液压系统的污染控制技术

1、第五章 液压系统的污染控制技术液压系统污染控制是一项系统工程，首先要求液压系统的使用与维护人员对污染控制的重要性有足够的认识，其次要求其对如何控制，只有充分有效的做好液压系统的污染控制工作，才能保证系统的可靠的运行。由于大量污染物的存在，影响了液压系统的可靠运行，所以液压系统的污染控制显得尤为迫切和重要。1. 液压系统的污染物1.1 污染物的定义液压系统的污染物是指液压介质中存在的一切对系统有危害作用的物质和能量。它包括固体颗粒、水 对于含水液压液来说，水不是其污染物。为便于叙述，以下所说液压介质主要指液压油。、空气、化学物质、微生物、静电、热能、磁场和辐射等。1.2 污染物的来源污染物的来源

2、各不相同，主要是在系统装配、运行、故障维修等过程中产生的。根据其产生的原因总体来说，可分为系统内部残留、内部生成和外部侵入三种。表2-1举例说明了各种污染物的常见来源。表1-1 污染物的常见来源种类来源举例说明固体颗粒系统内部残留制造或装配过程中残留于系统内部的切屑、焊渣、型砂系统内部生成元件运动副间摩擦生成的磨屑、内表面锈蚀生成的锈片系统外部侵入从油箱呼吸口或液压缸活塞杆伸出端进入的尘埃水系统内部残留制造或装配过程中残留于系统内部的水系统内部生成溶解于油液中的水在低温下转化为非溶解水系统外部侵入与油箱液面接触的空气中的水蒸气溶解于油液中冷却器泄漏时，进入油液中的水空气系统内部残留液压系统初始

3、运行时，未将空气排尽系统内部生成溶解在油液中的空气在低压下释放出来系统外部侵入当系统内压力低于大气压时，吸入的空气油箱中的油液搅动剧烈，生成气泡被吸入系统化学物质系统内部残留制造或装配过程中残留于系统内部的溶剂系统内部生成油液气化和分解产生的化学物质系统外部侵入元件或系统维修时进入的表面活性剂微生物系统内部生成在油液含有非溶解水的条件下，滋生和繁殖的霉菌等静电系统内部生成油液高速流动时产生静电热能系统内部生成油液高速流动时产生热量系统外部侵入环境温度过高磁场系统外部侵入环境中有强磁场辐射系统外部侵入环境中有射源1.3污染物的危害污染物对液压系统的危害是十分巨大的。据统计，液压系统75% 以上的

4、故障是由于油液及其污染造成的。固体颗粒是液压系统中最主要的污染物，液压系统污染故障中的三分之二都是由固体颗粒引起的。表2-2给出了各种污染物的危害。表1-2 污染物的危害种类危害举例说明固体颗粒元件的污染磨损磨损元件运动副表面，降低元件工作性能元件的污染卡紧电磁阀间隙进入污染物，使阀动作缓慢或失灵元件的污染堵塞元件的功能性小孔被堵塞，使元件功能失效油液的劣化变质金属颗粒的存在，使油液的酸值迅速升高水腐蚀腐蚀金属表面，生成的锈片进一步污染油液加速油液劣化与金属颗粒同在时，使油液氧化速度急剧加快与添加剂产生作用产生沉淀物、胶质等低温结冰低温时，自由水变成冰粒，堵塞元件的间隙或小孔空气气蚀破坏元件表

5、面降低弹性模量降低油液体积弹性模量，使系统响应缓慢加速油液劣化加速油液氧化变质化学物质腐蚀与水反应形成酸，腐蚀金属表面洗涤将附着于金属表面的污染物洗涤到油液中微生物油液的劣化变质引起油液变质，降低油液润滑性能静电危害安全静电与油蒸气作用可引起爆炸和火灾腐蚀引起元件的电流腐蚀热能改变油液性能降低油液黏度油液的劣化变质加速油液氧化加速元件老化加速密封件老化磁场吸附颗粒将油液中铁磁性颗粒吸附在间隙内，引起磨损和卡紧放射性物质加速油液劣化加速油液的劣化变质1.4 污染物特征的描述液压系统中的污染物既有以物质形式存在的,如固体颗粒、水、空气、化学物质和微生物等，又有以能量形式存在的，如静电、热、磁和辐射

6、等。化学物质主要以其种类和含量来进行污染特征的描述；微生物除了能繁殖与游动外，其污染特征与固体颗粒相近；静电污染一般以电荷电压来描述其特征；热一般以温度的高低来描述其特征；磁一般以磁场强度来进行描述；辐射主要以其种类和能量来进行描述。下面对液压系统的最常见的固体颗粒、水及空气的污染特征作一介绍。1.4.1 固体颗粒 描述固体颗粒污染特征的参数主要有颗粒的密度、堆积松散度、沉降性、分散性、迁移性、成块性、硬度、破碎性、尺寸、尺寸分布、浓度、形状等。污染控制经常使用的特征主要有尺寸、尺寸分布和浓度等。颗粒具有不规则的形状，我们如何去描述它的大小、给出它的尺寸呢？为此，人们给出了关于颗粒尺寸的不同定

7、义，在污染控制领域，常用的定义主要有两种，一是颗粒的最大弦长，即用颗粒的最大弦长来描述颗粒的大小，这种定义在显微镜计数法中得到使用；二是用颗粒等效投影面积的直径作为颗粒的尺寸，这种定义自动颗粒计数法中得到使用。在颗粒众多的情况下，我们所得到的各种尺寸颗粒的数量具有相对稳定性，它基本上真实地反映了液压系统中各种颗粒的大小及其数量。不同尺寸的颗粒对液压元件的危害是不一样的，人们常用不同尺寸段的颗粒数所占的比例来描述颗粒的尺寸分布，而使用单位体积油液中不同尺寸段的颗粒数或单位体积油液中固体颗粒的重量来描述颗粒的浓度。1.4.2 水 水的污染特征描述主要有水的存在形式及其含量。油液中的水有三种存在形式

8、：溶解水、乳化水及自由水。溶解水是指油液分子间存在的水，其尺寸一般在0.1m以下。乳化水是指高度分散在油液中的水，其尺寸一般在10m以下。自由水是指沉降在油液下部的水，其尺寸一般在100m以上。油液中三种形式的水是能够互相转化的。温度降低、压力下降时，油液中的溶解水会析出，成为乳化水或自由水。温度升高、压力上升时，乳化水和自由水会溶解在油液中，形成溶解水。自由水在剧烈搅动时会形成乳化水。乳化水在长时间静置时会变成自由水。油液中的水含量可以用重量百分比（%w）或体积百分比（%v）表示。在含量较低时常用重量百万分率（ppmw）或体积百万分率（ppmv）表示。1.4.3 空气 与水类似，空气的污染特

9、征描述主要有空气的存在形式及其含量。油液中的空气也有三种存在形式：溶解态、乳化态及自由态。溶解态空气是指油液分子间存在的空气，其尺寸较小。乳化态空气是指高度分散在油液中的空气泡。自由态空气是指积聚在液压系统内部高点的空气。油液中三种形式的空气也是能够互相转化的。温度升高、压力下降时，油液中的溶解态空气会析出，成为气泡或自由态空气。温度下降、压力上升时，油液中的气泡和自由态空气会溶解在油液中，形成溶解态空气。油液中的空气含量一般以体积百分比（%v）表示。2. 液压系统污染控制2.1 液压系统污染控制要求2.1.1 油液中固体颗粒污染控制要求有研究资料表明，机械设备的功能失效50%归于磨损，而磨损

10、主要是由于系统内的固体颗粒污染物造成的。另有统计资料表明，液压及润滑元件失效70%85%归因于油液污染，美国Massachusetts技术学院的一项统计资料表明，修理机械磨损的费用约占全美国总产值的6%7%（2700亿美元），而液压及润滑系统的故障有75%以上是由于油液中固体颗粒的污染造成的，经常看到因杂质颗粒卡死阀芯、堵塞节流孔、破损密封件引起外漏，从而导致停产维修的报道。5m左右的颗粒是卡死阀芯、堵塞节流孔（既使是局部堵塞），在系统内产生沉积的主要原因，而15m以上的颗粒将导致堵塞节流孔和加速元件磨损。因此，要想维持系统的正常运行，必须严格控制系统的油液污染程度，特别是要严格控制油液中所含

11、固体颗粒污染物的浓度。导致阀芯和柱塞卡死的最大威胁被认为是接近阀芯和柱塞径向间隙尺寸的固体颗粒。要想最大限度地延长元件和流体的寿命就必须滤除与间隙尺寸相近的颗粒，把磨损降低到最低点。表2-1列出了典型元件的工作间隙。表2-1典型元件的工作间隙齿轮泵齿尖至泵壁0.55m比例阀16m齿轮泵齿至侧板0.55m方向控制阀28m叶片泵叶尖至泵壁0.51m滚动轴承0.11m叶片泵叶片侧隙513m滑动轴承0.5100m柱塞泵柱塞514m静压轴承125m柱塞泵阀板0.55m齿轮0.11m伺服阀芯轴14m动力油封0.050.5m注意，工作间隙不等于机械间隙，工作间隙随负荷、速度、粘度而变化。液压系统的污染控制要

12、求主要是依据系统中液压元件对固体颗粒污染的敏感性，工作可靠性和系统寿命及性能来决定。这些控制规范是对实际液压系统的污染状况和使用情况作广泛调查和测试分析的基础上作出的。美太平洋科仪公司H/AC分部在七十年代对液压元件和系统的污染度进行了广泛的调研，总结了各工业部门液压装置与系统的污染度等级参考指南，其主要内容如下：表2-2 液压元件的污染控制要求液 压元 件军用飞机、导弹和试验室用伺服阀，导弹和军用飞机液压泵飞船、飞机用伺服阀，宇宙飞船液压泵，高要求比例阀比例阀，机床滑阀，民用飞机液压泵齿轮泵、叶片泵，一般滑阀，机床用液压泵和马达及液压缸柱塞泵，重机设备用液压元件ISO440613/1014/

13、1115/1216/1317/14NAS163845678表2-3液压系统的污染控制要求 液压系统飞机、导弹试验台、试验室的液压系统，飞机制动系统气轮机润滑系统，导弹和飞机飞行控制系统每高性能伺服控制系统数控机床和新出厂的机床液压系统，飞机液压系统气轮机和舰船液压系统，调速控制器液压系统，专用飞机液压系统，枪炮液压系统弹射装置和一般工程机械液压系统，中压液压系统低压重工业液压系统，绞车和起货机系统大间隙低压液压系统ISO440613/1014/1115/1216/1317/14（1819）/（1516）（2021）/（1718）NAS16384567891011122.1.2 油液中水分控制要

14、求油液中水分的污染主要来源于热交换器泄漏、密封失效、潮湿空气的冷凝、油箱顶盖的配置不当、温度降低，溶解水析出变为游离水。水分在油液中的存在形式主要有游离水（乳化或水滴）、溶解水、悬乳水。温度对油液中水分存在形式有影响，当系统温度降低时，溶解水会析出变为游离水，为了降低游离水对系统的危害，要尽可能的把油液含水量控制在饱和曲线以下，见图4-1。图2-1几种常用油的含水饱和度 液压油：200400ppm 润滑油：200750ppm 变压器油：3050ppm 2.2 液压系统污染控制方法2.2.1 油液中固体颗粒的控制方法液压系统（包括润滑系统），由于外界不断侵入系统，内部又不断产生固体颗粒污染物。因

15、此说液压系统的污染是不可避免的，但污染是可以控制的，这种控制最主要的是采用过滤器净化系统的油液，使油液的清洁度控制到系统可允许的程度。虽然，净化油液的方法除过滤外，还有离心、聚结、静电、磁性吸附等，但过滤仍是当前最广泛的油液净化方法。根据液压系统污染物的来源不同，可采取不同的控制措施：表2-4性质污染源控制措施外部侵入更换元件对元件有清洁度要求补新油对油液预先过滤或使用过滤车加油通气口加装空气呼吸过滤器环境加强现场维护内部产生组装时携带组装前有清洁度要求，组装后仔细清洗到一定的清洁标准管道滞留避免易滞留颗粒的设计元件磨损安装合适的过滤器防止连锁磨损内部残留加工装配要求装配过程中注意清洁好内部杂

16、质过滤器的工作原理是通过过滤材料将液流中的污物颗粒直接阻截在过滤材料中，其特点是液流中的颗粒不偏离流束，而是被阻挡在滤材表面或内部通道缩口处。过滤器承担污染控制的任务主要有三个方面：（1）在系统 投入使用前，用它来清洗整个液压系统（俗称系统串油）；（2）在系统投运中，用它来滤除系统油液中污物，以维持系统的油液清洁度在允许的污染等级之内；（3）在系统换油和补充油液时，用它来对注入新油进行过滤。2.2.2 油液中水分的控制方法液压系统中常用的除水方法有：沉降法、离心法、吸附法、真空法、聚结分离法。沉降法：使用沉降槽，使水分和杂质在静止状态下慢慢沉入槽底，然后用浮动吸入管从上部将油吸出，主要除去油中

17、的游离水。离心法：利用油和水以及油中杂质的比重不同，靠机械的高速离心力使它们进行分离。主要去除油中的游离水和机械杂质。吸附法：主要是指利用一种少孔质的表面水凝胶化的丙烯纤维作为吸水剂，做成筒状滤芯安装于油液系统中。由于该材料有比较强的亲水作用，所以随着过滤时间的增加，本身体积逐渐膨胀，逐渐堵塞油路，此时需要及时更换吸水滤芯。本方法主要去处游离水。真空法：主要指真空蒸馏，通过扩散分离过程来去除油中水分。先将脏油输入到加热箱内预热，然后将加热后的热油引入到一个真空箱内进行蒸发，这样，水、气体和易溶物被蒸发掉，得到脱水后的洁净油。主要去除油液中的游离水和溶解水。聚结分离法：聚结原理就是使脏油先通过一

18、级滤芯，在那里利用纤维的亲水性进行破乳聚结，使不易沉淀和分离的悬浮水聚结成易于沉淀和分离的游离水，并在层流条件下沉降下来。在流动过程中未被沉降的水，可再经过疏水的第二级分离网，以达到油水分离的目的。本方法对汽油、煤油、柴油等燃料有使用效果最佳，并可在炼油厂的精炼设备中，代替真空脱水装置使用。表2-5 各种污染控制方法的优缺点方法优点缺点沉降法方法简单、成本较低。占用大量的沉降槽、时间长、效率低、处理效果一般离心法占地面积比沉降槽小得多，处理迅速。能耗大、噪音大，处理能力随着油液中水份含量的降低而下降，为了去除油液中最后所生的少量水分需要经过多次的离心分离。吸附法结构简单，使用方便。需要经常更换

19、吸水滤芯，脱水效果一般，膨胀后纤维易脱落造成污染。真空法没有高速运动的机械部件，噪声相对于离心法小得多。可设计成自动化程度高、操作方便、劳动强度低的设备。处理油液的范围广，效果较好。能耗高，体积大。聚结分离法没有机械运动部件，结构简单，成本低，只需很小的油液压力就可通过设备，能耗低。材料使用寿命长。一般带有固液分离材料可同时有效去除油液中的固体杂质。一般用于燃油，对于润滑油等粘度较大的油液效果不佳。3. 过滤原理与过滤介质过滤就是利用多孔隙的可透性的介质滤除悬浮在油液中的固体颗粒污染物。3.1 过滤原理 过滤介质对液流中颗粒污染物的滤除作用可归纳为两种主要机制，即直接阻截和吸附作用。直接阻截的

20、特点是液流中的颗粒不偏离流束，直接被阻挡在过滤介质表面孔口或介质内部通道缩口处。吸附作用的特点是油液中的颗粒在流经过滤介质时由于各种力的作用偏离流束，并在表面力（静电力或分子吸附力等）的作用下吸附在通道内壁，对于纤维介质即吸附在纤维表面。3.2 过滤介质图3-1 表面型过滤介质过滤原理液流方向过滤介质表面孔按照结构和过滤原理，过滤介质可分为表面型和深度型两大类。表面型过滤介质时靠介质表面的孔口阻截液流中的颗粒。属于这一类型的过滤介质有金属网式、线隙式和片式等过滤元件。表面型过滤介质通孔的大小一般是均匀的，凡尺寸大于介质孔口的颗粒均被截留在介质靠上有油液一侧的表面，而小于介质孔口的颗粒则随液流通

21、过介质，因此，全部过滤作用都是由过滤介质的一个表面来实现的。油流方向表面孔内部缩口孔壁静止区图3-2深度型过滤介质过滤原理深度型过滤介质为多孔材料，如滤纸和无纺布等。这类介质内有无数曲折迂回的通道，从介质的一面贯穿到另一面，并且每一通道中有许多狭窄的孔口，当油液流经过滤介质时，大颗粒污染物被阻截在介质表面孔口或介质内部通道的缩口处；小颗粒污染物流经通道时，有些被吸附在通道内壁或粘附在纤维表面，而有些则沉积在通道内空穴的液流静止区。因而深度型过滤介质的过滤机制既有直接阻截，又有吸附作用，过滤介质对颗粒的滤除过程发生在介质整个深度范围内。表面型滤材由于过滤机制比较单一，主要是直接阻截，因此其纳污容

22、量较小，但经过反向冲洗，介质表面的颗粒容易清除干净，所以可以反复使用。受工艺限制，一般使用表面型滤材的滤芯，其过滤精度很难达到25m以上。深度型滤材纳污容量要大得多，但介质内部的污染物很难清除，一般只能一次性使用。但是其过滤精度可以做得很高，可以比较容易地达到m。这一点对于表面型滤材来说是不可能的。因此，在对系统油液要求比较高的液压和润滑系统中，均采用深度型滤材的滤芯作为过滤元件。目前广泛使用的深度型滤材主要为超细玻璃纤维材料，相比较于原来使用的植物纤维滤材，具有纤维丝径细，过滤精度高，稳定性好，不易脱落纤维且耐热和耐酸碱等优点，基本上已经完全取代了植物纤维。4. 污染控制元件介绍液压系统污染

23、控制的元件和设备主要有滤芯、过滤器和过滤设备。除了油箱中的吸油滤芯外，滤芯是不能单独使用的。滤芯一般安装在一定形状的壳体中，由此便组成了过滤器。过滤器是液压系统污染控制的主要元件。过滤器和泵电机组等元件组成一个单独运行的过滤设备，该设备独立于液压系统之外，可以对液压系统的油液进行外循环过滤。一般流量较小，体积较小，移动方便的过滤设备，称为过滤机或过滤车，而一些流量较大，体积较大，独立于液压及润滑系统的过滤设备，成为体外循环过滤系统。4.1 滤芯滤芯分为过滤滤芯、吸水滤芯、聚结滤芯和分离滤芯等。油液污染控制中使用最多的滤芯为过滤滤芯与聚结分离滤芯，下面对其进行较为详细的介绍。过滤滤芯过滤滤芯的结

24、构形式有线隙式、片式、烧结式、圆筒折叠式等多种。线隙式滤芯是将金属丝线缠绕在滤芯骨架上，利用丝线间的间隙捕获油液中的颗粒污染物。片式滤芯由一组圆片组成，利用圆片间的间隙捕获油液中的颗粒污染物。烧结式滤芯由金属粉末烧结而成，利用粉末之间的间隙捕获油液中的颗粒污染物。圆筒折叠式滤芯是应用最为普遍的一种滤芯，它具有过滤面积大、纳污容量大、过滤精度范围宽等许多优点。如图4-1所示，圆筒折叠式滤芯一般由端盖1、骨架2、支撑层3、保护层4、过滤层5及密封圈（垫）6等部分组成。骨架承受滤芯上下游间的压差；端盖将组成滤芯的各部分连接在一起，并提供合适的连接接口，使滤芯安装在过滤器中；密封垫（圈）防止滤芯上下游

25、间的油液相通；支撑层防止过滤层结构与形状的破坏，确保过滤层的有效过滤面积；过滤层起截留污染物的作用，是滤芯过滤性能好坏的重要因素。过滤材料主要有玻璃纤维纸、合成纤维纸、植物纤维纸、金属纤维毡及金属网等。在纸质过滤材料中，玻璃纤维纸的过滤精度最高、合成纤维纸次之，植物纤维纸最低。金属纤维毡与金属网一般用于腐蚀性强的油液中、高温的环境中或滤芯需要反复使用的工况下。过滤材料的类型和可滤除的最小颗粒情况见表4-1表4-1过滤材料类型玻璃纤维、陶瓷不锈钢毛毡、金属粉末烧结、泡沫塑料合成纤维、滤纸、片式线隙式、金属网式纺织品、毛毡微孔滤膜可滤除的最小颗粒（m）135100.45图4-1 圆筒折叠式滤芯结构

26、（a）滤芯外形图 （b）滤芯截面图1端盖 2骨架 3支撑层 4保护层 5过滤层 6密封圈61345432（a）（b）过滤层的折叠式结构显著增大了滤材的有效过滤面积。在滤芯流量一定的情况下，可以显著减小滤芯的外形尺寸或增大滤芯的纳污容量；在滤芯外形尺寸一定的情况下，可以显著增大滤芯的流量或增大滤芯的纳污容量。因而在工业领域中得到了广泛的应用。吸水滤芯吸水滤芯依靠吸水材料对水的吸附能力，将油液中的水分去除。随着吸水量的增加，吸水滤芯的压降上升，当压降达到一定值时，滤芯需要更换。聚结滤芯与分离滤芯聚结滤芯与分离滤芯是配合使用的，聚结滤芯利用自身的聚结材料将油中乳化的小水珠聚结成大的水珠，分离滤芯利用

27、分离材料的憎水亲油特性将聚结滤芯聚结成的大水珠阻挡在分离滤芯的外面，而油可以顺畅地通过，两者配合使用实现油水的分离。如707所研制的燃油过滤器中使用的聚结滤芯、分离滤芯的工作原理是：燃油先经过聚结滤芯，依次实现：（1）固体颗粒杂质的过滤；（2）对燃油中的游离水分进行聚结，将细微的游离水逐渐聚结成大水珠。（3）由于水与燃油的比重差，聚结的大水珠与燃油的运动方向出现分化，比重轻的燃油由于压差作用向上移动，而大水珠由于重力作用而向下沉降，进入滤器底部积水槽。由于液体粘反影响，燃油向上运动时仍然夹带少量细小水珠及被聚结的游离水份，通过分离滤芯加以分离，纯净的燃油进入洁净区并排出滤器进入下游，细小水珠及

28、游离水份被挡在分离滤芯外表面，逐渐聚结成大水珠，当水珠重量不断增大到足以克服压差作用时，水珠则因重量作用向下沉降直至积水槽。积水槽中随沉降积水的不断增多，当水面到达警戒位置时，可将积水放出。 聚结滤芯前后压差随着固体杂质的不断增积累而增加，当达到压差预设值时，应更换聚结滤芯。 工作原理图4-2如下：.含水燃油聚结滤芯分离滤芯水除水燃油 图4-2 聚结分离滤芯工作原理4.2 过滤器到目前为止，液压系统的过滤器还没有统一的分类方法，一般都是根据过滤器在液压系统中的位置、过滤器的过滤精度、过滤器进出口的连接形式、过滤器的压力等级、过滤器的筒体数量等对过滤器进行分类。表7-2给出了按上述分类方法而划分

29、的过滤器类型。另外，还有一些其它类型的过滤器。如安装在重要元件油液入口处用于保护该元件的安全过滤器。安装在油箱加油孔处用于防止加油过程带入污染物的加油过滤器。安装在泄油回路上用于防止生成污染物进入油箱的泄油过滤器。表4-2 过滤器类型分类方法类型说明按安装位置吸油过滤器安装于吸油回路上，保护液压泵压油过滤器安装于压力管路上，控制液压系统的污染度回油过滤器安装于回油回路上，控制液压系统的污染度按过滤精度高精度过滤器4,5,6(c) 100精密过滤器10,15,20(c) 100中等精度过滤器30,40(c) 100粗过滤器50,(c) 100按进出口的连接形式管式连接过滤器采用法兰、公制螺纹或管

30、螺纹连接板式连接过滤器进出油口在同一板面上，一般采用螺栓连接按压力等级高压过滤器压力 16MPa中压过滤器16MPa 压力 1.6MPa低压过滤器压力1.6MPa按筒体数量单筒过滤器过滤器只有一个滤壳双筒过滤器过滤器有两个滤壳，可在运行中更换滤芯图4-3 过滤器结构1压差指示器 2旁通阀 3滤头 4滤芯 5滤壳12354组成过滤器的主要部件为滤壳和滤芯，其中滤壳一般分滤头和滤筒两部分。旁通阀、压差指示器为其附件。图4-3为一管式连接压油过滤器的典型结构。油液从滤头3的进油口进入过滤器，沿滤芯4的径向由外向内通过滤芯，油液中的颗粒污染物被滤芯的过滤层捕获，进入滤芯内部的油液即为洁净的油液，洁净油

31、液从滤头的出油口流出过滤器。过滤器的压力就是指滤壳5能承受的压力。高压过滤器的滤头与滤筒间一般采用螺纹连接，低压过滤器的滤头与滤筒间一般采用螺栓连接。安装或更换滤芯时需要将滤筒（或滤头）从滤头（或滤筒）上拆卸下来。随着过滤器工作时间的增加，滤芯过滤层上捕获的颗粒越来越多，过滤器进出口间的压差越来越大。压差指示器1用来指示过滤器进出口间压差的高低，是用户了解滤芯堵塞情况、及时更换滤芯的重要依据。若滤芯在达到极限压差时未及时更换，则旁通阀2在压差继续增大到一定值时开启，防止滤芯的破裂。4.3 过滤设备图4-4过滤车工作原理图4.3.1 过滤车过滤车由于可自由移动、方便使用，故许多液压系统均配备了各

32、种过滤车。过滤车的主要功能有以下几点：（1）油液系统的离线污染控制（体外循环）（2）向油液系统注入经过滤的洁净油液（3）排出并净化油液系统中的油液（4）对贮油罐的油液进行循环净化处理（5）收集净化分散的油液过滤车一般都自带动力系统，直接接电源就可工作。过滤车一般带有两级过滤，一级为粗滤，一般采用100m左右的金属网；二级为精滤，一般采用3m左右的复合纤维滤材。过滤车的工作原理详见图4-4。4.3.2 体外循环过滤系统体外循环装置是指位于液压系统主回路之外，对油箱内油液进行外循环过滤的装置。它主要用于污染严重的液压系统，或变量泵小流量下过滤效率低的情况。体外循环装置与系统主回路滤油器相结合，可以

33、获得很好的过滤效果。主要由泵组、粗滤器、级精过滤、级精过滤、冷却器以及进出油管等组成。体外循环装置也能应用在一些大型液压设备和润滑系统的液压泵站，作为泵站的一个组成部份，其特点为采用高精度大纳污容量的滤油器，其过滤精度为3-5mm或更高，为了避免频繁更换滤芯，可采用数个过滤器并联，以增大容量。体外循环系统的流量（L/min）一般取系统油液体积（L）的10%-20%。体外循环系统的工作原理图详见图7-5。1. 泵前粗滤器 2. 主泵3. 主泵电机4. 溢流阀(泵自带)5. 检测接头6. 级滤器7. 级滤器8. 抽油泵9. 抽油泵电机10. 冷却器图4-5 体外循环系统的工作原理图5.污染控制元件

34、的选用过滤器作为油液污染控制的最重要的元件，正确地选用对于确保系统正常的运行至关重要。过滤器选型时主要考虑的因素有过滤精度、系统压力、过滤元件与油液的相容性，许用压差，是否要求连续不间断地工作以及环境的适应性等。过滤器选型时，应该尽量向过滤器生产厂家提供足够的系统正常运行时的技术参数，如所使用的油液的牌号，正常工作温度，极限工作温度，通过过滤器时的正常工作压力和最大工作压力，通过过滤器时的额定工作流量，流量脉动的情况，滤芯堵塞报警形式（电讯号或目视）等，这样，过滤器的生产厂家就可以根据实际润滑系统的情况提供既经济又能满足系统要求的合适的过滤器。图5.1 过滤器安装位置5.1 过滤器安装位置的选

35、择过滤器在系统中的位置对油液的污染控制效果有着很大的影响，在液压系统中过滤器根据需要可以安装在吸油管路、压力油管路、回油管路中，也可以安装在系统之外的旁路过滤系统中（见图5.1）图中序号1表示吸油过滤器，序号2表示箱外吸油过滤器（一般为防止泵吸真空，吸油路过滤器只装一个），序号3表示压力管路过滤器（带旁通安全溢流阀），序号4表示回油管路过滤器（带旁通安全溢流阀），序号5表示旁路过滤系统过滤器。吸油过滤器吸油过滤器由于其压差受泵吸空能力的限制，其初始压降一般不超过0.003MPa，报警压差不大于0.02MPa。由于低压差要求，过滤精度不高，常用网式或线隙式过滤器，过滤精度常在100180um之间

36、，最高的绝对过滤精度也不超过40um，且尺寸较大。为了改善泵的吸油特性，可将油箱装于泵的上方，以在泵的入口提供正压头，且可升高过滤器安装位置减少堵塞的可能性。为了方便更换滤芯，可用箱外吸油过滤器，尽管这种过滤器因有外壳而体积较大，但其由于更换过滤器方便而常被采用。压力管路过滤器压力管路过滤器作为系统的主要过滤，应设置在保护重要的液压元件之前或保护除泵以外的液压元件。其过滤精度能满足系统污染控制要求。压力管路过滤器可以设置在溢流阀的上游或下游。由于过滤器要承受高压，因而结构尺寸受到限制，这样使纳污能力也受到一定限制。但这种滤芯的压差较大，一般初始在0.05-0.14MPa之间，最大允许压差可达0

37、.35-0.5MPa，因而可以选用既有较满意的纳污能力，又有合适精度的压力管路过滤器。另外，从减少液压冲击和保护滤芯角度的考虑，压力管路过滤器应尽可能安装在靠近泵的出口处。因为压力管路过滤器往往采用质地较软的纤维材料制作，如过滤器安装在远离泵出口处，则泵到过滤器之间的管路相当于一个蓄能器，当过滤器后系统的高压因执行阀件而突然卸压时，将对滤芯产生比泵流量大许多的瞬间冲击流量。反之，当执行阀件突然关闭流量处于高压时，会对滤芯造成过大压力冲击。回油管路过滤器在系统中设置回油路过滤器是比较理想的，这样可使系统产生的污染在回油箱之前通过过滤器，为系统提供清洁油液。但这种过滤只有在系统流量稳定的回油路上安

38、装，过滤效果才会令人满意。如果在流量变化剧烈的回油路上安装，其瞬间冲击流量将影响过滤效果，因此用户必须注意回油过滤器安装位置的合理选择。另外所有泵、马达和阀的泄漏管路不可接入系统的回油过滤器，这主要是避免以上元件受回油压力波动的影响，为防止污染性较强的泄漏油液杂质进入油箱，可单独设置泄油管路精过滤器。旁路过滤系统系统外的旁路过滤既避免了管路中压力-流量波动的影响，提高了过滤效率，可起到滤除侵入油箱污物的作用。如果旁路过滤器具备脱水、脱气功能，并且旁路系统与加热器、冷却器等结合起来，将起到油水分离、油气分离、除污以及油液温控的作用。根据经验，旁路过滤系统流量可设计在5%-20%的油箱容量之间。5

39、.2 过滤器结构形式的选择滤材种类选择表面型滤材-如网式、线隙式、片式等，用于低压差，低过滤精度、纳污能力小场合，如吸油管路和做深度型滤器前置过滤。深度型滤材-如复合滤材、纤维纸、毡等，用于过滤精度要求高的压力管路、回油管路，纳污能力强。材料相容性选择普通液压油用：一般碳钢类滤器材料，有良好的抗氧化能力。水 乙 二醇用：不锈钢材料或非金属材料（包括衬网和粘胶都要注意相容性）、碳钢经镀锌的材料不适宜在水乙二醇中使用。密封材料的选择：一般有丁晴橡胶及氟化橡胶，特殊情况下还有尼龙和聚四氟乙烯等。连接方式的选择：螺纹连接、法兰连接、板式连接。辅助功能选择：带发讯指示器、，可提示操作者更换滤芯。带安全溢

40、流阀，防止滤芯击穿。更换滤芯的可拆卸方便性选择：尽量选用更换滤芯方便的结构型式。型式选择，连续工作制的可选双联，可停机更换滤芯的可选用单联过滤器。另外根据空间位置决定是否选用落地式或支架固定式结构。5.3 过滤器过滤精度的选择过滤精度是指滤芯能够捕捉到的油液中颗粒尺寸的大小，常用um表示。过滤精度的选择应该以系统中各元件所能承受的油液颗粒污染度等级来确定。一般而言，系统压力越高，各运动副之间的机械间隙就越小，工作时的工作间隙也就越小，对过滤精度的要求也就越高。对于润滑系统，位于主油路中的过滤器的过滤精度宜选择15100，对于旁路循环的润滑系统应要求10100。过滤精度与所保护的元件对污染的敏感

41、性有关，元件间隙越小，对污染越敏感。过滤精度与执行元件速度也有关，低速运行的执行元件颗粒度宜不超过间隙的1/3，运动速度快的元件，颗粒度最好控制在间隙的2/3以内。过滤精度还与系统压力有关，一般来说，压力高的系统，过滤精度也高。工作压力与过滤精度关系大致如表5-1表5-1系统类别低要求系统传动系统伺服系统特殊高压系统压力（MPa）02.52.58.08.0161632322035颗粒大小（mm）0.10.0250.050.02 0.010.0150.010.010.0050.002过滤精度（um）301051053-531过滤器用来保护元件和系统，对过滤精度的选择见表5-2系统类别滤油器承担保

42、护的项目污染控制要求（NAS1638）过滤精度（m）保护液压元件和装置伺服阀4513比例阀563一般阀、泵、马达、油缸及装置75保护典型的液压系统应用了极敏感元件的实验室和航空、航天实验系统341高性能伺服液压控制系统5613一般伺服系统、比例阀系统，高要求的内燃机和燃气轮机润滑系统673要求较高的液压系统和传动系统、轧钢系统75一般要求机械、车辆液压系统8910要求较低的系统、如行走设备、造纸设备系统9101015大间隙元件的低压系统，如润滑系统等10122030表5-2应当指出，不是所有的系统都将过滤精度定的越高越好，每个系统都有它的最佳污染等级，过滤精度定的太高，将会带来过大的维修和更换

43、元件的成本、频繁更换油液等。选择合适的过滤精度目的是希望系统达到允许的油液清洁度等级，这不但取决于系统所用的对污染敏感的元件品种和数量、还取决于系统压力和工作条件和维护成本等因素。5.4 过滤器通过能力的选择通过能力是指滤芯允许通过的公称流量大小。在确定通过能力时，要留有足够的余量以补充污物颗粒被拦截所占去的面积，延长使用寿命。例如对吸油过滤器，为降低吸空现象，过滤器通过能力应为泵的3倍以上， 所以有效过滤面积一般应为吸油管路的6080倍；对于压力管路，通过能力一般选在系统实际使用量的1.22倍之间；对于回油过滤器，要考虑系统的最大瞬时流量有可能超过泵的流量（如单杆油缸等设备），所以应考虑取为最大瞬时流量的1.52倍左右。5.5 过滤器选型方法以上详细列举了过滤器选择中所需考虑的问题，在实际选型时，可参考以下方法： 1. 确定以下参数：最大工作流量Q、最高工作压力P、油液可达到的最大粘度、油液的比重、需要达到的过滤精度、连接方式、