船艇液压系统中过滤器的应用

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船艇液压系统中过滤器的应用

资讯类型：行业新闻加入时间：2008年9月25日17:9

                                       船艇液压系统中过滤器的应用
                                            黄根法    黄晨
                                          公安海警高等专科学校
    内容提要：据统计，在船艇液压系统故障中，75％以上是由于液压油遭受污染所造成的。过滤器使油液的清洁度控制在运动部件可以承受的范围，保证机械设备达到令人满意的性能和寿命。此文以系统介绍过滤器的类型和性能为基础，讨论过滤器的选型、安装和使用。
    关键词：液压系统过滤器应用
    0 前言
    船艇液压系统油液的清洁，是系统正常工作的必要条件。
    遭受固体颗粒污染物污染的油液，会磨损和划伤运动件表面，堵塞元件中的小孑L和缝隙，影响系统的可靠性。据统计，船艇液压设备故障中，由于液压油被污染引发的，高达故障总数的75％。所以，控制液压油固体颗粒污染，一直是液压设备管理人员关心的问题。控制油液固体颗粒污染，除了整体投人运行前认
真清洗系统外，日常净化也非常重要。除了使用专门的净化装置外，大多数系统日常净化仍以过滤器为主。即使装有专门的净化装置，过滤器仍不可或缺。
    1 液压系统中过滤器的功用
    (1)滤除油液中的污垢颗粒，防止运动部件卡死、零件划伤、油道堵塞等故障，提高系统工作的可靠性和稳定性。
    (2)滤除油液中的细小颗粒杂质，防止零件磨料磨损，延长使用寿命。为此，过滤精度应满足需要保护的滑动间隙。
    (3)通过分析过滤器中积留污染物，分析故障隐患，查找磨损部件，监测设备运行。
    2 过滤器的类型
    液压系统使用的过滤器，按滤芯材料的过滤机制，分为表面型、深度型和吸附型等三种。
    (1)表面型过滤器
   过滤作用由一个几何面实现。滤芯材料具有均匀的标定小孑L，可以滤除比小孑L尺寸大的颗粒。滤下的颗粒被截留在油液上游一侧滤芯的表面。
    由于颗粒聚集在表面，滤芯很容易被堵塞，需要定时清洗。
    编网式滤器和线隙式滤器，均属于此类。
    ① 编网式滤器，滤芯由芯架上包裹铜丝网组成。过滤精度低，与网孑L大小和丝网层数有关；有80、100、180µm。
    用于压力管路，常用100、150、200目的铜丝网；用于液压泵吸人管路，常用20～40目的铜丝网。压力损失不超过0．O04MPa。结构简单，流通能力大，清洗方便。
    ② 线隙式滤器，滤芯由芯架上缠绕金属线组成，利用线间微小间隙阻挡颗粒通过。过滤精度高，有30、50、80µm等三个等级。
    用于低压管路。
    压力损失不超过0．03～0．06MPa。
    结构简单，流通能力大，滤芯材料强度低，不便于清洗。
    (2)深度型过滤器
    滤芯由多孑L可透性材料组成，内部具有曲折迂回的通道。大于表面孑L径的颗粒被截留在外表面；较小的颗粒进人材料内部，被通道壁吸附。纸、毛毡、烧结金属、陶瓷、各种纤维制品等滤芯的过滤器属于此类。
    ① 纸芯过滤器
    结构与线隙式滤器相同，但滤芯为平纹和波纹的化学纤维或木浆微孑L滤纸制成。为了增大过滤面积，纸芯常制成折叠形。为增强滤芯强度，其内外两侧通常用金属网加固。
    过滤精度高，可达5～20µm。
    压力损失约为0．01～0．4 MPa。
    ② 烧结式过滤器
    滤芯由金属粉末烧结而成，利用金属颗粒间的微孑L挡住油液中的颗粒。过滤精度高，可达可达5～10µm，可通过改变金属粉末颗粒的大小来改变过滤精度。适用于精过滤。
    (3)吸附型过滤器
   滤芯材料将油液中的颗粒吸附在滤芯上。磁性滤器就属于吸附型滤器，由永久磁铁制成，能吸附油液中的铁屑、铁粉或带有磁性的磨料。通常与其他型式的过滤器结合，制成复式过滤器。磁性过滤器还有监测机械设备磨损的作用。
    3 过滤器的主要性能参数
    (1)过滤精度
    过滤精度，表明过滤器对各种不同尺寸颗粒的滤除能力，由绝对过滤精度、过滤比、过滤效率等参数表示。
    ① 绝对过滤精度，指通过滤芯的最大坚硬球状颗粒的尺寸(µm)。用试验方法测定，反映过滤材料的最大孔径尺寸。
    ② 过滤比β，指对于同一尺寸的颗粒，在过滤器上游单位体积油液中的数量，与下游单位体积油液中的数量的比值。它能确切地反映过滤器对不同尺寸颗粒的过滤能力，已被国际标准化组织采用为评定过滤器过滤精度的性能指标。
    对于某一尺寸X的颗粒，过滤比βx的表达式为：
    βx = Nu／Nd
    式中：Nu为上游油液中尺寸为X的颗粒的浓度；
    Nd为下游油液中尺寸为X的颗粒的浓度。
    从中可以看到βx 越大，过滤精度越高。
    当过滤比βx的数值达到75时，即被视为过滤器对某一尺寸X颗粒的绝对过滤精度。
    ③ 过滤效率Ec
    过滤效率Ec，可以通过下式由过滤比换算得出：

    (2)压降特性
    过滤器有阻力。系统中的油液，流经过滤器必然出现压力降。
    滤芯和流量一定，滤芯的过滤精度越高，压力降越大；流量一定，滤芯的过滤面积越大，压力降越小；油液的粘度越大，压力降越大。
    滤芯所允许的压力降，是滤芯不发生结构性破坏所能够承受的最大压力降。在高压系统中稳定工作时，滤芯承受的也仅仅是在那里油液的压力降，而不是压力。油液流经过滤器的压力降，大部分通过试验和经验公式确定。
    (3)纳垢容量
    纳垢容量，指过滤器的压力降达到规定值之前，可以滤除并容纳的颗粒物数量。
    这是反映过滤器可连续使用实际时间的重要指标。纳垢容量越大，更换或清洗的时间间隔越长。一般来说，滤芯尺寸大，即过滤面积大，纳垢容量就成比例增加。这项指标可以通过多次性能试验确定。
    4 过滤器的选用
    参照过滤器制造商提供的样本，按照液压系统的工作条件、对油液污染的敏感程度、工作压力、负载特性和环境条件等，选择液压系统过滤器。可能包括：
    (1)过滤精度，满足机械设备对油液清洁度的要求。
    (2)具有足够的纳垢能力，保证过滤器在足够长时间内不超过最大压力降连续工作，而不必清洗或更换滤芯。
    (3)足够的强度，经受得起油液的冲击。
    (4)抗腐蚀，规定的温度下有足够的使用寿命。
    (5)便于更换和清洗滤芯。
    (6)最好附有污染指示或发讯装置，便于检查。
    合理选择过滤精度，对液压系统工作的可靠性和使用寿命，都很重要。
    确定液压系统主要过滤器的过滤精度，应考虑系统中关键设备能够耐受的油液污染程度、系统污染物的侵入率、工作条件等因素。
    污染磨损理论认为，过滤器的过滤精度应能保证有效地滤除尺寸接近零部件运动副油膜厚度的颗粒。经验表明，如果能做到这一点，运动副与轴承的寿命可延长4～10倍，并显著哲延长油液的受用寿命。
    过滤器的适当的过滤精度，按实际经验，高压液压系统为0～20µm(β30-40=75)；低压液压系统为30～40µm(β30=75)以内。
    目前，过滤器过滤精度等级的划分，尚没有统一的标准。
    5 液压系统中过滤器的安装位置
    (1)油泵吸人管路滤器
    目的是滤除较大颗粒，保护油泵。要求其压力降不超过0．02 MPa，以保证泵吸人充分，不产生气穴现象。
    过滤精度较低，常使用网式或线隙式过滤器。
    (2)油泵出口管路滤器
    目的是保护泵及其安全阀以外的零部件。要求其有足够的强度，以承受高压和压力冲击。
    一般需设置堵塞指示器和并联一个单向溢流阀(开启压力略大于滤器的最大允许压力差)，以保护滤芯和防止因滤器堵塞引起的泵过载。
    (3)系统回油管路滤器
    目的是滤除零部件磨损产生的金属屑和橡胶颗粒，防止油液和系统遭受污染。
    要求滤器的流量大于至少等于油泵的全部流量；允许有较大的压力降；允许滤芯的强度和刚度较低。应并联单向旁通阀，以防止油液低温启动时高粘度油液通过滤芯或滤芯堵塞等引起的系统压力升高。
    (4)单独过滤系统滤器
    大型或高精度液压系统，常采用低压泵和过滤器组成单独的过滤系统，不问断地滤除油中的颗粒物。除整个液压系统按需要设置过滤器外，还常常在一些重要单元或元件进口设置专用的精过滤器，以保证它们的特殊需要。
    6 过滤器使用注意事项
    (1)保持监测滤器进出口压差。压差过小，可能是滤芯被击穿，或安装不当造成滤器进出口旁通，或油液流量不足；压差过大，可能是油温低粘度高，或油液乳化，或滤芯污染严重需更换或清洗。
    (2)及时清洗。清洗滤器和更换滤芯，必须按说明书规定的时间间隔并视滤器进出口压差及时进行。不仅更换或清洗滤芯，还要清洗滤器壳。
    (3)净化。保持专门的净化装置正常连续运行，如果有。
     7 结论
    使用过滤器，有利于延长油液和系统的寿命，提高液压系统工作可靠性，降低液压系统故障率。正确、合理使用过滤器，是液压系统安全、正常运行的保证。过滤器的日常维护，是液压系统管理的组成重要部分。
    作者：黄根发公安海警高等专科学校副教授大校警衔；
    黄晨  公安海警高等专科学校  助工中尉警衔；地址：浙江宁波北仑；邮编315801。
    参考文献
    l 黄志坚．液压设备故障分析与技术．华中理工大学工业出版社，1999．
    2 官中苞．液压传动系统机械工业出版社，1997

文章来自：中国过滤器网

文章作者：网络管理员

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