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液压系统过滤器设备的几种误区分析

发布日期:2015-11-19 16:13  浏览次数:
简介: 近十余年,液压行业发展迅速,为国民经济建设做出了较大贡献。与此同时,国产液压系统的性能日益成为制约主机性能的主要因素之一。过滤器作为液压系统污染控制的最主要元件,其设计选型是否合理,日常使用维护是否正确直接关系到系统的安全及可靠性。
引言 
        近十余年,液压行业发展迅速,为国民经济建设做出了较大贡献。与此同时,国产液压系统的性能日益成为制约主机性能的主要因素之一。过滤器作为液压系统污染控制的最主要元件,其设计选型是否合理,日常使用( 维护) 是否正确直接关系到系统的安全及可靠性。而在实际应用中,许多用户对过滤器选型及使用还存在着一定误区, 不加以纠正将会影响系统的正常可靠工作。本文以液压用过滤器在实际应用中的常见误区草作阐述,希望能为初学者提供一点借鉴作用。
 正文
误区之一:进油过滤、管路过滤、回油过滤实际上只是安装部位不同,实际功用是一样的,只要选择一种过滤器,并选用更高的精度就能达到设计目的。 
        吸油过滤器能否有效能保证系统的清洁度?由于油液中的颗粒污染物会加剧泵的
磨损从而影响泵的使用性能和寿命, 大颗粒污染物可能还会卡死泵, 严重影响系统的安全、可靠性。油泵是系统中最关键的元件之一,所以有些用户就选择了相对较高精度吸油过滤器, 认为其既能保护泵又能保证系统的清洁度。实际上,油箱不但是储油工具,也是重要的渣质沉淀区, 高精度吸油过滤器会因为过多污染物而易堵塞, 导致泵吸油不畅, 以致吸空, 加速泵的磨损, 严重影响系统安全。所以, 吸油过滤器的压降要进行严格控制。笔者2010年1月在东北某钢厂发现一个液压系统不能出油,在确认了泵电机组连接、溢流阀、液位等没有问题后,发现吸油过滤器外面有一层糊状粘稠液,整个滤网内陷。询问现场维护人员系统工作介质的使用情况,答案是前两天加注的HM-46#,问题是该系统没有加热器,虽然吸油过滤器为80u,额定流量也达到泵流量的5倍以上,由于温度条件的变化,使得过滤器两侧压降过大导致内陷后,通流面积变小或消失。所以出现泵不出油”现象也就在情理之中。 
        管路过滤器能否有效能保证系统的清洁度?随着科技的发展与普及,比例伺服技术正被更广泛地应用于社会生产的各个领域,因此管路滤油器(几乎压力回路中所有过滤器)也得到了更广泛的普及。所有过滤器有一个共性,就是能对下游的介质清洁度进行一定控制,对上游却无能为力。管路过滤器的存在其实只是基于两个理由,一是控制进入系统的介质清洁度;二是对关键元器件进行保护。尽管如此,管路滤油器的单独使用也不能有效保证系统清洁度,因为单独使用管路滤油器势必加大其承受力,主要表现为规格放大;其次,不少元件是双向或多向供油的,比较典型的就是(比例伺服)换向阀,P/A/B都是供油方向,我们不可能在每个(比例伺服)换向阀的这三个油口都设置过滤器。 
        回油过滤器能否有效能保证系统的清洁度?回油过滤器的使用目的很明显,保证系统回到油箱的介质达到一定清洁度,进而保证系统清洁度。事实告诉我们:回油过滤器并不能过滤一些液态杂质;不是所有的杂质都是液压回路中产生的;回油过滤器选用精度过高会带来系统较高背压,加大功率损耗;金属类细小杂质可能不会使阀“卡住”、“咬死”,但会加速元器件的磨损。 
无数经验和教训告诉我们,不同的过滤器适用于不同场合,不同的场合需要不同的过滤器的柔性组合。在一个相对复杂的系统中,不同性质、不同功能的过滤器有机组合才能有效控制系统清洁度,片面理解或夸大,没有任何理论依据和实践基础。
误区之二:过滤器的额定(公称)流量就是系统的实际流量,按经济性原则可以等量选用。 
        这种观点可能是按照液压阀的额定(公称)流量理解推理而来。而过滤器的额定流量规定是油液黏度在 32cst 的时候, 油液在规定原始阻力下的清洁滤芯所通过的流量。但在实际应用中, 由于使用介质牌号和系统的温度不同, 油液黏度也会随时变化。如按额定流量与实际流量 1: 1选用过滤器, 在系统油液黏度稍大时, 油液通过过滤器的阻力将增大, 甚至达到过滤器的污染堵塞发讯器发讯值, 滤芯被认为堵塞。其次, 过滤器的滤芯是属于易损件, 工作中逐渐被污染, 滤材实际有效过滤面积不断的减少,油液通过过滤器的阻力很快达到污染堵塞发讯器发讯值。这样, 过滤器需频繁的清洗或更换滤芯, 加大用户的实际使用成本。实际操作中,应考虑到油泵类别(不同的泵自吸力不同)和系统污染生成量,特别是有外部回油的的情况(比如外部马达回油、机床润滑回油)、温差较大的情况(海上使用或郊外使用)、环境粉尘量(冶金业、人造板业、水泥业等)。对于这些系统,一般情况下适宜多级过滤。有条件的采用进油过滤、管路过滤、回油过滤、关键部位过滤、磁过滤等多方位或全方位过滤方式保证系统的清洁度和可靠性。 
误区之三: 过滤器选用的精度越高越好。在普通中过滤精度之所以选的相对较低,主要是基于经济性。
        事实上选用高精度过滤器来控制污染不但增加了系统的制造成本, 还间接地缩短了滤芯的使用寿命。系统对于清洁度的要求主要由液压系统的元件对油液的污染度要求所决定(泵或比例伺服阀), 元件要求达到的清洁度越高, 过滤器选择的精度也就越高。当磨损颗粒进入元件的运动副间隙, 就会产生磨损的链式反应。所以要把磨损降到最低, 并最大限度的延长元件寿命, 就必须滤除与间隙尺寸相近的颗粒。也就是只有这些污染物对系统造成的威胁是最大的。国家标准GB/T20079- 2006 中规定: 过滤器的过滤能力用过滤比βx(c) 表示来表示, 其定义为: 过滤器上、下游的油液单位体积中大于某一给定尺寸 x(c)的污染物颗粒数之比。也就是说,假如使用了10μm的过滤器,不是说在过滤器的下游就没有了大于10μm的污染物;同时由于各过滤器制造厂家对过滤比 βx(c)值的大小规定差异,也是液压行业浪费和不能有效控制系统性能的原因之一。目前,滤芯国产化已成为大势所趋,尽快统一标准并有效实施成为行业当务之急。
        值得一提的是,有不少人认为过滤器在清洗、冲洗后是可以重复使用的。严格的来说,这是完全错误的观点,无论是何种材质、无论材质结构如何,冲洗多少会改变滤材的过滤间隙。从实践操作上讲,这也是过滤比βx(c)的定义的精神。由于通过过滤器时压差的存在,就不可避免地使相对较大的颗粒通过相对较小的过滤间隙,即使材料的恢复性再好,长此以往(类似与冲洗滤芯),也会扩大间隙。也就是说,此时的滤芯不再匹配与该系统了。有些人要问,既然滤芯不能重复使用,为什么市场上还有滤芯冲洗设备、设计中还有反冲洗回路?其实这也很简单,一般情况下市场上可冲洗滤芯和反冲洗回路用于水介质系统,这类系统对于清洁度控制要求并不是很严格,偶尔见于基于液压介质的系统的这种情况中,也多有并联过滤器(一用一备),也就是说这种回路中本身就有考虑到时效问题、压差问题。实际上,市场可反冲洗的滤芯并不多见,因为要反冲洗就意味着滤芯的内外两侧都必须可以承受一定压差,目前这种元件多见于煤矿机械,市场上常见过滤器并不能“反冲洗”(部分吸油过滤器可通过空气吹扫重复利用)。其实,滤芯是否可否重复利用只有一个标准,即它的继续使用是否还能达到既定的清洁度目标。 
        当前不少人(主要表现为最终用户)还是以过滤器的使用寿命来判断过滤器性能的优劣许多用户由于没有油液污染度检测设备,就以过滤器的使用寿命/堵塞快慢来判断过滤器性能的优劣。这种观念都是片面的。应该说也是滤芯国产化和滤芯型号不够规范引起的,市场的滤芯主要有三个识别参数:品牌、过滤精度、公称流量。从GB/T20079- 2006规定中不难看出选择过滤器时,应考虑以下几方面的性能要求:具有路够大的通油能力,压力损失小;过滤精度应满足设计要求;滤芯具有足够的强度和纳污容量;滤芯抗腐蚀性好,能在规定的环境下长期工作;滤芯的更换,清洗及维护方便。也就是说在滤芯型号中没有反映出关键参数β值。所以在液压设备的说明书中对此应作明确标记。
结束语 
        要完成一个好的液压系统设计,不单单是满足使用功能要求,能否正确选择和使用过滤器、合理优化油箱设计、正确设置油液取样点是液压系统污染控制的关键步骤,也是系统安全运行的可靠保证。根据实际需求合理配置和维护不同类型的过滤器,以达到最经济可靠的效果,是实现安全生产、和谐生产的需要,也是实现社会可持续性发展的有效途径。所有这些,都应在系统设计阶段予以综合考虑。

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