液壓系統外循環過濾設備|濾油車

2020-03-09

隨著科技的發展，現代制造技術越來越朝著高速、高壓、高精度、高自動化及高可靠性的方向發展，機械設備的動力傳動部分越來越普遍地采用液壓設備來實現各種動作。軸向柱塞泵、比例閥、伺服閥、靜壓液壓軸承等精密液壓元件在液壓系統中的應用越來越普及。此類元件的正常運行對油品清潔度要求極高。移動過濾系統即移動式濾油機、也叫移動式濾油車，具有靈活、方便的特點，一般用于系統較多，且分散的場合。可方便地對各種液壓、潤滑系統進行加油過濾，也可并聯在系統中作為旁路過濾。

研究表明：75%～85%的系統故障歸因于系統中的污染物。液壓系統中的污染物，指在油液中對系統可靠性和元件壽命有害的各種物質。主要有以下幾類：固體顆粒、水、空氣、化學物質、微生物和能量污染物等。不同的污染物會給系統造成不同程度的危害。在液壓系統的各類污染物中固體顆粒較常見且危害較大。有關資料表明，在污染引發的液壓系統故障中，除了30%源于腐蝕外，其余70%都是由于固體顆粒存在造成液壓元件表面機械磨損。固體顆粒不僅加快液壓元件的磨損，而且會堵塞元件的空隙和孔口，使控制元件失靈而引起控制系統失效。另外，固體顆粒還引起著催化劑的作用。并使油液氧化導致其性能下降。由于固體顆粒的存在還增加了油液的熱容量，所以還影響到熱量向周圍傳遞的能力。因此，在液壓系統中設置過濾器已成為一種必然的選擇。

對于一個液壓系統，可有多種過濾裝置。根據液壓系統的實際工作情況，我們將應用于主液壓系統的過濾裝置定義為內循環過濾系統，而將獨立于主液壓系統之外的過濾裝置定為外循環過濾系統。

對于內循環過濾系統，根據系統和元件的不同要求分別在泵的吸油管路、壓力管路、回油管路、伺服閥或調速閥的進油口處，設置不同過濾精度的過濾器。這些過濾器與液壓系統內的其他元件一起構成液壓系統的內循環系統，保證油品及系統的清潔度，從而達到減少磨損，避免維修，延長元件及設備使用壽命的目的。
在液壓系統中設置過濾器，現已成為液壓系統設計師們的常識性選擇。由各種過濾裝置組成的內循環過濾系統在液壓系統中發揮著至關重要的作用。但是，內循環過濾系統也有其固有的缺陷。對于任一個液壓系統，我們都希望其維護工作量越少越好，因此選擇一個足夠大的過濾器成為設計師的優秀，但現代液壓系統往往要求體積小、結構緊湊，其上安裝的過濾器往往都很小，這就造成更換濾芯頻繁，維護工作量大。同時由于過濾器太小，單位面積上流速過大，過濾精度也無法保證。并且主液壓系統各執行元件在動作時會造成非常劇烈的液壓沖擊、這些液壓沖擊所造成的壓力、流量變化，都會直接作用于過濾器上，造成過濾器的超壓、超速，從而導致過濾器過早失效。
試驗表明，在流量波動的影響下，過濾器的過濾能力明顯下降，原來已被攔截吸附的顆粒又被從新沖刷到下游中去。因此，每一次流量波動，下游就會增加一些顆粒，如果連續出現流量波動，則下游的附加顆粒就會逐漸增多，從而造成系統污染度的增大。

采用外循環過濾恰好可以克服內循環過濾系統的缺陷。外循環過濾系統與內循環系統一樣對油液有相同的污染控制能力。又由于外過濾系統是獨立于主液壓系統之外的，不受主液壓系統工作狀態(如壓力、流量波動等因素的影響，因而對于同一精度的過濾器，用于外過濾時的效果比內過濾時要好的多，因此在外過濾系統中可采用低壓、高精度和大壓差的過濾器，并且在主系統不工作時可對油箱油液進行預凈化，使系統油液的初始污染度水平控制在較低的水平。這樣如果再能夠有效控制外界污染物的侵入。則系統工作過程中元件的磨損將會很小，污染物生成率極低，從而可以有效地控制污染磨損。也就是說，借助于外過濾系統可以彌補內過濾系統的不足，并可以充分保證系統油液的初始污染度在很低的水平，從而達到延長機器壽命的目的。

國內某鋼廠連軋薄板生產線系從國外引進的先進設備。自投產以來，為該廠的建設和發展起了重要的作用。該廠曾對冷軋機架液壓壓下系統的油液污染狀況進行取樣，根據從不同的五個取樣點所取油樣的測試結果分析，發現該液壓系統的污染度均相當于NAS15～NAS16級，而本液壓伺服系統的污染度要求至少控制在NAS的6級以下，污染度嚴重超標，根本不適合本系統的工作要求。

從系統原理圖可以發現，該系統主循環系統共設有10臺過濾器，在吸油管路、壓力管路、回油管路、伺服閥前均設有過濾器加以保護，在這種條件下仍有NAS15～NAS16級的高污染度，充分說明本系統過濾器的過濾能力嚴重不足。
對于該系統極高污染度的產生原因進行分析，我們認為是對系統中侵入的污染物沒有能力進行快速有效的過濾凈化，致使污染物在系統中逐漸積蓄并參與對元件的磨損，從而形成鏈式反應而造成的。因此外界污染物侵入率和內部污染物生成率高于主循環系統過濾能力是造成液壓系統污染物增大的主要原因。
針對這種情況，我們提出這樣的解決方案：為了快速濾除污染顆粒，在系統的油箱上增設外循環過濾系統。外循環過濾系統進口設在油箱主系統的回油側，以便及時濾除回油管及積蓄在油箱內的顆粒污染物。
采用上述外循環過濾系統后，有效地解決了油液的主過濾系統能力不足的缺點，克服了精密過濾與延長濾芯使用壽命之間的矛盾。在保證油液清潔度的同時，又減少了濾芯的更換次數，減輕了工人的勞動強度，降低了運行費用。采用該裝置只需8分鐘即可完成一次全油箱油液的過濾，能有效地保證系統中顆粒污染物的動態平衡。經測試，經過外循環過濾系統24小時的運行，五個取樣口的油樣全部達到NAS5～NAS6級的水平。
外循環過濾系統有旁路過濾系統和移動過濾系統等形式。
旁路過濾系統就是在主系統中并聯一套獨立的過濾系統，多用于油箱體積大、系統流量高的場合。

移動過濾系統由于不受場地限制，所以一般都采用低壓（≤1MPa）系統，高精度濾芯（3～5μm），大流量過濾器（1300L/min），并根據需要配置油箱、聚解脫水裝置、真空脫水排氣裝置、吸附過濾裝置等，實現既除顆粒雜質，又除去油中水分、氣體、脫除膠質及降低酸值等一系列功能，使系統中的油液始終保持良好的狀態。
目前，外循環過濾系統應用日益廣泛，從工程機械和小型液壓設備一直到大型設備的液壓泵站都有應用，流量從每分鐘幾升直到上千升。

過濾是液壓潤滑系統中不可缺少的油液凈化措施。液壓系統油液清潔度幾乎都依賴油液過濾來控制。系統污染控制的能力與效果，不僅僅取決于過濾器的精度，而且與過濾器在系統中的總體設計及對污染侵入的控制程度密切相關。目前認為比較完善的過濾系統不但包括主系統過濾，如吸油過濾器、壓力管路過濾器、回油過濾器等，還必須包括外循環過濾（旁路過濾）。主系統過濾器可對系統重要元件進行保護過濾，而外循環過濾可在主系統不工作時進行預過濾，并在工作中進行強化過濾，這樣可使油箱內的油液始終保持很高的清潔度，為主系統提供清潔的油源，因而可以縮小甚至省去壓力管路的高壓過濾器。外循環過濾系統與內循環過濾系統相結合，可以使系統獲得非常好的過濾效果。