高性能過濾器的實現及正確的使用方法

    隨著液壓設備工作效率的不斷提高和污染危害性共識的不斷加深，液壓系統污染控制越來越受到重視。過濾器被廣泛應用在液壓系統污染控制技術中，其實際工作性能的高低，將決定污染控制的效果。因此，使過濾器在實際工作中有高性能的表現，是過濾器制造商與用戶的共同期望。

    高性能過濾器應是在實際工作中可以維持油液污染度在目標范圍內，并有較長使用壽命的過濾器。

    過濾器使用效果與過濾器的過濾特性有關，還與過濾器的選型和使用方法有關，要實現過濾器的高性能必須從設計、制造（結構、原材料、生產工藝）、選型及使用各個環節予以保證。下文將就這方面的經驗與試驗成果做簡要的介紹。

    １設計、制造環節的控制

    通常過濾器由殼體、濾芯和污染堵塞發訊裝置三部分構成。過濾器的內部流道和過濾機理都比較復雜，對于設計參數、制造工藝的合理性及產品質量水平，僅在外觀和尺寸基礎上進行的評估并不全面，而是需要結合精確試驗所得的濾芯結構完整性、過濾精度、納污容量、壓差特性等試驗數據，才可能獲得正確的結論。

    １．１殼體

    殼體其實就是一個引導液流方向的壓力容器。殼體的結構設計應科學合理，以盡可能地減小其對液流的阻力，并且應通過結構或設置分流擋板，防止出現高速液流沖擊濾芯（過濾材料）的現象。

    １．２濾芯

    濾芯是過濾器中起實際過濾作用的部件。濾芯性能是影響過濾器性能高低的主要因素。通常液壓系統污染控制都是用折疊圓筒式濾芯（簡稱濾芯），該濾芯的性能主要由其采用的過濾材料的性能和折疊參數決定。

    （１）過濾材料

    毋庸置疑，過濾材料的性能對濾芯來說非常重要。玻璃纖維濾材是最常用的一種液壓過濾材料，在進一步提高用單層玻璃纖維濾材制作的濾芯的過濾效率（β值）與納污能力時遇到了極大的困難。但是在通過大量的試驗及對比分析后，發現一種采用多層組合技術的濾材，在納污能力、過濾效率、折疊性能（耐折性）等方面比傳統的單層玻璃纖維濾材要好的多，而且還存在足夠的進一步提高的余地。－－多層組合技術即用兩種或兩種以上不同過濾精度的玻璃纖維濾材按規定方法疊加組合。

    經試驗證實，采用多層組合技術具有下列要求及特點：

    １）對用于組合的玻璃纖維濾材有較高的要求。濾材應具有厚度薄和孔隙度高等特點。

    ２）對折疊工藝的要求較高。多層組合折疊時，各濾材間或與支撐網間應緊貼，防止出現嚴重的分層現象如圖１所示。

    ３）納污能力高。以過濾精度５μｍ（β5≥２００）的濾芯為例，采用多層組合技術的濾芯，其納污容量與傳統的采用單層玻璃纖維濾材的濾芯相比可達１．６倍以上。

    ４）過濾效率穩定。采用多層組合技術的濾芯在整個試驗周期內，過濾效率的波動較小；

    ５）原始阻力小。在相同過濾精度的前提下，采用多層組合技術的濾芯原始阻力比采用單層玻璃纖維濾材的濾芯原始阻力更低。

    值得注意的是，采用多層組合技術時并不是隨便組合就可取得良好的效果，組合不當，會得到適得其反的結果，如納污容量反而減小。選用的濾材和組合方法是影響多層組合技術成敗的兩個關鍵性因素。經對比試驗證實，選用合適的濾材并科學組合，則采用多層組合技術的濾芯納污容量可以達到國際同類產品的先進水平。

    （２）合理的折疊參數

    在濾芯外形尺寸確定的情況下，折疊參數將決定濾芯的有效過濾面積，應結合濾芯的壓降流量特性試驗，確定最優的折疊參數，以保證濾芯有較低的阻力和較大的有效過濾面積。

    １．３污染堵塞發訊裝置

    污染堵塞發訊裝置是在過濾器（濾芯）堵塞后，能夠及時地發訊或指示更換濾芯的裝置。

    若過濾器不裝污染堵塞發訊裝置，而是采取定時定期更換濾芯的做法，極有可能造成浪費或延誤時機。因為隨著濾材技術的發展，濾芯的納污能力在不斷提高，如果還是遵循以往的經驗定時定期更換濾芯，就會造成浪費；另外過濾器堵塞后若不能及時地更換濾芯，而是被繼續使用，則此時過濾器的過濾效果得不到保證，很可能會出現油液污染度超出目標范圍的情況。因此污染堵塞發訊裝置應作為高性能過濾器的必備件，并且使用時，污染堵塞發訊裝置一旦發訊，就應及時更換濾芯。

    ２合理的選型

    根據液壓系統的工作條件和要求選用合適的過濾器是達到污染控制目標的基礎。過濾器選用不當可能造成污染控制的效果不理想，或需要頻繁更換濾芯，或在低溫下工作過濾器會出現誤發訊等現象。選用過濾器時應對各種因素考慮周全，壓力管路過濾器和回油過濾器，可參考以下程序。

    １）明確液壓系統污染控制的目標污染度。目標污染度應根據液壓系統或元件對油液污染度的要求而定，可參考表１［１］。

    ２）根據工作條件及安裝尺寸要求，選擇合適類型的過濾器。

    ３）根據目標污染度要求，并結合油液容積和過濾流量，確定過濾器的過濾精度。在全流量過濾的情況下，如表１所示。

    ４）根據液壓系統工作介質的粘溫特性和過濾器的壓降流量特性，在最低工作溫度條件和工作時原始壓降不大于０．２０ＭＰａ的要求下確定過濾器的尺寸（額定流量）。在選型時容易忽視工作溫度條件，而實際油液在不同溫度條件下的運動黏度變化很大如表２所示是過濾器選型必須考慮的因素。

    對于一般的液壓系統，按以上程序選擇過濾器即可，但如對濾芯的使用壽命有特殊的要求，或者系統的污染速率很大，則應在確定過濾器尺寸時（第四步）考慮到這些因素。

    ３正確的使用

    過濾器使用不當也會導致許多問題的出現，如油液污染度達不到要求，或過濾器工作不久就堵塞，或造成環境污染等。
為提高過濾器使用的經濟效益和社會效益，使用過濾器時應盡可能做到如下幾點要求。

    （１）過濾器正式投入工作前，液壓系統應徹底清洗，直至油液污染度達到目標污染度要求。特別是一些改造后的系統，污染非常嚴重，在投入工作前未經徹底清洗，可能會出現工作不久過濾器就堵塞的情況。

    （２）安裝污染堵塞發訊裝置，做到未發訊就不更換濾芯，避免浪費。

    （３）污染堵塞發訊裝置發訊或指示后，及時更換濾芯，以防止壓降超出濾芯的極限壓降。

    （４）對更換下來的報廢濾芯要妥善處理，不能隨處亂扔，以免污染環境。

    ４結束語

    過濾器的高性能并不是通過其外觀和尺寸的控制就可實現的，而是需要在設計、制造、選型及使用各環節結合相應的檢測數據，如過濾器的過濾精度、納污容量，及選型時需參考的壓降流量特性和使用時需參考的油液污染度等。而且只有通過對相應檢測數據的分析，在各環節中不斷的改進，才有可能使過濾器的表現越來越好。因此，完善的檢測手段對高性能過濾器的實現相當重要，如具備過濾器各項性能試驗的手段和具備現場油液污染度檢測的手段等。