液壓系統(tǒng)的污染控制技術

1、第五章 液壓系統(tǒng)的污染控制技術液壓系統(tǒng)污染控制是一項系統(tǒng)工程，首先要求液壓系統(tǒng)的使用與維護人員對污染控制的重要性有足夠的認識，其次要求其對如何控制，只有充分有效的做好液壓系統(tǒng)的污染控制工作，才能保證系統(tǒng)的可靠的運行。由于大量污染物的存在，影響了液壓系統(tǒng)的可靠運行，所以液壓系統(tǒng)的污染控制顯得尤為迫切和重要。1. 液壓系統(tǒng)的污染物1.1 污染物的定義液壓系統(tǒng)的污染物是指液壓介質中存在的一切對系統(tǒng)有危害作用的物質和能量。它包括固體顆粒、水 對于含水液壓液來說，水不是其污染物。為便于敘述，以下所說液壓介質主要指液壓油。、空氣、化學物質、微生物、靜電、熱能、磁場和輻射等。1.2 污染物的來源污染物的來源

2、各不相同，主要是在系統(tǒng)裝配、運行、故障維修等過程中產生的。根據其產生的原因總體來說，可分為系統(tǒng)內部殘留、內部生成和外部侵入三種。表2-1舉例說明了各種污染物的常見來源。表1-1 污染物的常見來源種類來源舉例說明固體顆粒系統(tǒng)內部殘留制造或裝配過程中殘留于系統(tǒng)內部的切屑、焊渣、型砂系統(tǒng)內部生成元件運動副間摩擦生成的磨屑、內表面銹蝕生成的銹片系統(tǒng)外部侵入從油箱呼吸口或液壓缸活塞桿伸出端進入的塵埃水系統(tǒng)內部殘留制造或裝配過程中殘留于系統(tǒng)內部的水系統(tǒng)內部生成溶解于油液中的水在低溫下轉化為非溶解水系統(tǒng)外部侵入與油箱液面接觸的空氣中的水蒸氣溶解于油液中冷卻器泄漏時，進入油液中的水空氣系統(tǒng)內部殘留液壓系統(tǒng)初始

3、運行時，未將空氣排盡系統(tǒng)內部生成溶解在油液中的空氣在低壓下釋放出來系統(tǒng)外部侵入當系統(tǒng)內壓力低于大氣壓時，吸入的空氣油箱中的油液攪動劇烈，生成氣泡被吸入系統(tǒng)化學物質系統(tǒng)內部殘留制造或裝配過程中殘留于系統(tǒng)內部的溶劑系統(tǒng)內部生成油液氣化和分解產生的化學物質系統(tǒng)外部侵入元件或系統(tǒng)維修時進入的表面活性劑微生物系統(tǒng)內部生成在油液含有非溶解水的條件下，滋生和繁殖的霉菌等靜電系統(tǒng)內部生成油液高速流動時產生靜電熱能系統(tǒng)內部生成油液高速流動時產生熱量系統(tǒng)外部侵入環(huán)境溫度過高磁場系統(tǒng)外部侵入環(huán)境中有強磁場輻射系統(tǒng)外部侵入環(huán)境中有射源1.3污染物的危害污染物對液壓系統(tǒng)的危害是十分巨大的。據統(tǒng)計，液壓系統(tǒng)75% 以上的

4、故障是由于油液及其污染造成的。固體顆粒是液壓系統(tǒng)中最主要的污染物，液壓系統(tǒng)污染故障中的三分之二都是由固體顆粒引起的。表2-2給出了各種污染物的危害。表1-2 污染物的危害種類危害舉例說明固體顆粒元件的污染磨損磨損元件運動副表面，降低元件工作性能元件的污染卡緊電磁閥間隙進入污染物，使閥動作緩慢或失靈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變質金屬顆粒的存在，使油液的酸值迅速升高水腐蝕腐蝕金屬表面，生成的銹片進一步污染油液加速油液劣化與金屬顆粒同在時，使油液氧化速度急劇加快與添加劑產生作用產生沉淀物、膠質等低溫結冰低溫時，自由水變成冰粒，堵塞元件的間隙或小孔空氣氣蝕破壞元件表

5、面降低彈性模量降低油液體積彈性模量，使系統(tǒng)響應緩慢加速油液劣化加速油液氧化變質化學物質腐蝕與水反應形成酸，腐蝕金屬表面洗滌將附著于金屬表面的污染物洗滌到油液中微生物油液的劣化變質引起油液變質，降低油液潤滑性能靜電危害安全靜電與油蒸氣作用可引起爆炸和火災腐蝕引起元件的電流腐蝕熱能改變油液性能降低油液黏度油液的劣化變質加速油液氧化加速元件老化加速密封件老化磁場吸附顆粒將油液中鐵磁性顆粒吸附在間隙內，引起磨損和卡緊放射性物質加速油液劣化加速油液的劣化變質1.4 污染物特征的描述液壓系統(tǒng)中的污染物既有以物質形式存在的,如固體顆粒、水、空氣、化學物質和微生物等，又有以能量形式存在的，如靜電、熱、磁和輻射

6、等?；瘜W物質主要以其種類和含量來進行污染特征的描述；微生物除了能繁殖與游動外，其污染特征與固體顆粒相近；靜電污染一般以電荷電壓來描述其特征；熱一般以溫度的高低來描述其特征；磁一般以磁場強度來進行描述；輻射主要以其種類和能量來進行描述。下面對液壓系統(tǒng)的最常見的固體顆粒、水及空氣的污染特征作一介紹。1.4.1 固體顆粒 描述固體顆粒污染特征的參數主要有顆粒的密度、堆積松散度、沉降性、分散性、遷移性、成塊性、硬度、破碎性、尺寸、尺寸分布、濃度、形狀等。污染控制經常使用的特征主要有尺寸、尺寸分布和濃度等。顆粒具有不規(guī)則的形狀，我們如何去描述它的大小、給出它的尺寸呢？為此，人們給出了關于顆粒尺寸的不同定

7、義，在污染控制領域，常用的定義主要有兩種，一是顆粒的最大弦長，即用顆粒的最大弦長來描述顆粒的大小，這種定義在顯微鏡計數法中得到使用；二是用顆粒等效投影面積的直徑作為顆粒的尺寸，這種定義自動顆粒計數法中得到使用。在顆粒眾多的情況下，我們所得到的各種尺寸顆粒的數量具有相對穩(wěn)定性，它基本上真實地反映了液壓系統(tǒng)中各種顆粒的大小及其數量。不同尺寸的顆粒對液壓元件的危害是不一樣的，人們常用不同尺寸段的顆粒數所占的比例來描述顆粒的尺寸分布，而使用單位體積油液中不同尺寸段的顆粒數或單位體積油液中固體顆粒的重量來描述顆粒的濃度。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。油液中的水有三種存在形式

8、：溶解水、乳化水及自由水。溶解水是指油液分子間存在的水，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。油液中三種形式的水是能夠互相轉化的。溫度降低、壓力下降時，油液中的溶解水會析出，成為乳化水或自由水。溫度升高、壓力上升時，乳化水和自由水會溶解在油液中，形成溶解水。自由水在劇烈攪動時會形成乳化水。乳化水在長時間靜置時會變成自由水。油液中的水含量可以用重量百分比（%w）或體積百分比（%v）表示。在含量較低時常用重量百萬分率（ppmw）或體積百萬分率（ppmv）表示。1.4.3 空氣 與水類似，空氣的污染特

9、征描述主要有空氣的存在形式及其含量。油液中的空氣也有三種存在形式：溶解態(tài)、乳化態(tài)及自由態(tài)。溶解態(tài)空氣是指油液分子間存在的空氣，其尺寸較小。乳化態(tài)空氣是指高度分散在油液中的空氣泡。自由態(tài)空氣是指積聚在液壓系統(tǒng)內部高點的空氣。油液中三種形式的空氣也是能夠互相轉化的。溫度升高、壓力下降時，油液中的溶解態(tài)空氣會析出，成為氣泡或自由態(tài)空氣。溫度下降、壓力上升時，油液中的氣泡和自由態(tài)空氣會溶解在油液中，形成溶解態(tài)空氣。油液中的空氣含量一般以體積百分比（%v）表示。2. 液壓系統(tǒng)污染控制2.1 液壓系統(tǒng)污染控制要求2.1.1 油液中固體顆粒污染控制要求有研究資料表明，機械設備的功能失效50%歸于磨損，而磨損

10、主要是由于系統(tǒng)內的固體顆粒污染物造成的。另有統(tǒng)計資料表明，液壓及潤滑元件失效70%85%歸因于油液污染，美國Massachusetts技術學院的一項統(tǒng)計資料表明，修理機械磨損的費用約占全美國總產值的6%7%（2700億美元），而液壓及潤滑系統(tǒng)的故障有75%以上是由于油液中固體顆粒的污染造成的，經常看到因雜質顆?？ㄋ篱y芯、堵塞節(jié)流孔、破損密封件引起外漏，從而導致停產維修的報道。5m左右的顆粒是卡死閥芯、堵塞節(jié)流孔（既使是局部堵塞），在系統(tǒng)內產生沉積的主要原因，而15m以上的顆粒將導致堵塞節(jié)流孔和加速元件磨損。因此，要想維持系統(tǒng)的正常運行，必須嚴格控制系統(tǒng)的油液污染程度，特別是要嚴格控制油液中所含

11、固體顆粒污染物的濃度。導致閥芯和柱塞卡死的最大威脅被認為是接近閥芯和柱塞徑向間隙尺寸的固體顆粒。要想最大限度地延長元件和流體的壽命就必須濾除與間隙尺寸相近的顆粒，把磨損降低到最低點。表2-1列出了典型元件的工作間隙。表2-1典型元件的工作間隙齒輪泵齒尖至泵壁0.55m比例閥16m齒輪泵齒至側板0.55m方向控制閥28m葉片泵葉尖至泵壁0.51m滾動軸承0.11m葉片泵葉片側隙513m滑動軸承0.5100m柱塞泵柱塞514m靜壓軸承125m柱塞泵閥板0.55m齒輪0.11m伺服閥芯軸14m動力油封0.050.5m注意，工作間隙不等于機械間隙，工作間隙隨負荷、速度、粘度而變化。液壓系統(tǒng)的污染控制要

12、求主要是依據系統(tǒng)中液壓元件對固體顆粒污染的敏感性，工作可靠性和系統(tǒng)壽命及性能來決定。這些控制規(guī)范是對實際液壓系統(tǒng)的污染狀況和使用情況作廣泛調查和測試分析的基礎上作出的。美太平洋科儀公司H/AC分部在七十年代對液壓元件和系統(tǒng)的污染度進行了廣泛的調研，總結了各工業(yè)部門液壓裝置與系統(tǒng)的污染度等級參考指南，其主要內容如下：表2-2 液壓元件的污染控制要求液 壓元 件軍用飛機、導彈和試驗室用伺服閥，導彈和軍用飛機液壓泵飛船、飛機用伺服閥，宇宙飛船液壓泵，高要求比例閥比例閥，機床滑閥，民用飛機液壓泵齒輪泵、葉片泵，一般滑閥，機床用液壓泵和馬達及液壓缸柱塞泵，重機設備用液壓元件ISO440613/1014/

13、1115/1216/1317/14NAS163845678表2-3液壓系統(tǒng)的污染控制要求 液壓系統(tǒng)飛機、導彈試驗臺、試驗室的液壓系統(tǒng)，飛機制動系統(tǒng)氣輪機潤滑系統(tǒng)，導彈和飛機飛行控制系統(tǒng)每高性能伺服控制系統(tǒng)數控機床和新出廠的機床液壓系統(tǒng)，飛機液壓系統(tǒng)氣輪機和艦船液壓系統(tǒng)，調速控制器液壓系統(tǒng)，專用飛機液壓系統(tǒng)，槍炮液壓系統(tǒng)彈射裝置和一般工程機械液壓系統(tǒng)，中壓液壓系統(tǒng)低壓重工業(yè)液壓系統(tǒng)，絞車和起貨機系統(tǒng)大間隙低壓液壓系統(tǒng)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來源于熱交換器泄漏、密封失效、潮濕空氣的冷凝、油箱頂蓋的配置不當、溫度降低，溶解水析出變?yōu)橛坞x水。水分在油液中的存在形式主要有游離水（乳化或水滴）、溶解水、懸乳水。溫度對油液中水分存在形式有影響，當系統(tǒng)溫度降低時，溶解水會析出變?yōu)橛坞x水，為了降低游離水對系統(tǒng)的危害，要盡可能的把油液含水量控制在飽和曲線以下，見圖4-1。圖2-1幾種常用油的含水飽和度 液壓油：200400ppm 潤滑油：200750ppm 變壓器油：3050ppm 2.2 液壓系統(tǒng)污染控制方法2.2.1 油液中固體顆粒的控制方法液壓系統(tǒng)（包括潤滑系統(tǒng)），由于外界不斷侵入系統(tǒng)，內部又不斷產生固體顆粒污染物。因

15、此說液壓系統(tǒng)的污染是不可避免的，但污染是可以控制的，這種控制最主要的是采用過濾器凈化系統(tǒng)的油液，使油液的清潔度控制到系統(tǒng)可允許的程度。雖然，凈化油液的方法除過濾外，還有離心、聚結、靜電、磁性吸附等，但過濾仍是當前最廣泛的油液凈化方法。根據液壓系統(tǒng)污染物的來源不同，可采取不同的控制措施：表2-4性質污染源控制措施外部侵入更換元件對元件有清潔度要求補新油對油液預先過濾或使用過濾車加油通氣口加裝空氣呼吸過濾器環(huán)境加強現場維護內部產生組裝時攜帶組裝前有清潔度要求，組裝后仔細清洗到一定的清潔標準管道滯留避免易滯留顆粒的設計元件磨損安裝合適的過濾器防止連鎖磨損內部殘留加工裝配要求裝配過程中注意清潔好內部雜

16、質過濾器的工作原理是通過過濾材料將液流中的污物顆粒直接阻截在過濾材料中，其特點是液流中的顆粒不偏離流束，而是被阻擋在濾材表面或內部通道縮口處。過濾器承擔污染控制的任務主要有三個方面：（1）在系統(tǒng) 投入使用前，用它來清洗整個液壓系統(tǒng)（俗稱系統(tǒng)串油）；（2）在系統(tǒng)投運中，用它來濾除系統(tǒng)油液中污物，以維持系統(tǒng)的油液清潔度在允許的污染等級之內；（3）在系統(tǒng)換油和補充油液時，用它來對注入新油進行過濾。2.2.2 油液中水分的控制方法液壓系統(tǒng)中常用的除水方法有：沉降法、離心法、吸附法、真空法、聚結分離法。沉降法：使用沉降槽，使水分和雜質在靜止狀態(tài)下慢慢沉入槽底，然后用浮動吸入管從上部將油吸出，主要除去油中

17、的游離水。離心法：利用油和水以及油中雜質的比重不同，靠機械的高速離心力使它們進行分離。主要去除油中的游離水和機械雜質。吸附法：主要是指利用一種少孔質的表面水凝膠化的丙烯纖維作為吸水劑，做成筒狀濾芯安裝于油液系統(tǒng)中。由于該材料有比較強的親水作用，所以隨著過濾時間的增加，本身體積逐漸膨脹，逐漸堵塞油路，此時需要及時更換吸水濾芯。本方法主要去處游離水。真空法：主要指真空蒸餾，通過擴散分離過程來去除油中水分。先將臟油輸入到加熱箱內預熱，然后將加熱后的熱油引入到一個真空箱內進行蒸發(fā)，這樣，水、氣體和易溶物被蒸發(fā)掉，得到脫水后的潔凈油。主要去除油液中的游離水和溶解水。聚結分離法：聚結原理就是使臟油先通過一

18、級濾芯，在那里利用纖維的親水性進行破乳聚結，使不易沉淀和分離的懸浮水聚結成易于沉淀和分離的游離水，并在層流條件下沉降下來。在流動過程中未被沉降的水，可再經過疏水的第二級分離網，以達到油水分離的目的。本方法對汽油、煤油、柴油等燃料有使用效果最佳，并可在煉油廠的精煉設備中，代替真空脫水裝置使用。表2-5 各種污染控制方法的優(yōu)缺點方法優(yōu)點缺點沉降法方法簡單、成本較低。占用大量的沉降槽、時間長、效率低、處理效果一般離心法占地面積比沉降槽小得多，處理迅速。能耗大、噪音大，處理能力隨著油液中水份含量的降低而下降，為了去除油液中最后所生的少量水分需要經過多次的離心分離。吸附法結構簡單，使用方便。需要經常更換

19、吸水濾芯，脫水效果一般，膨脹后纖維易脫落造成污染。真空法沒有高速運動的機械部件，噪聲相對于離心法小得多。可設計成自動化程度高、操作方便、勞動強度低的設備。處理油液的范圍廣，效果較好。能耗高，體積大。聚結分離法沒有機械運動部件，結構簡單，成本低，只需很小的油液壓力就可通過設備，能耗低。材料使用壽命長。一般帶有固液分離材料可同時有效去除油液中的固體雜質。一般用于燃油，對于潤滑油等粘度較大的油液效果不佳。3. 過濾原理與過濾介質過濾就是利用多孔隙的可透性的介質濾除懸浮在油液中的固體顆粒污染物。3.1 過濾原理 過濾介質對液流中顆粒污染物的濾除作用可歸納為兩種主要機制，即直接阻截和吸附作用。直接阻截的

20、特點是液流中的顆粒不偏離流束，直接被阻擋在過濾介質表面孔口或介質內部通道縮口處。吸附作用的特點是油液中的顆粒在流經過濾介質時由于各種力的作用偏離流束，并在表面力（靜電力或分子吸附力等）的作用下吸附在通道內壁，對于纖維介質即吸附在纖維表面。3.2 過濾介質圖3-1 表面型過濾介質過濾原理液流方向過濾介質表面孔按照結構和過濾原理，過濾介質可分為表面型和深度型兩大類。表面型過濾介質時靠介質表面的孔口阻截液流中的顆粒。屬于這一類型的過濾介質有金屬網式、線隙式和片式等過濾元件。表面型過濾介質通孔的大小一般是均勻的，凡尺寸大于介質孔口的顆粒均被截留在介質靠上有油液一側的表面，而小于介質孔口的顆粒則隨液流通

21、過介質，因此，全部過濾作用都是由過濾介質的一個表面來實現的。油流方向表面孔內部縮口孔壁靜止區(qū)圖3-2深度型過濾介質過濾原理深度型過濾介質為多孔材料，如濾紙和無紡布等。這類介質內有無數曲折迂回的通道，從介質的一面貫穿到另一面，并且每一通道中有許多狹窄的孔口，當油液流經過濾介質時，大顆粒污染物被阻截在介質表面孔口或介質內部通道的縮口處；小顆粒污染物流經通道時，有些被吸附在通道內壁或粘附在纖維表面，而有些則沉積在通道內空穴的液流靜止區(qū)。因而深度型過濾介質的過濾機制既有直接阻截，又有吸附作用，過濾介質對顆粒的濾除過程發(fā)生在介質整個深度范圍內。表面型濾材由于過濾機制比較單一，主要是直接阻截，因此其納污容

22、量較小，但經過反向沖洗，介質表面的顆粒容易清除干凈，所以可以反復使用。受工藝限制，一般使用表面型濾材的濾芯，其過濾精度很難達到25m以上。深度型濾材納污容量要大得多，但介質內部的污染物很難清除，一般只能一次性使用。但是其過濾精度可以做得很高，可以比較容易地達到m。這一點對于表面型濾材來說是不可能的。因此，在對系統(tǒng)油液要求比較高的液壓和潤滑系統(tǒng)中，均采用深度型濾材的濾芯作為過濾元件。目前廣泛使用的深度型濾材主要為超細玻璃纖維材料，相比較于原來使用的植物纖維濾材，具有纖維絲徑細，過濾精度高，穩(wěn)定性好，不易脫落纖維且耐熱和耐酸堿等優(yōu)點，基本上已經完全取代了植物纖維。4. 污染控制元件介紹液壓系統(tǒng)污染

23、控制的元件和設備主要有濾芯、過濾器和過濾設備。除了油箱中的吸油濾芯外，濾芯是不能單獨使用的。濾芯一般安裝在一定形狀的殼體中，由此便組成了過濾器。過濾器是液壓系統(tǒng)污染控制的主要元件。過濾器和泵電機組等元件組成一個單獨運行的過濾設備，該設備獨立于液壓系統(tǒng)之外，可以對液壓系統(tǒng)的油液進行外循環(huán)過濾。一般流量較小，體積較小，移動方便的過濾設備，稱為過濾機或過濾車，而一些流量較大，體積較大，獨立于液壓及潤滑系統(tǒng)的過濾設備，成為體外循環(huán)過濾系統(tǒng)。4.1 濾芯濾芯分為過濾濾芯、吸水濾芯、聚結濾芯和分離濾芯等。油液污染控制中使用最多的濾芯為過濾濾芯與聚結分離濾芯，下面對其進行較為詳細的介紹。過濾濾芯過濾濾芯的結

24、構形式有線隙式、片式、燒結式、圓筒折疊式等多種。線隙式濾芯是將金屬絲線纏繞在濾芯骨架上，利用絲線間的間隙捕獲油液中的顆粒污染物。片式濾芯由一組圓片組成，利用圓片間的間隙捕獲油液中的顆粒污染物。燒結式濾芯由金屬粉末燒結而成，利用粉末之間的間隙捕獲油液中的顆粒污染物。圓筒折疊式濾芯是應用最為普遍的一種濾芯，它具有過濾面積大、納污容量大、過濾精度范圍寬等許多優(yōu)點。如圖4-1所示，圓筒折疊式濾芯一般由端蓋1、骨架2、支撐層3、保護層4、過濾層5及密封圈（墊）6等部分組成。骨架承受濾芯上下游間的壓差；端蓋將組成濾芯的各部分連接在一起，并提供合適的連接接口，使濾芯安裝在過濾器中；密封墊（圈）防止濾芯上下游

25、間的油液相通；支撐層防止過濾層結構與形狀的破壞，確保過濾層的有效過濾面積；過濾層起截留污染物的作用，是濾芯過濾性能好壞的重要因素。過濾材料主要有玻璃纖維紙、合成纖維紙、植物纖維紙、金屬纖維氈及金屬網等。在紙質過濾材料中，玻璃纖維紙的過濾精度最高、合成纖維紙次之，植物纖維紙最低。金屬纖維氈與金屬網一般用于腐蝕性強的油液中、高溫的環(huán)境中或濾芯需要反復使用的工況下。過濾材料的類型和可濾除的最小顆粒情況見表4-1表4-1過濾材料類型玻璃纖維、陶瓷不銹鋼毛氈、金屬粉末燒結、泡沫塑料合成纖維、濾紙、片式線隙式、金屬網式紡織品、毛氈微孔濾膜可濾除的最小顆粒（m）135100.45圖4-1 圓筒折疊式濾芯結構

26、（a）濾芯外形圖 （b）濾芯截面圖1端蓋 2骨架 3支撐層 4保護層 5過濾層 6密封圈61345432（a）（b）過濾層的折疊式結構顯著增大了濾材的有效過濾面積。在濾芯流量一定的情況下，可以顯著減小濾芯的外形尺寸或增大濾芯的納污容量；在濾芯外形尺寸一定的情況下，可以顯著增大濾芯的流量或增大濾芯的納污容量。因而在工業(yè)領域中得到了廣泛的應用。吸水濾芯吸水濾芯依靠吸水材料對水的吸附能力，將油液中的水分去除。隨著吸水量的增加，吸水濾芯的壓降上升，當壓降達到一定值時，濾芯需要更換。聚結濾芯與分離濾芯聚結濾芯與分離濾芯是配合使用的，聚結濾芯利用自身的聚結材料將油中乳化的小水珠聚結成大的水珠，分離濾芯利用

27、分離材料的憎水親油特性將聚結濾芯聚結成的大水珠阻擋在分離濾芯的外面，而油可以順暢地通過，兩者配合使用實現油水的分離。如707所研制的燃油過濾器中使用的聚結濾芯、分離濾芯的工作原理是：燃油先經過聚結濾芯，依次實現：（1）固體顆粒雜質的過濾；（2）對燃油中的游離水分進行聚結，將細微的游離水逐漸聚結成大水珠。（3）由于水與燃油的比重差，聚結的大水珠與燃油的運動方向出現分化，比重輕的燃油由于壓差作用向上移動，而大水珠由于重力作用而向下沉降，進入濾器底部積水槽。由于液體粘反影響，燃油向上運動時仍然夾帶少量細小水珠及被聚結的游離水份，通過分離濾芯加以分離，純凈的燃油進入潔凈區(qū)并排出濾器進入下游，細小水珠及

28、游離水份被擋在分離濾芯外表面，逐漸聚結成大水珠，當水珠重量不斷增大到足以克服壓差作用時，水珠則因重量作用向下沉降直至積水槽。積水槽中隨沉降積水的不斷增多，當水面到達警戒位置時，可將積水放出。 聚結濾芯前后壓差隨著固體雜質的不斷增積累而增加，當達到壓差預設值時，應更換聚結濾芯。 工作原理圖4-2如下：.含水燃油聚結濾芯分離濾芯水除水燃油 圖4-2 聚結分離濾芯工作原理4.2 過濾器到目前為止，液壓系統(tǒng)的過濾器還沒有統(tǒng)一的分類方法，一般都是根據過濾器在液壓系統(tǒng)中的位置、過濾器的過濾精度、過濾器進出口的連接形式、過濾器的壓力等級、過濾器的筒體數量等對過濾器進行分類。表7-2給出了按上述分類方法而劃分

29、的過濾器類型。另外，還有一些其它類型的過濾器。如安裝在重要元件油液入口處用于保護該元件的安全過濾器。安裝在油箱加油孔處用于防止加油過程帶入污染物的加油過濾器。安裝在泄油回路上用于防止生成污染物進入油箱的泄油過濾器。表4-2 過濾器類型分類方法類型說明按安裝位置吸油過濾器安裝于吸油回路上，保護液壓泵壓油過濾器安裝于壓力管路上，控制液壓系統(tǒng)的污染度回油過濾器安裝于回油回路上，控制液壓系統(tǒng)的污染度按過濾精度高精度過濾器4,5,6(c) 100精密過濾器10,15,20(c) 100中等精度過濾器30,40(c) 100粗過濾器50,(c) 100按進出口的連接形式管式連接過濾器采用法蘭、公制螺紋或管

30、螺紋連接板式連接過濾器進出油口在同一板面上，一般采用螺栓連接按壓力等級高壓過濾器壓力 16MPa中壓過濾器16MPa 壓力 1.6MPa低壓過濾器壓力1.6MPa按筒體數量單筒過濾器過濾器只有一個濾殼雙筒過濾器過濾器有兩個濾殼，可在運行中更換濾芯圖4-3 過濾器結構1壓差指示器 2旁通閥 3濾頭 4濾芯 5濾殼12354組成過濾器的主要部件為濾殼和濾芯，其中濾殼一般分濾頭和濾筒兩部分。旁通閥、壓差指示器為其附件。圖4-3為一管式連接壓油過濾器的典型結構。油液從濾頭3的進油口進入過濾器，沿濾芯4的徑向由外向內通過濾芯，油液中的顆粒污染物被濾芯的過濾層捕獲，進入濾芯內部的油液即為潔凈的油液，潔凈油

31、液從濾頭的出油口流出過濾器。過濾器的壓力就是指濾殼5能承受的壓力。高壓過濾器的濾頭與濾筒間一般采用螺紋連接，低壓過濾器的濾頭與濾筒間一般采用螺栓連接。安裝或更換濾芯時需要將濾筒（或濾頭）從濾頭（或濾筒）上拆卸下來。隨著過濾器工作時間的增加，濾芯過濾層上捕獲的顆粒越來越多，過濾器進出口間的壓差越來越大。壓差指示器1用來指示過濾器進出口間壓差的高低，是用戶了解濾芯堵塞情況、及時更換濾芯的重要依據。若濾芯在達到極限壓差時未及時更換，則旁通閥2在壓差繼續(xù)增大到一定值時開啟，防止濾芯的破裂。4.3 過濾設備圖4-4過濾車工作原理圖4.3.1 過濾車過濾車由于可自由移動、方便使用，故許多液壓系統(tǒng)均配備了各

32、種過濾車。過濾車的主要功能有以下幾點：（1）油液系統(tǒng)的離線污染控制（體外循環(huán)）（2）向油液系統(tǒng)注入經過濾的潔凈油液（3）排出并凈化油液系統(tǒng)中的油液（4）對貯油罐的油液進行循環(huán)凈化處理（5）收集凈化分散的油液過濾車一般都自帶動力系統(tǒng)，直接接電源就可工作。過濾車一般帶有兩級過濾，一級為粗濾，一般采用100m左右的金屬網；二級為精濾，一般采用3m左右的復合纖維濾材。過濾車的工作原理詳見圖4-4。4.3.2 體外循環(huán)過濾系統(tǒng)體外循環(huán)裝置是指位于液壓系統(tǒng)主回路之外，對油箱內油液進行外循環(huán)過濾的裝置。它主要用于污染嚴重的液壓系統(tǒng)，或變量泵小流量下過濾效率低的情況。體外循環(huán)裝置與系統(tǒng)主回路濾油器相結合，可以

33、獲得很好的過濾效果。主要由泵組、粗濾器、級精過濾、級精過濾、冷卻器以及進出油管等組成。體外循環(huán)裝置也能應用在一些大型液壓設備和潤滑系統(tǒng)的液壓泵站，作為泵站的一個組成部份，其特點為采用高精度大納污容量的濾油器，其過濾精度為3-5mm或更高，為了避免頻繁更換濾芯，可采用數個過濾器并聯(lián)，以增大容量。體外循環(huán)系統(tǒng)的流量（L/min）一般取系統(tǒng)油液體積（L）的10%-20%。體外循環(huán)系統(tǒng)的工作原理圖詳見圖7-5。1. 泵前粗濾器 2. 主泵3. 主泵電機4. 溢流閥(泵自帶)5. 檢測接頭6. 級濾器7. 級濾器8. 抽油泵9. 抽油泵電機10. 冷卻器圖4-5 體外循環(huán)系統(tǒng)的工作原理圖5.污染控制元件

34、的選用過濾器作為油液污染控制的最重要的元件，正確地選用對于確保系統(tǒng)正常的運行至關重要。過濾器選型時主要考慮的因素有過濾精度、系統(tǒng)壓力、過濾元件與油液的相容性，許用壓差，是否要求連續(xù)不間斷地工作以及環(huán)境的適應性等。過濾器選型時，應該盡量向過濾器生產廠家提供足夠的系統(tǒng)正常運行時的技術參數，如所使用的油液的牌號，正常工作溫度，極限工作溫度，通過過濾器時的正常工作壓力和最大工作壓力，通過過濾器時的額定工作流量，流量脈動的情況，濾芯堵塞報警形式（電訊號或目視）等，這樣，過濾器的生產廠家就可以根據實際潤滑系統(tǒng)的情況提供既經濟又能滿足系統(tǒng)要求的合適的過濾器。圖5.1 過濾器安裝位置5.1 過濾器安裝位置的選

35、擇過濾器在系統(tǒng)中的位置對油液的污染控制效果有著很大的影響，在液壓系統(tǒng)中過濾器根據需要可以安裝在吸油管路、壓力油管路、回油管路中，也可以安裝在系統(tǒng)之外的旁路過濾系統(tǒng)中（見圖5.1）圖中序號1表示吸油過濾器，序號2表示箱外吸油過濾器（一般為防止泵吸真空，吸油路過濾器只裝一個），序號3表示壓力管路過濾器（帶旁通安全溢流閥），序號4表示回油管路過濾器（帶旁通安全溢流閥），序號5表示旁路過濾系統(tǒng)過濾器。吸油過濾器吸油過濾器由于其壓差受泵吸空能力的限制，其初始壓降一般不超過0.003MPa，報警壓差不大于0.02MPa。由于低壓差要求，過濾精度不高，常用網式或線隙式過濾器，過濾精度常在100180um之間

36、，最高的絕對過濾精度也不超過40um，且尺寸較大。為了改善泵的吸油特性，可將油箱裝于泵的上方，以在泵的入口提供正壓頭，且可升高過濾器安裝位置減少堵塞的可能性。為了方便更換濾芯，可用箱外吸油過濾器，盡管這種過濾器因有外殼而體積較大，但其由于更換過濾器方便而常被采用。壓力管路過濾器壓力管路過濾器作為系統(tǒng)的主要過濾，應設置在保護重要的液壓元件之前或保護除泵以外的液壓元件。其過濾精度能滿足系統(tǒng)污染控制要求。壓力管路過濾器可以設置在溢流閥的上游或下游。由于過濾器要承受高壓，因而結構尺寸受到限制，這樣使納污能力也受到一定限制。但這種濾芯的壓差較大，一般初始在0.05-0.14MPa之間，最大允許壓差可達0

37、.35-0.5MPa，因而可以選用既有較滿意的納污能力，又有合適精度的壓力管路過濾器。另外，從減少液壓沖擊和保護濾芯角度的考慮，壓力管路過濾器應盡可能安裝在靠近泵的出口處。因為壓力管路過濾器往往采用質地較軟的纖維材料制作，如過濾器安裝在遠離泵出口處，則泵到過濾器之間的管路相當于一個蓄能器，當過濾器后系統(tǒng)的高壓因執(zhí)行閥件而突然卸壓時，將對濾芯產生比泵流量大許多的瞬間沖擊流量。反之，當執(zhí)行閥件突然關閉流量處于高壓時，會對濾芯造成過大壓力沖擊?；赜凸苈愤^濾器在系統(tǒng)中設置回油路過濾器是比較理想的，這樣可使系統(tǒng)產生的污染在回油箱之前通過過濾器，為系統(tǒng)提供清潔油液。但這種過濾只有在系統(tǒng)流量穩(wěn)定的回油路上安

38、裝，過濾效果才會令人滿意。如果在流量變化劇烈的回油路上安裝，其瞬間沖擊流量將影響過濾效果，因此用戶必須注意回油過濾器安裝位置的合理選擇。另外所有泵、馬達和閥的泄漏管路不可接入系統(tǒng)的回油過濾器，這主要是避免以上元件受回油壓力波動的影響，為防止污染性較強的泄漏油液雜質進入油箱，可單獨設置泄油管路精過濾器。旁路過濾系統(tǒng)系統(tǒng)外的旁路過濾既避免了管路中壓力-流量波動的影響，提高了過濾效率，可起到濾除侵入油箱污物的作用。如果旁路過濾器具備脫水、脫氣功能，并且旁路系統(tǒng)與加熱器、冷卻器等結合起來，將起到油水分離、油氣分離、除污以及油液溫控的作用。根據經驗，旁路過濾系統(tǒng)流量可設計在5%-20%的油箱容量之間。5

39、.2 過濾器結構形式的選擇濾材種類選擇表面型濾材-如網式、線隙式、片式等，用于低壓差，低過濾精度、納污能力小場合，如吸油管路和做深度型濾器前置過濾。深度型濾材-如復合濾材、纖維紙、氈等，用于過濾精度要求高的壓力管路、回油管路，納污能力強。材料相容性選擇普通液壓油用：一般碳鋼類濾器材料，有良好的抗氧化能力。水 乙 二醇用：不銹鋼材料或非金屬材料（包括襯網和粘膠都要注意相容性）、碳鋼經鍍鋅的材料不適宜在水乙二醇中使用。密封材料的選擇：一般有丁晴橡膠及氟化橡膠，特殊情況下還有尼龍和聚四氟乙烯等。連接方式的選擇：螺紋連接、法蘭連接、板式連接。輔助功能選擇：帶發(fā)訊指示器、，可提示操作者更換濾芯。帶安全溢

40、流閥，防止濾芯擊穿。更換濾芯的可拆卸方便性選擇：盡量選用更換濾芯方便的結構型式。型式選擇，連續(xù)工作制的可選雙聯(lián)，可停機更換濾芯的可選用單聯(lián)過濾器。另外根據空間位置決定是否選用落地式或支架固定式結構。5.3 過濾器過濾精度的選擇過濾精度是指濾芯能夠捕捉到的油液中顆粒尺寸的大小，常用um表示。過濾精度的選擇應該以系統(tǒng)中各元件所能承受的油液顆粒污染度等級來確定。一般而言，系統(tǒng)壓力越高，各運動副之間的機械間隙就越小，工作時的工作間隙也就越小，對過濾精度的要求也就越高。對于潤滑系統(tǒng)，位于主油路中的過濾器的過濾精度宜選擇15100，對于旁路循環(huán)的潤滑系統(tǒng)應要求10100。過濾精度與所保護的元件對污染的敏感

41、性有關，元件間隙越小，對污染越敏感。過濾精度與執(zhí)行元件速度也有關，低速運行的執(zhí)行元件顆粒度宜不超過間隙的1/3，運動速度快的元件，顆粒度最好控制在間隙的2/3以內。過濾精度還與系統(tǒng)壓力有關，一般來說，壓力高的系統(tǒng)，過濾精度也高。工作壓力與過濾精度關系大致如表5-1表5-1系統(tǒng)類別低要求系統(tǒng)傳動系統(tǒng)伺服系統(tǒng)特殊高壓系統(tǒng)壓力（MPa）02.52.58.08.0161632322035顆粒大?。╩m）0.10.0250.050.02 0.010.0150.010.010.0050.002過濾精度（um）301051053-531過濾器用來保護元件和系統(tǒng)，對過濾精度的選擇見表5-2系統(tǒng)類別濾油器承擔保

42、護的項目污染控制要求（NAS1638）過濾精度（m）保護液壓元件和裝置伺服閥4513比例閥563一般閥、泵、馬達、油缸及裝置75保護典型的液壓系統(tǒng)應用了極敏感元件的實驗室和航空、航天實驗系統(tǒng)341高性能伺服液壓控制系統(tǒng)5613一般伺服系統(tǒng)、比例閥系統(tǒng)，高要求的內燃機和燃氣輪機潤滑系統(tǒng)673要求較高的液壓系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)、軋鋼系統(tǒng)75一般要求機械、車輛液壓系統(tǒng)8910要求較低的系統(tǒng)、如行走設備、造紙設備系統(tǒng)9101015大間隙元件的低壓系統(tǒng)，如潤滑系統(tǒng)等10122030表5-2應當指出，不是所有的系統(tǒng)都將過濾精度定的越高越好，每個系統(tǒng)都有它的最佳污染等級，過濾精度定的太高，將會帶來過大的維修和更換

43、元件的成本、頻繁更換油液等。選擇合適的過濾精度目的是希望系統(tǒng)達到允許的油液清潔度等級，這不但取決于系統(tǒng)所用的對污染敏感的元件品種和數量、還取決于系統(tǒng)壓力和工作條件和維護成本等因素。5.4 過濾器通過能力的選擇通過能力是指濾芯允許通過的公稱流量大小。在確定通過能力時，要留有足夠的余量以補充污物顆粒被攔截所占去的面積，延長使用壽命。例如對吸油過濾器，為降低吸空現象，過濾器通過能力應為泵的3倍以上， 所以有效過濾面積一般應為吸油管路的6080倍；對于壓力管路，通過能力一般選在系統(tǒng)實際使用量的1.22倍之間；對于回油過濾器，要考慮系統(tǒng)的最大瞬時流量有可能超過泵的流量（如單桿油缸等設備），所以應考慮取為最大瞬時流量的1.52倍左右。5.5 過濾器選型方法以上詳細列舉了過濾器選擇中所需考慮的問題，在實際選型時，可參考以下方法： 1. 確定以下參數：最大工作流量Q、最高工作壓力P、油液可達到的最大粘度、油液的比重、需要達到的過濾精度、連接方式、