液壓系統過濾器設備的幾種誤區(qū)分析
- 新鄉(xiāng)市華豫濾器有限公司
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引言
近十余年，液壓行業(yè)發(fā)展迅速，為國民經濟建設做出了較大貢獻。與此同時，國產液壓系統的性能日益成為制約主機性能的主要因素之一。過濾器作為液壓系統污染控制的最主要元件，其設計選型是否合理，日常使用( 維護) 是否正確直接關系到系統的安全及可靠性。而在實際應用中，許多用戶對過濾器選型及使用還存在著一定誤區(qū)， 不加以糾正將會影響系統的正常可靠工作。本文以液壓用過濾器在實際應用中的常見誤區(qū)草作闡述，希望能為初學者提供一點借鑒作用。
正文
誤區(qū)之一：進油過濾、管路過濾、回油過濾實際上只是安裝部位不同，實際功用是一樣的，只要選擇一種過濾器，并選用更高的精度就能達到設計目的。
吸油過濾器能否有效能保證系統的清潔度？由于油液中的顆粒污染物會加劇泵的
磨損從而影響泵的使用性能和壽命， 大顆粒污染物可能還會卡死泵， 嚴重影響系統的安全、可靠性。油泵是系統中最關鍵的元件之一，所以有些用戶就選擇了相對較高精度吸油過濾器， 認為其既能保護泵又能保證系統的清潔度。實際上，油箱不但是儲油工具，也是重要的渣質沉淀區(qū)， 高精度吸油過濾器會因為過多污染物而易堵塞， 導致泵吸油不暢， 以致吸空， 加速泵的磨損， 嚴重影響系統安全。所以， 吸油過濾器的壓降要進行嚴格控制。筆者2010年1月在東北某鋼廠發(fā)現一個液壓系統不能出油，在確認了泵電機組連接、溢流閥、液位等沒有問題后，發(fā)現吸油過濾器外面有一層糊狀粘稠液，整個濾網內陷。詢問現場維護人員系統工作介質的使用情況，答案是前兩天加注的HM-46#，問題是該系統沒有加熱器，雖然吸油過濾器為80u,額定流量也達到泵流量的5倍以上，由于溫度條件的變化，使得過濾器兩側壓降過大導致內陷后，通流面積變小或消失。所以出現泵不出油”現象也就在情理之中。
管路過濾器能否有效能保證系統的清潔度？隨著科技的發(fā)展與普及，比例伺服技術正被更廣泛地應用于社會生產的各個領域，因此管路濾油器（幾乎壓力回路中所有過濾器）也得到了更廣泛的普及。所有過濾器有一個共性，就是能對下游的介質清潔度進行一定控制，對上游卻無能為力。管路過濾器的存在其實只是基于兩個理由，一是控制進入系統的介質清潔度；二是對關鍵元器件進行保護。盡管如此，管路濾油器的單獨使用也不能有效保證系統清潔度，因為單獨使用管路濾油器勢必加大其承受力，主要表現為規(guī)格放大；其次，不少元件是雙向或多向供油的，比較典型的就是（比例伺服）換向閥，P/A/B都是供油方向，我們不可能在每個（比例伺服）換向閥的這三個油口都設置過濾器。
回油過濾器能否有效能保證系統的清潔度？回油過濾器的使用目的很明顯，保證系統回到油箱的介質達到一定清潔度，進而保證系統清潔度。事實告訴我們：回油過濾器并不能過濾一些液態(tài)雜質；不是所有的雜質都是液壓回路中產生的；回油過濾器選用精度過高會帶來系統較高背壓，加大功率損耗；金屬類細小雜質可能不會使閥“卡住”、“咬死”，但會加速元器件的磨損。
無數經驗和教訓告訴我們，不同的過濾器適用于不同場合，不同的場合需要不同的過濾器的柔性組合。在一個相對復雜的系統中，不同性質、不同功能的過濾器有機組合才能有效控制系統清潔度，片面理解或夸大，沒有任何理論依據和實踐基礎。
誤區(qū)之二：過濾器的額定(公稱)流量就是系統的實際流量，按經濟性原則可以等量選用。
這種觀點可能是按照液壓閥的額定(公稱)流量理解推理而來。而過濾器的額定流量規(guī)定是油液黏度在 32cst 的時候， 油液在規(guī)定原始阻力下的清潔濾芯所通過的流量。但在實際應用中， 由于使用介質牌號和系統的溫度不同， 油液黏度也會隨時變化。如按額定流量與實際流量 1： 1選用過濾器， 在系統油液黏度稍大時， 油液通過過濾器的阻力將增大， 甚至達到過濾器的污染堵塞發(fā)訊器發(fā)訊值， 濾芯被認為堵塞。其次， 過濾器的濾芯是屬于易損件， 工作中逐漸被污染， 濾材實際有效過濾面積不斷的減少，油液通過過濾器的阻力很快達到污染堵塞發(fā)訊器發(fā)訊值。這樣， 過濾器需頻繁的清洗或更換濾芯， 加大用戶的實際使用成本。實際操作中，應考慮到油泵類別（不同的泵自吸力不同）和系統污染生成量，特別是有外部回油的的情況（比如外部馬達回油、機床潤滑回油）、溫差較大的情況（海上使用或郊外使用）、環(huán)境粉塵量（冶金業(yè)、人造板業(yè)、水泥業(yè)等）。對于這些系統，一般情況下適宜多級過濾。有條件的采用進油過濾、管路過濾、回油過濾、關鍵部位過濾、磁過濾等多方位或全方位過濾方式保證系統的清潔度和可靠性。
誤區(qū)之三： 過濾器選用的精度越高越好。在普通中過濾精度之所以選的相對較低，主要是基于經濟性。
事實上選用高精度過濾器來控制污染不但增加了系統的制造成本， 還間接地縮短了濾芯的使用壽命。系統對于清潔度的要求主要由液壓系統的元件對油液的污染度要求所決定（泵或比例伺服閥）， 元件要求達到的清潔度越高， 過濾器選擇的精度也就越高。當磨損顆粒進入元件的運動副間隙， 就會產生磨損的鏈式反應。所以要把磨損降到最低， 并最大限度的延長元件壽命， 就必須濾除與間隙尺寸相近的顆粒。也就是只有這些污染物對系統造成的威脅是最大的。國家標準GB/T20079- 2006 中規(guī)定： 過濾器的過濾能力用過濾比βx(c) 表示來表示， 其定義為： 過濾器上、下游的油液單位體積中大于某一給定尺寸 x(c)的污染物顆粒數之比。也就是說，假如使用了10μm的過濾器，不是說在過濾器的下游就沒有了大于10μm的污染物；同時由于各過濾器制造廠家對過濾比 βx(c)值的大小規(guī)定差異，也是液壓行業(yè)浪費和不能有效控制系統性能的原因之一。目前，濾芯國產化已成為大勢所趨，盡快統一標準并有效實施成為行業(yè)當務之急。
值得一提的是，有不少人認為過濾器在清洗、沖洗后是可以重復使用的。嚴格的來說，這是完全錯誤的觀點，無論是何種材質、無論材質結構如何，沖洗多少會改變?yōu)V材的過濾間隙。從實踐操作上講，這也是過濾比βx(c)的定義的精神。由于通過過濾器時壓差的存在，就不可避免地使相對較大的顆粒通過相對較小的過濾間隙，即使材料的恢復性再好，長此以往（類似與沖洗濾芯），也會擴大間隙。也就是說，此時的濾芯不再匹配與該系統了。有些人要問，既然濾芯不能重復使用，為什么市場上還有濾芯沖洗設備、設計中還有反沖洗回路？其實這也很簡單，一般情況下市場上可沖洗濾芯和反沖洗回路用于水介質系統，這類系統對于清潔度控制要求并不是很嚴格，偶爾見于基于液壓介質的系統的這種情況中，也多有并聯過濾器（一用一備），也就是說這種回路中本身就有考慮到時效問題、壓差問題。實際上，市場可反沖洗的濾芯并不多見，因為要反沖洗就意味著濾芯的內外兩側都必須可以承受一定壓差，目前這種元件多見于煤礦機械，市場上常見過濾器并不能“反沖洗”（部分吸油過濾器可通過空氣吹掃重復利用）。其實，濾芯是否可否重復利用只有一個標準，即它的繼續(xù)使用是否還能達到既定的清潔度目標。
當前不少人（主要表現為最終用戶）還是以過濾器的使用壽命來判斷過濾器性能的優(yōu)劣許多用戶由于沒有油液污染度檢測設備，就以過濾器的使用壽命/堵塞快慢來判斷過濾器性能的優(yōu)劣。這種觀念都是片面的。應該說也是濾芯國產化和濾芯型號不夠規(guī)范引起的，市場的濾芯主要有三個識別參數：品牌、過濾精度、公稱流量。從GB/T20079- 2006規(guī)定中不難看出選擇過濾器時，應考慮以下幾方面的性能要求：具有路夠大的通油能力，壓力損失小；過濾精度應滿足設計要求；濾芯具有足夠的強度和納污容量；濾芯抗腐蝕性好，能在規(guī)定的環(huán)境下長期工作；濾芯的更換，清洗及維護方便。也就是說在濾芯型號中沒有反映出關鍵參數β值。所以在液壓設備的說明書中對此應作明確標記。
結束語
要完成一個好的液壓系統設計，不單單是滿足使用功能要求，能否正確選擇和使用過濾器、合理優(yōu)化油箱設計、正確設置油液取樣點是液壓系統污染控制的關鍵步驟，也是系統安全運行的可靠保證。根據實際需求合理配置和維護不同類型的過濾器，以達到最經濟可靠的效果，是實現安全生產、和諧生產的需要，也是實現社會可持續(xù)性發(fā)展的有效途徑。所有這些，都應在系統設計階段予以綜合考慮。
近十余年，液壓行業(yè)發(fā)展迅速，為國民經濟建設做出了較大貢獻。與此同時，國產液壓系統的性能日益成為制約主機性能的主要因素之一。過濾器作為液壓系統污染控制的最主要元件，其設計選型是否合理，日常使用( 維護) 是否正確直接關系到系統的安全及可靠性。而在實際應用中，許多用戶對過濾器選型及使用還存在著一定誤區(qū)， 不加以糾正將會影響系統的正常可靠工作。本文以液壓用過濾器在實際應用中的常見誤區(qū)草作闡述，希望能為初學者提供一點借鑒作用。
正文
誤區(qū)之一：進油過濾、管路過濾、回油過濾實際上只是安裝部位不同，實際功用是一樣的，只要選擇一種過濾器，并選用更高的精度就能達到設計目的。
吸油過濾器能否有效能保證系統的清潔度？由于油液中的顆粒污染物會加劇泵的
磨損從而影響泵的使用性能和壽命， 大顆粒污染物可能還會卡死泵， 嚴重影響系統的安全、可靠性。油泵是系統中最關鍵的元件之一，所以有些用戶就選擇了相對較高精度吸油過濾器， 認為其既能保護泵又能保證系統的清潔度。實際上，油箱不但是儲油工具，也是重要的渣質沉淀區(qū)， 高精度吸油過濾器會因為過多污染物而易堵塞， 導致泵吸油不暢， 以致吸空， 加速泵的磨損， 嚴重影響系統安全。所以， 吸油過濾器的壓降要進行嚴格控制。筆者2010年1月在東北某鋼廠發(fā)現一個液壓系統不能出油，在確認了泵電機組連接、溢流閥、液位等沒有問題后，發(fā)現吸油過濾器外面有一層糊狀粘稠液，整個濾網內陷。詢問現場維護人員系統工作介質的使用情況，答案是前兩天加注的HM-46#，問題是該系統沒有加熱器，雖然吸油過濾器為80u,額定流量也達到泵流量的5倍以上，由于溫度條件的變化，使得過濾器兩側壓降過大導致內陷后，通流面積變小或消失。所以出現泵不出油”現象也就在情理之中。
管路過濾器能否有效能保證系統的清潔度？隨著科技的發(fā)展與普及，比例伺服技術正被更廣泛地應用于社會生產的各個領域，因此管路濾油器（幾乎壓力回路中所有過濾器）也得到了更廣泛的普及。所有過濾器有一個共性，就是能對下游的介質清潔度進行一定控制，對上游卻無能為力。管路過濾器的存在其實只是基于兩個理由，一是控制進入系統的介質清潔度；二是對關鍵元器件進行保護。盡管如此，管路濾油器的單獨使用也不能有效保證系統清潔度，因為單獨使用管路濾油器勢必加大其承受力，主要表現為規(guī)格放大；其次，不少元件是雙向或多向供油的，比較典型的就是（比例伺服）換向閥，P/A/B都是供油方向，我們不可能在每個（比例伺服）換向閥的這三個油口都設置過濾器。
回油過濾器能否有效能保證系統的清潔度？回油過濾器的使用目的很明顯，保證系統回到油箱的介質達到一定清潔度，進而保證系統清潔度。事實告訴我們：回油過濾器并不能過濾一些液態(tài)雜質；不是所有的雜質都是液壓回路中產生的；回油過濾器選用精度過高會帶來系統較高背壓，加大功率損耗；金屬類細小雜質可能不會使閥“卡住”、“咬死”，但會加速元器件的磨損。
無數經驗和教訓告訴我們，不同的過濾器適用于不同場合，不同的場合需要不同的過濾器的柔性組合。在一個相對復雜的系統中，不同性質、不同功能的過濾器有機組合才能有效控制系統清潔度，片面理解或夸大，沒有任何理論依據和實踐基礎。
誤區(qū)之二：過濾器的額定(公稱)流量就是系統的實際流量，按經濟性原則可以等量選用。
這種觀點可能是按照液壓閥的額定(公稱)流量理解推理而來。而過濾器的額定流量規(guī)定是油液黏度在 32cst 的時候， 油液在規(guī)定原始阻力下的清潔濾芯所通過的流量。但在實際應用中， 由于使用介質牌號和系統的溫度不同， 油液黏度也會隨時變化。如按額定流量與實際流量 1： 1選用過濾器， 在系統油液黏度稍大時， 油液通過過濾器的阻力將增大， 甚至達到過濾器的污染堵塞發(fā)訊器發(fā)訊值， 濾芯被認為堵塞。其次， 過濾器的濾芯是屬于易損件， 工作中逐漸被污染， 濾材實際有效過濾面積不斷的減少，油液通過過濾器的阻力很快達到污染堵塞發(fā)訊器發(fā)訊值。這樣， 過濾器需頻繁的清洗或更換濾芯， 加大用戶的實際使用成本。實際操作中，應考慮到油泵類別（不同的泵自吸力不同）和系統污染生成量，特別是有外部回油的的情況（比如外部馬達回油、機床潤滑回油）、溫差較大的情況（海上使用或郊外使用）、環(huán)境粉塵量（冶金業(yè)、人造板業(yè)、水泥業(yè)等）。對于這些系統，一般情況下適宜多級過濾。有條件的采用進油過濾、管路過濾、回油過濾、關鍵部位過濾、磁過濾等多方位或全方位過濾方式保證系統的清潔度和可靠性。
誤區(qū)之三： 過濾器選用的精度越高越好。在普通中過濾精度之所以選的相對較低，主要是基于經濟性。
事實上選用高精度過濾器來控制污染不但增加了系統的制造成本， 還間接地縮短了濾芯的使用壽命。系統對于清潔度的要求主要由液壓系統的元件對油液的污染度要求所決定（泵或比例伺服閥）， 元件要求達到的清潔度越高， 過濾器選擇的精度也就越高。當磨損顆粒進入元件的運動副間隙， 就會產生磨損的鏈式反應。所以要把磨損降到最低， 并最大限度的延長元件壽命， 就必須濾除與間隙尺寸相近的顆粒。也就是只有這些污染物對系統造成的威脅是最大的。國家標準GB/T20079- 2006 中規(guī)定： 過濾器的過濾能力用過濾比βx(c) 表示來表示， 其定義為： 過濾器上、下游的油液單位體積中大于某一給定尺寸 x(c)的污染物顆粒數之比。也就是說，假如使用了10μm的過濾器，不是說在過濾器的下游就沒有了大于10μm的污染物；同時由于各過濾器制造廠家對過濾比 βx(c)值的大小規(guī)定差異，也是液壓行業(yè)浪費和不能有效控制系統性能的原因之一。目前，濾芯國產化已成為大勢所趨，盡快統一標準并有效實施成為行業(yè)當務之急。
值得一提的是，有不少人認為過濾器在清洗、沖洗后是可以重復使用的。嚴格的來說，這是完全錯誤的觀點，無論是何種材質、無論材質結構如何，沖洗多少會改變?yōu)V材的過濾間隙。從實踐操作上講，這也是過濾比βx(c)的定義的精神。由于通過過濾器時壓差的存在，就不可避免地使相對較大的顆粒通過相對較小的過濾間隙，即使材料的恢復性再好，長此以往（類似與沖洗濾芯），也會擴大間隙。也就是說，此時的濾芯不再匹配與該系統了。有些人要問，既然濾芯不能重復使用，為什么市場上還有濾芯沖洗設備、設計中還有反沖洗回路？其實這也很簡單，一般情況下市場上可沖洗濾芯和反沖洗回路用于水介質系統，這類系統對于清潔度控制要求并不是很嚴格，偶爾見于基于液壓介質的系統的這種情況中，也多有并聯過濾器（一用一備），也就是說這種回路中本身就有考慮到時效問題、壓差問題。實際上，市場可反沖洗的濾芯并不多見，因為要反沖洗就意味著濾芯的內外兩側都必須可以承受一定壓差，目前這種元件多見于煤礦機械，市場上常見過濾器并不能“反沖洗”（部分吸油過濾器可通過空氣吹掃重復利用）。其實，濾芯是否可否重復利用只有一個標準，即它的繼續(xù)使用是否還能達到既定的清潔度目標。
當前不少人（主要表現為最終用戶）還是以過濾器的使用壽命來判斷過濾器性能的優(yōu)劣許多用戶由于沒有油液污染度檢測設備，就以過濾器的使用壽命/堵塞快慢來判斷過濾器性能的優(yōu)劣。這種觀念都是片面的。應該說也是濾芯國產化和濾芯型號不夠規(guī)范引起的，市場的濾芯主要有三個識別參數：品牌、過濾精度、公稱流量。從GB/T20079- 2006規(guī)定中不難看出選擇過濾器時，應考慮以下幾方面的性能要求：具有路夠大的通油能力，壓力損失小；過濾精度應滿足設計要求；濾芯具有足夠的強度和納污容量；濾芯抗腐蝕性好，能在規(guī)定的環(huán)境下長期工作；濾芯的更換，清洗及維護方便。也就是說在濾芯型號中沒有反映出關鍵參數β值。所以在液壓設備的說明書中對此應作明確標記。
結束語
要完成一個好的液壓系統設計，不單單是滿足使用功能要求，能否正確選擇和使用過濾器、合理優(yōu)化油箱設計、正確設置油液取樣點是液壓系統污染控制的關鍵步驟，也是系統安全運行的可靠保證。根據實際需求合理配置和維護不同類型的過濾器，以達到最經濟可靠的效果，是實現安全生產、和諧生產的需要，也是實現社會可持續(xù)性發(fā)展的有效途徑。所有這些，都應在系統設計階段予以綜合考慮。
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