一款大型液壓污油過(guò)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(yáng) 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(gè)領(lǐng)域，對(duì)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(shí)，污染的液壓油對(duì)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(duì)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(duì)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(dòng)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(dòng)作失效甚至失控。

1.2 對(duì)液壓元件的影響

在許多先進(jìn)的液壓原理中，因?yàn)樵O(shè)計(jì)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(duì)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(huì)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(duì)于設(shè)備造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。

對(duì)于油液中存在的顆粒物，如果其數(shù)量或直徑超過(guò)元件允許使用要求，就會(huì)對(duì)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(dòng)作，元件表面的摩擦程度會(huì)加劇，久而久之，會(huì)加大液壓閥的泄露，由此元件的靈活度也會(huì)大大減小，所執(zhí)行的動(dòng)作也會(huì)可能錯(cuò)亂，這樣的污染油液會(huì)導(dǎo)致元件壽命縮短，工作也無(wú)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(huì)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(huì)產(chǎn)生先導(dǎo)滑閥沒(méi)有動(dòng)作，先導(dǎo)閥也就失去了效用。

對(duì)于液壓泵來(lái)說(shuō)，污染有顆粒會(huì)使泵體運(yùn)動(dòng)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(shí)間一長(zhǎng)，定子、轉(zhuǎn)子就會(huì)磨損甚至斷裂。

1.3 對(duì)執(zhí)行元件的影響

液壓油中，顆粒物會(huì)加速液壓缸密封裝置損壞，使缸體運(yùn)動(dòng)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(dòng)不穩(wěn)定、爬行、異響等故障。液壓油中的顆粒物也會(huì)在進(jìn)入馬達(dá)后，依附在馬達(dá)內(nèi)部的活動(dòng)件上，加大其表面摩擦，隨著馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)造成磨損甚至磨傷的后果，加大了馬達(dá)泄露，嚴(yán)重時(shí)，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(guò)程中，自制零件及外購(gòu)件在加工、裝配、調(diào)試、封存、運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，鑄造殘?jiān)⑶行?、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(gè)元件，附著堆積后損壞各個(gè)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(shí)。外部灰塵、雜質(zhì)、濕氣、異種油液等通過(guò)油箱排氣孔或加油孔侵入液壓系統(tǒng)，如通過(guò)循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)的馬達(dá)，油箱內(nèi)部與外界流通的空氣，天氣炎熱時(shí)，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(huì)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(shí)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(huì)有雜物侵入液壓系統(tǒng)。據(jù)廠家實(shí)驗(yàn)測(cè)定新開封的桶裝液壓油，使用100 目銅絲網(wǎng)過(guò)濾后測(cè)樣取定，每100ml 油液中含有5μm 以上顆粒物達(dá)到3 萬(wàn)～5 萬(wàn)個(gè)，這樣的油液允許使用在一般的液壓系統(tǒng)中，對(duì)于伺服級(jí)液壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，使用這個(gè)油品等級(jí)的液壓油是對(duì)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(dòng)元件之間因磨損產(chǎn)生的顆粒，過(guò)濾網(wǎng)脫落的纖維，液壓油長(zhǎng)時(shí)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(guò)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(gè)區(qū)域( 污油過(guò)渡區(qū)5000L、10μ 油區(qū)2500L、5μ 油區(qū)2500L)，分別經(jīng)過(guò)30μ、20μ、10μ 和5μ 過(guò)濾器多次過(guò)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(chǎng)設(shè)備的通用性，過(guò)濾器選用國(guó)產(chǎn)品牌，且濾芯型號(hào)為SFX-1300XX)。各過(guò)濾器采用雙濾筒過(guò)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(chǎng)設(shè)備,三螺桿泵型號(hào)TRSHN-440-46)，零度以上均可使用。各個(gè)分區(qū)油桶內(nèi)配有多個(gè)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(guò)濾站工作原理圖

3.3 設(shè)備使用步驟

污油通過(guò)螺桿泵抽進(jìn)污油過(guò)濾桶，當(dāng)污油過(guò)濾桶液位上限位發(fā)訊時(shí)停止抽油，加熱器加熱到合適的溫度后開始過(guò)濾，污油通過(guò)螺桿泵經(jīng)過(guò)30μm 過(guò)濾器過(guò)濾一段時(shí)后切換至20μm 過(guò)濾器過(guò)濾，過(guò)濾到設(shè)定時(shí)間后，再將污油通過(guò)螺桿泵從污油桶抽進(jìn)凈油過(guò)濾桶B，然后，進(jìn)行下一級(jí)10μm 過(guò)濾，將污油經(jīng)過(guò)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(guò)濾，過(guò)濾一段時(shí)間后，檢測(cè)油液達(dá)到所求清潔度后，通過(guò)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(guò)濾，據(jù)估計(jì)，將50000L 污油過(guò)濾至NSA10 以上僅需不到7 個(gè)工作日。

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

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

4 結(jié)語(yǔ)

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(jì)液壓油過(guò)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(guó)內(nèi)其他污油過(guò)濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)者能揚(yáng)長(zhǎng)避短，做出更好的液壓系統(tǒng)。