 閥芯去污能力曲線

圖4 不同尺寸濾芯在相同流量下的去污能力曲線（濾芯2 尺寸大于濾芯1 尺寸）

在伺服和比例液壓系統設計中過濾器是液壓系統污染控制的關

圖5 不同廠商同一精度等級濾油器去污能力曲線