浅谈船用设备液压系统中过滤器的维护与管理

2015-11-30吴星星

装备制造技术 2015年8期

吴星星

（海军蚌埠士官学校航海系，安徽蚌埠 233012）

液压系统中油液的清洁是保证船用设备正常运行的必备条件。当液压系统中的油液受到固体颗粒污染物污染时，系统中运动副表面会被划伤或磨损，各元件中的小孔、缝隙等会被堵塞，随着油液污染程度的提高，还会导致船用设备工作性能逐渐下降，直接影响工作的可靠性。通过对船用设备故障的分析，发现50%以上的故障都是由于油液受到污染而造成的。因此，如何控制船用设备油液的污染度是船用设备管理中一个十分重要的技术问题。对油液污染的控制，除了在机械设备运行前对系统进行认真清洗外，日常油液的净化也是非常重要的。目前船用设备中油液的净化除了使用专门的净油装置外，绝大多数船用设备均以过滤器过滤为主。本文着重讨论如何对过滤器进行维护管理使其发挥最大效能。

1 过滤器的功用

在船用机械设备中，过滤器起着十分重要的作用，它能过滤油液中的金属磨屑、碎粒、灰尘以及油液在高温下受氧化而产生的胶状沉积物等杂质，使油液的清洁度控制在运动部件所能承受的范围内，保证船用设备正常运行。

在船用设备液压系统中使用的过滤器主要有以下功用：

（1）滤除油液中的污垢颗粒，防止引起灾害性故障的发生，提高船用设备工作的可靠性与稳定性。

（2）通过过滤去除油液中的细小颗粒，为运动部件提供防止磨料性磨损的保护，从而延长运动部件的使用寿命。

（3）通过过滤器的过滤作用，不断清除系统中原有的污染物及新产生的磨损颗粒，达到动平衡。

（4）通过对过滤器中积留污染物种类的分析，可帮助管理人员查找磨损部位和进行故障隐患分析，对船用设备的运行状况具有一定的监测作用。

2 过滤器的类型

在船用机械设备中，按过滤器滤芯材料的过滤机制来分类，有表面型、深度型和吸附型三种。

2.1 表面型过滤器

整个过滤作用是由一个几何面实现的。滤下的污染杂质被截留在滤芯元件靠油液上游的一面。滤芯材料具有均匀的标定小孔，可以滤除比小孔尺寸大的杂质。由于污染杂质积聚在滤芯表面上，因此它很容易被阻塞。网式过滤器和线隙式过滤器都属于这种类型过滤器。

网式过滤器过滤精度与铜丝网层数及网孔大小有关。在压力管路上常采用 100、150、200目的铜丝网；在液压泵吸油管路上常采用20～40目铜丝网。这种过滤器结构简单，通流能力大，清洗方便，但过滤精度低。过滤精度有80μm、100μm、180μm三种等级。

线隙式过滤器滤芯由绕在芯架上的一层金属线组成，依靠线间微小间隙阻挡油液中杂质的通过。这种过滤器结构简单，通流能力大，过滤精度高，但滤芯材料强度低，不易清洗。其常用于低压管路中，如用在液压泵吸油管中时，它的流量规格宜选得比泵大。过滤精度有30μm、50μm、180μm三种等级。

2.2 深度型过滤器

滤芯材料为多孔可透性材料，内部具有曲折迂回的通道。大于表面孔径的杂质直接被截留在外表，较小的污染杂质进入滤材内部，撞到通道壁上，由于吸附作用而得到滤除。滤材内部曲折的通道也有助于污染杂质的沉积。纸、毛毡、烧结金属、陶瓷和各种纤维制品等滤芯的过滤器属于这种类型。

纸芯式过滤器结构与线隙式相同，但滤芯为平纹或波纹的酚醛树脂或木浆微孔滤纸制成。其特点是：为了增大过滤面积，纸芯常制成折叠形；过滤精度高，可达5～20μm；但堵塞后无法清洗，必须更换纸芯；为增加纸芯强度，通常在纸芯的内外侧用金属网加固。

烧结式过滤器滤芯由金属粉末烧结而成，利用金属颗粒间的微孔挡住油液中杂质通过。改变金属粉末的颗粒大小可以制出不同过滤精度的滤芯；滤芯能承受高压，适用于精过滤；过滤精度可达5～10 μm；但金属颗粒易脱落，堵塞后不易清洗。

2.3 吸附型过滤器

滤芯材料把油液中的杂质吸附在其表面上。磁性过滤器即属于此类。磁性过滤器滤芯由永久磁铁制成，能吸附住油液中的铁屑、铁粉或带磁性的磨料，通常与其它型式滤芯结合起来制成复合式滤油器。磁性过滤器除对液压与润滑系统中油液有净化作用外，还具有船用设备的磨损监测作用[1]。

3 过滤器的选用

正确选用过滤器是保证船用设备正常运行的先决条件。在液压系统中选择过滤器首先要参考过滤器制造商所提供的产品样本，然后跟据具体设备的工作条件，对油液污染的敏感性、工作压力负载特性以及环境条件等诸多因素综合考虑。

3.1 过滤精度的选择

（1）过滤精度的选用原则：使所过滤污物颗粒的尺寸小于液压元件密封间隙尺寸的一半。系统压力越高，液压件内相对运动零件的配合间隙越小。因此，需要的过滤器过滤精度也越高。液压系统的过滤精度主要取决于系统的压力。

（2）在选择系统的主要过滤器时，其精度的确定应主要考虑系统中关键元件能够耐受油液污染的程度、系统中污染物的侵入速率以及工作条件等因素。根据实际经验，对于不同类型和要求的液压系统可参考表1和表2选择过滤器的过滤精度。

表1 过滤器精度推荐值

表2 典型液压元件的过滤要求

3.2 滤芯的选择

当选择一个特定用途的过滤器时，必须考虑的主要因素有：过滤液的性质与过滤材料的相容性，通过过滤器的流量以及流量的变化与波动程度，系统的工作压力是稳态的还是时变的，系统的工作温度，以及系统要求的过滤精度等。滤芯选择的影响因素有：

（1）流体性质。构成过滤器的滤芯、附件及壳体的材料，必须与过滤液相容。例如，一些液体可能腐蚀滤芯元件或壳体，并且这种腐蚀反过来又污染过滤液。因此，在选择时首先要确定液体是酸性、碱性还是中性。

（2）流量。过滤的流量决定后，应按样本规定选择过滤器的规格。条件允许时，可以选择较大流量的过滤器，不允许选太小流量的过滤器。

（3）温度。过滤液的温度影响流体的黏度、壳体腐蚀速度，以及过滤液与过滤材料的相容性。随着温度的升高，液体的黏度通常降低。如果液体太稠，可进行适当的预热。主要根据工作温度确定液体的黏度，以便合理选择滤芯元件。

（4）过滤精度。过滤器过滤精度的合理选择对保证液压系统的工作可靠性和寿命十分重要。目前关于过滤器过滤精度等级的划分尚无统一的标准，在选择液压系统主要过滤器时，其过滤精度的确定应考虑系统中关键设备能够耐受的油液污染度，系统污染物的侵入率，以及工作条件等因素。按实际工作经验，对于高压液压系统，滤油器的过滤精度为10～20 μm（β10～20=75）；低压液压系统为 30～40 μm（β30～40=75）；柴油机润滑系统一般控制在30μm（β30=75）以内。污染磨损控制理论认为，滤油器的过滤精度应能保证有效地滤除尺寸接近零部件运动副动态油膜厚度的颗粒。国外经验表明，如果能做到这一点，运动副与轴承的寿命可延长4～10倍，并可显著延长油液的使用寿命[2]。

4 过滤器的安装

（1）过滤器安装法兰孔不宜过小，对于安装在油箱上的过滤口，其安装法兰孔应在保证密封可靠的前提下适当加大，尤其是吸油过滤器。

（2）安装过滤器时要注意过滤器壳体上标明的液流方向，正确安装在工作系统中。否则，将会把滤芯冲毁，造成系统污染。

（3）过滤器应尽量安排在油箱外部，以便更换滤芯。

（4）直接装于油箱上的回油过滤器应置于回油液面以下，回油过滤器出油口在液面以上时，回流油液经空气后再流回油箱液面以下，会有空气混入系统。

（5）过滤器不能用管路作为支撑。由于过滤器的体积和重量均较大，如无稳固可靠的支撑，管路的振动会使过滤器接口松动产生漏油，严重时会造成壳体的损坏。

（6）油箱底部设过滤器时应考虑更换元件时的防漏。如果过滤器安装于油箱液面以下，应注意系统在抢修或更换管道元件时，要确保油箱中的油液不全通过管道外溢。此时，可选用自封式过滤器或在管路中设置球网、蝶阀等开关元件。

（7）高压过滤器应注意拆装空间。在液压系统中的高压过滤器，随着污染物的不断积聚，当进出口压差达到规定值时，必须更换滤芯，此时需拧下过滤器的壳体，并沿轴向移动取下，若过滤器下方空间不足，将会使维护变得困难。

（8）液压系统中的过滤器应定期检查维护，滤芯的堵塞情况是更换滤芯的标志，此时选用的过滤器应带有堵塞指示与报警装置，以便于检修维护[3]。

5 过滤器的清洗

为了保持过滤器稳定的过滤精度，并尽量延长其使用寿命，应注意过滤器的日常保养，经常注意压差指示，缩短清洗周期，并根据过滤器过滤机理、过滤介质的不同，采取不同的清洗方法。

5.1 表面型过滤器

5.1.1 浸洗法

将滤芯浸入煤油或柴油中，用皮头或软木堵住滤芯两端中心孔，以防污物进入滤芯内部，然后用软毛刷刷去滤芯表面的污物，再用洁净的煤油或柴油冲洗干净。

5.1.2 吹气法

将滤芯浸在煤油或柴油中，用皮头堵住一端中心孔，从另一端往里通入压缩空气或用打气筒往里吹气，以吹去附在滤芯上的污物。如发现某处气泡集中，说明此处有破损，应及时更换。

5.1.3 超声波法

对于过滤器使用量大的单位，可使用超声波清洗法，它比刷洗法或吹气法更彻底、更方便快捷，缺点是一次性投入较大。

5.2 深度型过滤器

5.2.1 纸质过滤器

纸质过滤器堵塞后清洗较困难，当压降达到极限值时，一般采取更换滤芯的方法，很少对其进行清洗。若作为应急需要清洗，可将滤芯浸在柴油或煤油中用软毛刷沿折皱方向轻轻洗刷，然后再用洁净的煤油或柴油清洗干净。

5.2.2 毛毡式过滤器

毛毡式过滤器清洗较方便，可将毛毡从骨架上拆下在煤油或汽油中浸泡清洗。

5.2.3 金属烧结式过滤器

金属烧结式过滤器的清洗相当困难，既便使用目前最先进的超声波清洗法也不太理想，因在超声波强烈空化作用下，烧结金属颗粒易脱落，从而造成更为严重的堵塞。所以金属烧结式过滤器在其纳污能力达到极限值时，一般采取直接更换滤芯的办法。

5.3 吸附型过滤器

磁性过滤器的清洗方法较简单，取出强磁棒，浸入汽油或煤油中，用棉布将上面的铁屑擦掉，再用洁净的油冲洗干净即可[4]。

6 过滤器的管理

在液压系统中设置必要的过滤器可保证船用设备中的油液具有一定的清洁度。然而过滤器一且发生故障就无法实现对油液的净化作用。因此必须做好过滤器日常的维护管理工作。在正常情况下，过滤器每工作500 h应清洗或更换滤芯一次。清洗或更换时，应对滤壳内部进行仔细的清洗。当系统大修或油液遭受污染后应视情缩短滤芯的清洗或更换周期；在日常管理中要经常注意过滤器进出口的压差，压差过小，可能是滤芯已被击穿，或滤芯安装不当造成过滤器进出口旁通；压差过大则有可能是油温过低，粘度过高，油液被水污染成乳化状或是滤芯污染严重需要清洗或更换。维修后的过滤器要放尽滤壳内的空气。