过滤系统的设计

(1)过滤器的类型、特点及应用

表1

类型

结构式

过滤原理

特点及应用

表面型

过滤器

金属网式

过滤介质为薄层网孔，被滤除的颗粒污染物直接阻截在过滤元件上游表面

(1)过滤精度很低，容易堵塞

(2)可清洗

(3)只能做泵的吸入口过滤器

线隙式

片式

深度型

过滤器

烧结金属

过滤介质为多孔可透性材料，内有无数曲折的通道，每个通道又有多处狭窄的缩口，因此颗粒既可被直接阻截在介质表面小孔处和内部通道的缩口处，也可受分子吸附力的作用被吸附在通道内壁或粘附在纤维表面

(1)过滤精度高，能滤除的颗粒尺寸范围大

(2)纳污容量大

(3)一次性滤芯

其中以多层纤维应用最为广泛

多孔陶瓷

多层纤维

(2)过滤器的主要性能参数

表2

性能参数

说明

过滤精度

目前国际上普遍采用过滤比作为过滤精度性能指标，例如标称：β_x≥75，β_x≥100，β_x≥200，β_x≥1000

最高工作压力

指过滤器外壳能够承受的最高工作压力(MPa)

压

差

特

性

初

始

压

差

过滤器压降包括壳体压降和滤芯压降

初始压差指滤芯清洁时的滤芯压降，它与滤材及精度有关，可由过滤器滤芯压降流量特性查出，如右图实例

最

大

极

限

压

差

滤芯使用一段时间后，由于污染物的堵塞，压差逐渐增大。压差达到一定值后，便急剧增大，如右图的压差时间曲线(亦称污染物负荷曲线)，C点称为最大极限压差，此压差下压差指标器发讯，表示滤芯已严重堵塞，应该更换。对于具有旁通阀的过滤器，旁通阀的开启压力一般比允许的极限压差大10%左右［PALL则规定：T₂-T₁＝(5%~10%)×(过滤器使用寿命)］。图中A点为滤材的压溃压力，B点为滤芯骨架的压溃压力

对于吸油过滤器，为防止吸空，最大极限压差不应超过0.015~0.035MPa；对于压力油路过滤器，为减小能耗，最大极限压差通常为0.3~0.5MPa

纳污容量

视在纳垢容量：过滤器达到设定的极限压差之前，加入到过滤器试验系统中的污染物总量

实际纳污容量：试验系统中的过滤器达到设定的极限压差之前，所截获的污染物总量

注意：不能用纳污容量去预测过滤器的使用寿命，因为纳污容量受许多因素的影响且容易变化

使用寿命是指实际系统中过滤器达到设定极限压差之前的工作时间

滤芯的纳污容量及使用寿命与滤芯面积有关，如右图所示，滤芯面积比为2时，使用寿命比大于2，为2.5~3.5之间；因此，从降低运行费用的观点，适当加大滤芯面积是合算

(3)过滤器的布置及精度配置

表3

名称

功用

精度

布置图

工

作

系

统

内

过

滤

器

压力管路过滤器

(1)防止泵磨损下来的污染物进入系统

(2)防止液压阀及管路的污染物进入伺服阀块

B

1—恒压泵；2—压力过滤器；3—蓄能器；4—阀块；

5—伺服阀；6—伺服阀先导级过滤器；7—伺服缸；

8—回油过滤器；9—油箱；10—循环泵；11—冷却器；

12—循环过滤器；13—磁性过滤器；14—空气滤清器；

15—取油样阀

注：1．对于管路很长的大型系统，压力管路过滤器可能不止一个

2．精度配置举例A——2~6μm，B——6~12μm，C——12~20μm

回油管路过滤器

防止元件磨损或管路中残存的污染物回到油箱

C

空气滤清器

防止空气中灰尘进入油箱

A

伺服阀入口过滤器

拟采用无旁通阀的压力过滤器用于伺服阀先导控制阀的入口或主阀入口。以确保伺服阀的工作可靠性及性能，并减少磨损、提高工作寿命

A

工

作

系

统

外

过

滤

器

循环(旁路)过滤器

对于大型系统或重要的伺服系统配置循环泵及循环过滤冷却系统，该系统长期连续运转，用于提高系统清洁度。可取外过滤流量＝(¹/2~¹/3)主油路流量

A

冲洗过滤器

对于长管路的大型系统，利用冲洗系统对短接的车间管路进行循环冲洗，防止将管路中污染物带入系统

B

加油过滤器

即使是新油也必须经加油小车将新油过滤后加入系统

A

(4)流量波动对过滤性能的影响

表4

内容

说明

流量波动

系统中换向阀的切换、执行机构的启动或制动、缸中压缩油液的突然释放、蓄能器的快速供油，以及伺服阀的高频工作等都将使系统流量产生波动，甚至会出现瞬间流量冲击

β_x下降的原因

过滤比β_x是由多次通过滤油器性能试验测定的，多次通过试验是在稳定流量的条件下进行的

在流量波动或冲击下，被吸附截留在过滤器介质上的颗粒污染物会重新释放，导致下游污染浓度上升、过滤比下降、过滤性能变差

影响β_x下降的因素

试验表明：

(1)流量波动的频率和振幅对β_x均有影响，其中波动振幅的影响更为显著

(2)流量波动的影响主要发生在频率较低、振幅较高的区段；高频区无显著影响；低幅区基本上无影响。波动频率对β_x值的影响见右图曲线1、2

(3)流量波动对某一直径以上的颗粒的滤除能力的影响较小，甚至无影响。尺寸界限视过滤器的过滤精度而定

(4)流量波动对高精度过滤器达到极限压差的时间无显著影响，而对低精度过滤器达到极限压差时间显著变长

对策

(1)系统设计、系统调试时尽可能减少流量波动的幅值，例如换向阀加阻尼器、限定蓄能器安全阀组的开度等

(2)采用有支撑、有固结孔隙滤材的高精度过滤器，如PALLβ_x＝1000过滤器，这种过滤器的β_x值如上图中的曲线3所示