刘　雨

(首钢京唐钢铁联合有限责任公司 设备部，河北 唐山 063200)

一种新型净油设备的应用效果评估*

刘雨

(首钢京唐钢铁联合有限责任公司 设备部，河北 唐山 063200)

摘要：主要介绍了一种新型净油设备的工作原理及其工作特点。该设备采用离心真空复合的工作原理，可以对不同黏度的各类油品进行有效过滤净化，具有体积小、工作效率高、不消耗滤材和不破坏油品内部结构等优点，适合在冶金液压设备领域中推广使用。通过试验分析的方法测算出其对于给定品种油品的过滤比，并就其工作性能与其他类型净油设备进行了对比，发现在同等条件下，该机过滤比比其他类型净油设备更高，过滤速度更快；但同时也存在对小颗粒过滤效率不高的问题，仍需进一步完善。

关键词：净油设备；污染控制；过滤比

随着冶金设备技术的发展，液压设备越来越多的应用于实际生产设备当中，尤其是高度集成化的机电液一体化系统，应用日益广泛。随着设备大型化的发展，对液压油的要求也越来越高，不但单机油品装用量越来越高，对于油品清洁度、抗氧化能力和抗乳化性能等也提出了日益苛刻的要求。由于行业特点，多数冶金设备工况恶劣，液压设备经常工作在粉尘、蒸汽和高温等环境中，对油品的污染比较严重，另外，装配、检修、加油和密封老化等因素均会对油品造成污染[1]。目前，应用的伺服液压系统等对液压油的清洁度要求较高，通常达NAS1638 6级以上[2]，为达到这一要求，除了做好现场油品防污染措施以外，生产现场还应配备高效、快速和性能可靠的净油设备。实践表明，降低油品中颗粒物含量及水分含量能够能显著降低油品老化速度，特别是对于液压油等长期处于高压状态下工作的油品。

传统的净油设备主要分为离心式净油机、热流结式净油机、高压静电场净油机和真空净油机等，这些净油设备工作原理不同，应用的场合也不同，净油效果差异性也较大。为解决高效过滤油品的问题，首钢京唐钢铁联合有限责任公司近期试用了一种新型净油设备，该型净油机采用真空离心复合方式结构，具有过滤速度快，不消耗滤材和清洗维护方便等特点。

1设备基本参数及工作原理

1.1设备基本参数

公司采用的该型净油机为GHP81 智能型离心真空净油机，设备基本参数见表1。

表1　GHP81 智能型离心真空净油机基本参数

1.2设备工作原理

净油机是采用离心真空复合式工作原理，通过离心分离，将大于油液密度的固体颗粒以及水分和空气从油液中净化出去。其结构示意图如图1所示。

图1　GHP81 智能型离心真空净油机结构示意图

油箱中设有液位控制继电器，可以实现净油机低油位保护功能。当油箱油位很低时，主电动机会自动断电停机，防止净化筒无油而空转；在主电动机停机之前真空泵会自动起动，当油位升高到满油位时，真空泵会自动停机。在油箱入口处设置了负压平衡阀，它的作用是保持油箱中油液在负压条件下工作，当箱内油压接近大气压时，负压平衡阀的调节机构自动调节油箱进口开度，减小流量，维持负压，防止油液充满油箱。当净油机工作时，油液一旦充满油箱，会影响排气、排水功能。在油箱侧面加装了油气状态检测器，从工作中的净化筒内，定时取出部分油液，通过自吸泵系统将取出的油液送入该装置中。通过油气状态检测器中所安装的浮子液位计，来监测净化筒内气体含量。根据气体含量情况来决定自吸泵的起动与停止，保证净化筒内所生成的气体可以及时排除，净化筒内不会出现无油液空运转问题。在油箱顶部增加了防漏油阀门，当净油机停止工作后，外界油源系统中的油液进入净油机后，超过限定值时，该阀门会自动锁紧，保证油液不会通过净油机造成泄漏。该设备的核心部件是净化筒(见图2)，其壳体是由高强度铝合金材料制成旋转体，底部通过弹性挡圈固定在叶轮上，随叶轮高速旋转。

2试验

为验证该净油机的实际效果，对其进行了试验，试验条件见表2。

利用GHP81 智能型离心真空净油机对油箱容积为10 m3的油箱进行过滤，试验期间，液压站主泵关闭，循环泵开起，因此，假设各粒径颗粒物侵入速率为0，过滤器上游油品清洁度相同。对该油箱进行了24 h过滤试验，每2 h取样1次，数据记录见表3，清洁度变化规律如图3所示。

图2　净化筒结构示意图

试验油品牌号油品温度/℃试验油箱容积/m3实测运动粘度/cst过滤前油品清洁度过滤前出油位置过滤后回油位置46#抗磨液压油451044.8NAS16389级油箱中部油箱上部

图3　清洁度变化规律

(个)

3数据分析

试验数据显示，试验系统在无外界污染物侵入的情况下，经过8～10 h，各粒径颗粒基本达到了清洁度平衡，即单位体积内的颗粒物数量变化不大，>5～15 μm的小颗粒浓度下降缓慢，>50 μm的颗粒物在8 h后基本达到平衡，其浓度下降速度大于小颗粒的下降速度。

根据系统污染度控制方程[3]：

NUV=N0+∫Rdt-∫(NU-Nd)Qdt

式中，NU是某一瞬时过滤器上游油液中大于某给定尺寸的颗粒浓度；Nd是某一瞬时过滤器下游油液中大于某给定尺寸的颗粒浓度；N0是过滤器上游油液中大于某给定尺寸的颗粒的初始浓度；Q是过滤器流量；t是过滤时间；R是污染物侵入速率；V是系统内的油液容积。

对该方程求解得：

式中，当R=0时，上式简化为：

NU=N0e-[(β-1)Q/βV]t

可得：

将试验数据代入上式，可得：β5=4.53，β15=6.26。

试验结果表明，经过8 h过滤后，系统清洁度基本达到平衡，最后清洁度为NAS1638 6级。8 h后，<25 μm的颗粒物浓度下降速率已经非常缓慢，可以认为系统已经基本达到清洁度平衡；而>25 μm的颗粒物已经全部滤除或浓度非常小。

4结语

从上述试验可以得出下述结论。

1)真空离心复合式净油机相比同流量真空型净油机过滤速度要快(过滤精度为10 μm，真空净油机达到这一清洁度水平至少需要24 h)，过滤效率高，同时，由于没有滤芯，不存在真空式净油机随着滤芯的堵塞，有效过滤比降低的问题[4]。但对于小颗粒的过滤，仍存在一定瓶颈，即达到一定时间后，小颗粒浓度下降速率非常慢，这一点与真空净油机类似，需要日后不断改进。

2)真空离心复合式净油机无需对油品进行加热，对油品添加剂成分无破坏。真空净油机以及热流结式净油机等一般对油品要进行加热处理，以提高流动性能。虽加热温度较低，但长期使用后，一定程度上还是会对油品性能造成或多或少的影响。

3)真空离心复合式净油机不消耗滤材，工作成本低。据测算，自使用该型净油机以来，公司2个20 m3液压站月均液压油消耗量降低约1 000 L，可直接降低油品消耗成本1.7万元，2014年1月～5月，共降低成本约8.5万元。该设备适合在工业领域推广应用。

参考文献

[1] 胡邦喜．设备润滑基础[M]．北京：冶金工业出版社，2006.

[2] 郑长松,马彪,孙宪林,等．液压系统污染控制动平衡研究[J]．机床与液压，2005(8)：126-129.

[3] 涂群章，龚烈航，王强，等．液压污染控制系统建模[J]．中国机械工程，2001(6)：629-631.

[4] 王炉平，弓乐，贾瑞清，等．基于有效过滤比的液压润滑过滤器模型的研究[J].润滑与密封，2010(7)：71-73.

*国家火炬计划产业化环境建设项目(2013GH581233)

责任编辑彭光宇

The Effect Evaluation of a New Type Purification Equipment

LIU Yu

(Shougang Jingtang United Iron & Steel Co.,Ltd.， Equipment Department，Tangshan 063200，China)

Abstract：The working principle and characteristic of a new type oil purification equipment are introduced. This machine works by centrifugal vacuum method. All kinds of lubricating oil with different viscosity could be filtered effectively. The machine has such advantage as small size, high efficiency, no use of filter element, oil lossless, and so on.Therefore, it is suitable for the application in metallurgy hydraulic equipment field. The filtering ratio for the defined oil is calculated by data analysis. The author also compares the performance with other oil purification equipment. Under the same condition, it has a higher filtering ratio than others. However, the filtration efficiency for small particles is defective, which should be improved.

Key words:purification equipment, contaminants controls, filtering ratio

收稿日期：2015-01-29

作者简介：刘雨(1979-)，男，工程师，工学硕士，主要从事冶金液压润滑设备管理等方面的研究。

中图分类号：TH 137.8

文献标志码:B