液压系统污染控制技术课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,液压系统污染控制技术培训,目录,1.,液压系统简述,2.,液压系统的污染物,3.,液压系统污染物检测分析,4.,液压系统污染控制,5.,过滤原理与过滤介质,6.,污染控制元件的主要性能指标,7.,污染控制元件介绍,8.,污染控制元件的选用,9.,液压系统的污染控制与预防,目录1. 液压系统简述,1.,液压系统简述,1.1,液压系统的基本组成,1.2,液压系统的传动介质,2.,液压系统的污染物,2.1,污染物的定义,2.2,污染物的来源,2.3,污染物的危害,2.4,污染物特征描述,2.4.1,固体颗粒,2.4.2,水,2.4.3,空气,1. 液压系统简述,1.1,液压系统的基本组成,液压系统一般由动力元件、控制元件、执行元件、液压介质和辅助元件组成。动力元件将电动机或内燃机所输出的机械能转化为液压介质的液压能；控制元件对液压介质的压力、流量和方向进行控制；执行元件将液压能再转变为机械能，驱动负载实现需要的运动；液压介质是能量转化、传递和控制的媒体；辅助元件为实现液压系统热量平衡、污染平衡、能量储存与释放、介质流通与密封等功能而使用的元件，使液压系统能够正常、安全、可靠地工作。,1.1 液压系统的基本组成液压系统一般由动力元件、控制元件,表,1-1,液压系统组成部分及其作用,类别,元件,作用,动力元件,齿轮泵,将电动机或内燃机提供的机械能转换为液压能，,输出一定压力和流量的液压介质,叶片泵,柱塞泵,执行元件,液压缸,将液压能转变为机械能，带动负载作直线运动,液压马达,将液压能转变为机械能，带动负载作旋转运动,摆动马达,将液压能转变为机械能，带动负载作往复摆动,控制元件,压力控制阀,控制液压介质的压力,流量控制阀,控制液压介质的流量,方向控制阀,控制液压介质的流动方向,辅助元件,油箱,液压介质进出的交换站，使液压介质在系统内循环流动,过滤器,净化液压介质,蓄能器,储存能量，并在需要时释放,热交换器,控制液压系统的温度,管路,液压介质流动的通道,密封件,防止液压介质的泄漏，保证压力的建立,液压介质,石油基液压油,传递能量，润滑元件，冷却系统，携带污染,合成液压油,含水液压液,表1-1 液压系统组成部分及其作用类别元件作用动力元件齿轮,液压系统示意图,液压系统示意图,1.2,液压系统的传动介质,在液压系统中，液压介质是系统实现能量转换、传递、控制的媒体，也是系统散热、元件润滑的媒体，同时也是污染物携带、传输和清除的载体。因此，液压系统对液压介质有比较高的性能要求，表,1-2,给出了液压系统对液压介质的性能要求。,1.2液压系统的传动介质在液压系统中，液压介质是系统实现能量,表,1-3,常用液压介质的种类,种类,代号,组成,典型应用,石油基液压油,L-HH,无添加剂的精制矿物油,普通机床的低压系统,L-HL,添加了防锈剂和抗氧化剂的,HH,低压系统,L-HM,添加了抗磨剂的,HL,高、中、低压系统,L-HR,添加了增粘剂的,HL,温差大且环境恶劣的低压系统,L-HV,添加了增粘剂的,HM,温差大且环境恶劣的高、中、低压系统,L-HG,添加了防爬剂的,HM,机床导轨润滑系统,难燃液,含水液压液,L-HFAE,水包油乳化液,难燃、泄漏严重的液压系统,L-HFB,油包水乳化液,难燃的中压系统,L-HFC,水,-,乙二醇,难燃、清洁的中、低压系统,合成液压油,L-HFDR,磷酸酯,难燃、精密的高压系统,表1-3 常用液压介质的种类种类代号组成典型应用石油基液压,表,1-2,液压系统对液压介质的性能要求,项目,要求,备注,压缩性,压缩性应尽量小,很难有某种液压介质能很好地满足左侧所列的所有性能。一般情况下，应根据液压系统的实际需要，有重点地满足左侧所列的部分性能。,粘性,温度与压力对油液粘度的影响小,润滑性,对运动副间隙实现充分的润滑,安定性,对热、氧和水的敏感性小,破乳化性,液压油中的水很容易沉降分离,抗泡沫性,循环介质中气泡少,防锈性,保护金属零件不受气泡和水的腐蚀,相容性,液压介质与液压系统的其他元件不互相产生有害作用,防火性,不易燃烧,无毒性,对系统、环境和人员无毒害作用,可清洁性,进入液压介质中的污染物能迅速分离,表1-2 液压系统对液压介质的性能要求项目要求备注压缩性压,2024/8/24,2.,液压系统的污染物,2.1,污染物的定义,2.2,污染物的来源,2.3,污染物的危害,2.4,污染物特征描述,2.4.1,固体颗粒,2.4.2,水,2.4.3,空气,2023/9/12. 液压系统的污染物,2.1,污染物的定义,液压系统的污染物是指液压介质中存在的一切对系统有危害作用的物质和能量。它包括固体颗粒、水,1,、空气、化学物质、微生物、静电、热能、磁场和辐射等。,1,对于含水液压液来说，水不是其污染物。为便于叙述，以下所说液压介质主要指液压油。,2.1 污染物的定义液压系统的污染物是指液压介质中存在的一切,2.2,污染物的来源,污染物的来源各不相同，主要是在系统装配、运行、故障维修等过程中产生的。根据其产生的原因总体来说，可分为系统内部残留、内部生成和外部侵入三种。,2.2 污染物的来源污染物的来源各不相同，主要是在系统装配、,表,2-1,污染物的常见来源,种类,来源,举例说明,固体颗粒,系统内部残留,制造或装配过程中残留于系统内部的切屑、焊渣、型砂,系统内部生成,元件运动副间摩擦生成的磨屑、内表面锈蚀生成的锈片,系统外部侵入,从油箱呼吸口或液压缸活塞杆伸出端进入的尘埃,水,系统内部残留,制造或装配过程中残留于系统内部的水,系统内部生成,溶解于油液中的水在低温下转化为非溶解水,系统外部侵入,与油箱液面接触的空气中的水蒸气溶解于油液中,冷却器泄漏时，进入油液中的水,空气,系统内部残留,液压系统初始运行时，未将空气排尽,系统内部生成,溶解在油液中的空气在低压下释放出来,系统外部侵入,当系统内压力低于大气压时，吸入的空气,油箱中的油液搅动剧烈，生成气泡被吸入系统,化学物质,系统内部残留,制造或装配过程中残留于系统内部的溶剂,系统内部生成,油液气化和分解产生的化学物质,系统外部侵入,元件或系统维修时进入的表面活性剂,微生物,系统内部生成,在油液含有非溶解水的条件下，滋生和繁殖的霉菌等,静电,系统内部生成,油液高速流动时产生静电,热能,系统内部生成,油液高速流动时产生热量,系统外部侵入,环境温度过高,磁场,系统外部侵入,环境中有强磁场,辐射,系统外部侵入,环境中有射源,表2-1 污染物的常见来源种类来源举例说明固体颗粒系统内部,2.3,污染物的危害,污染物对液压系统的危害是十分巨大的。据统计，液压系统,75%,以上的故障是由于油液及其污染造成的。固体颗粒是液压系统中最主要的污染物，液压系统污染故障中的三分之二都是由固体颗粒引起的。表,2-2,给出了各种污染物的危害。,2.3污染物的危害污染物对液压系统的危害是十分巨大的。据统计,表,2-2,污染物的危害,种类,危害,举例说明,固体颗粒,元件的污染磨损,磨损元件运动副表面，降低元件工作性能,元件的污染卡紧,电磁阀间隙进入污染物，使阀动作缓慢或失灵,元件的污染堵塞,元件的功能性小孔被堵塞，使元件功能失效,油液的劣化变质,金属颗粒的存在，使油液的酸值迅速升高,水,腐蚀,腐蚀金属表面，生成的锈片进一步污染油液,加速油液劣化,与金属颗粒同在时，使油液氧化速度急剧加快,与添加剂产生作用产生沉淀物、胶质等,低温结冰,低温时，自由水变成冰粒，堵塞元件的间隙或小孔,空气,气蚀,破坏元件表面,降低弹性模量,降低油液体积弹性模量，使系统响应缓慢,加速油液劣化,加速油液氧化变质,化学物质,腐蚀,与水反应形成酸，腐蚀金属表面,洗涤,将附着于金属表面的污染物洗涤到油液中,微生物,油液的劣化变质,引起油液变质，降低油液润滑性能,静电,危害安全,静电与油蒸气作用可引起爆炸和火灾,腐蚀,引起元件的电流腐蚀,热能,改变油液性能,降低油液黏度,油液的劣化变质,加速油液氧化,加速元件老化,加速密封件老化,磁场,吸附颗粒,将油液中铁磁性颗粒吸附在间隙内，引起磨损和卡紧,放射性物质,加速油液劣化,加速油液的劣化变质,表2-2 污染物的危害种类危害举例说明固体颗粒元件的污染磨,影响设备使用寿命的因素,腐 蚀,(20%),陈 旧 淘 汰,(15%),意 外 事 故,(15%),失 去 效 用,机 械 磨 损,(50%),磨 料 磨 损,疲劳磨损,粘 着 磨 损,表 面 损 坏,(70%),影响设备使用寿命的因素腐 蚀(20%),2.4,污染物特征的描述粒,2.4.1,固体颗粒述,描述固体颗粒污染特征的参数主要有颗粒的密度、堆积松散度、沉降性、分散性、迁移性、成块性、硬度、破碎性、尺寸、尺寸分布、浓度、形状等。污染控制经常使用的特征主要有尺寸、尺寸分布和浓度等。,2.4 污染物特征的描述粒 2.4.1固体颗粒述,图颗粒尺寸定义,图颗粒尺寸定义,2.4.2,水,水的污染特征描述主要有水的存在形式及其含量。油液中的水有三种存在形式：溶解水、乳化水及自由水,2.4.2水 水的污染特征描述主要有水的存在形式及其含量。油,2.4.3,空气,与水类似，空气的污染特征描述主要有空气的存在形式及其含量。油液中的空气也有三种存在形式：溶解态、乳化态及自由态。,2.4.3空气 与水类似，空气的污染特征描述主要有空气的存在,3.,液压系统污染物检测分析,-,污染物成分及其含量的分析,3.1.1,光谱分析,3.1.2,铁谱分析,3.1.3,红外光谱分析,3.2,固体颗粒分析,3.2.1,油液污染度的表示方法,3.2.2,油液污染度的测定,3.3,水分分析,3. 液压系统污染物检测分析,3.1,污染物成分及其含量的分析,光谱分析、铁谱分析、红外光谱分析是油液污染成分与含量分析的三种常见方法。光谱分析可以检测油液中的元素及其含量；铁谱分析可以检测油液中铁磁性颗粒污染物的成分、大小和数量；红外光谱分析可以对油液中的化合物进行定性和定量分析。,3.1.1,光谱分析,3.1.2,铁谱分析,3.1.3,红外光谱分析,3.1 污染物成分及其含量的分析光谱分析、铁谱分析、红外光谱,3.1.1,光谱分析,每种元素的原子具有在受到一定能量激发时发射和吸收特定波长光的特性。利用这一原理，人们发明了原子发射光谱仪和原子吸收光谱仪,3.1.1光谱分析 每种元素的原子具有在受到一定能量激发时发,图,图,3.1.2,铁谱分析,铁谱分析是利用高梯度强磁场将油液中的铁磁性颗粒分离出来，然后进行颗粒含量测定和形貌分析。,铁谱仪主要有分析式和直读式两种类型。,3.1.2 铁谱分析 铁谱分析是利用高梯度强磁场将油液中的铁,图分析式铁谱仪制谱仪工作原理,图分析式铁谱仪制谱仪工作原理,图,图,3.1.3,红外光谱分析,红外光谱分析的原理是，通过检测各种化合物在红外光谱区的特征吸收峰及吸收的特定波长光线的能量，从而对油液中的化合物进行定性和定量分析。,3.1.3红外光谱分析红外光谱分析的原理是，通过检测各种化合,表,3-1,矿物油的红外光谱,特征参数,特征吸收波数,/cm,-1,氧化,17251670 (1720),氧化,/,硫酸盐,13001000 (1150),硝化,1630,硝化,/,羧酸盐,16501538,硫酸盐,640590 (610),抗磨剂损耗,700650,燃料稀释,830790, 780760,水（氢氧基）,36503150,乙二醇,11201010,积碳,38001980,表3-1 矿物油的红外光谱特征参数特征吸收波数/cm-1氧,3.2,固体颗粒分析,3.2.1,油液污染度的表示方法,通常意义下的油液污染度是指单位体积油液中固体颗粒污染物的含量。油液污染度的表示方法很多，常见的有质量污染度和颗粒污染度两种表示方法。,3.2 固体颗粒分析3.2.1油液污染度的表示方法,表,3-2 ISO 4406,污染度等级代码,表3-2 ISO 4406污染度等级代码,表,3-3 NAS 1638,污染度等级（,100mL,油液中的颗粒数）,污染度等级,颗粒尺寸范围,5,15m,15,25m,25,50m,50,100m,100m,00,125,22,4,1,0,0,250,44,8,2,0,1,500,89,16,3,1,2,1000,178,32,6,1,3,2000,356,63,11,2,4,4000,712,126,22,4,5,8000,1425,253,45,8,6,16000,2850,506,90,16,7,32000,5700,1012,180,32,8,64000,11400,2025,360,64,9,128000,22800,4050,720,128,10,256000,45600,8100,1440,258,11,512000,91200,16200,2880,512,12,1024000,182400,32400,5760,1024,表3-3 NAS 1638污染度等级（100mL油液中的颗,例如，,100ml,样液的颗粒计数结果如下,颗粒尺寸（,m,）,颗粒数,NAS,等级,5,15,60000,8,15,25,10000,8,25,50,2000,8,50,100,180,7,100,30,7,例如，100ml样液的颗粒计数结果如下 颗粒尺寸（m）颗粒,表,3-4 SAE 749D,污染度等级（,100mL,油液中的颗粒数）,污染度等级,颗粒尺寸范围,5,10m,10,25m,25,50m,50,100m,100m,0,2700,670,93,16,1,1,4600,1340,210,26,3,2,9700,2680,350,56,5,3,24000,5360,780,110,11,4,32000,10700,1510,225,21,5,87000,21400,3130,430,41,6,128000,42000,6500,1000,92,表3-4 SAE 749D污染度等级（100mL油液中的颗,3.2.2,油液污染度的测定,质量污染度的测定是利用微孔滤膜将一定体积的油液过滤，称取微孔滤膜过滤前后的质量，滤膜的质量差与过滤油液的体积之比便为油液的质量污染度。国际标准,ISO 4405,规定了油液质量污染度的测定方法和步骤。,3.2.2油液污染度的测定 质量污染度的测定是利用微孔滤膜将,表,3-5,污染度各种测试方法的比较,测定方法,优点,缺点,质量,污染度,质量测定法,设备简单、便宜,操作较费时，不能给出颗粒的尺寸分布,数量,污染度,显微镜计数法,设备简单、便宜，能给出颗粒的尺寸分布,操作费时,自动颗粒计数法,操作简便、迅速，能给出颗粒的尺寸分布,设备昂贵,显微镜比较法,设备简单、便宜,半定量，不能给出颗粒的尺寸分布,滤网堵塞法,操作简便、迅速,半定量，设备昂贵,表3-5 污染度各种测试方法的比较测定方法优点缺点质量质量,3.3,水分的测定,蒸馏法与卡尔,-,费休法是油液中水分测量的两种主要方法。此外还有红外光谱法等。,3.3 水分的测定蒸馏法与卡尔-费休法是油液中水分测量的两种,4.,液压系统污染控制,4.1,液压系统污染控制要求,4.1.1,油液中固体颗粒污染控制要求,4.1.2,油液中水分控制要求,4.2,液压系统污染控制方法,4.2.1,油液中固体颗粒的控制方法,4.2.2,油液中水分的控制方法,4. 液压系统污染控制,4.1,液压系统污染控制要求,4.1.1,油液中固体颗粒污染控制要求,有研究资料表明，机械设备的功能失效,50%,归于磨损，而磨损主要是由于系统内的固体颗粒污染物造成的。另有统计资料表明，液压及润滑元件失效,70%,85%,归因于油液污染，美国,Massachusetts,技术学院的一项统计资料表明，修理机械磨损的费用约占全美国总产值的,6%,7%,（,2700,亿美元），而液压及润滑系统的故障有,75%,以上是由于油液中固体颗粒的污染造成的，经常看到因杂质颗粒卡死阀芯、堵塞节流孔、破损密封件引起外漏，从而导致停产维修的报道。,4.1 液压系统污染控制要求4.1.1 油液中固体颗粒污,表,4-1,典型元件的工作间隙,齿轮泵齿尖至泵壁,0.5,5m,比例阀,1,6m,齿轮泵齿至侧板,0.5,5m,方向控制阀,2,8m,叶片泵叶尖至泵壁,0.5,1m,滚动轴承,0.1,1m,叶片泵叶片侧隙,5,13m,滑动轴承,0.5,100m,柱塞泵柱塞,5,14m,静压轴承,1,25m,柱塞泵阀板,0.5,5m,齿轮,0.1,1m,伺服阀芯轴,1,4m,动力油封,0.05,0.5m,表4-1典型元件的工作间隙齿轮泵齿尖至泵壁0.55m比例,表,4.2,液压元件的污染控制要求,液 压,元 件,军用飞机、导弹和试验室用伺服阀，导弹和军用飞机液压泵,飞船、飞机用伺服阀，宇宙飞船液压泵，高要求比例阀,比例阀，机床滑阀，民用飞机液压泵,齿轮泵、叶片泵，一般滑阀，机床用液压泵和马达及液压缸,柱塞泵，重机设备用液压元件,ISO4406,13/10,14/11,15/12,16/13,17/14,NAS1638,4,5,6,7,8,表4.2 液压元件的污染控制要求液 压军用飞机、导弹和试验室,表,4.3,液压系统的污染控制要求,液压系统,飞机、导弹试验台、试验室的液压系统，飞机制动系统,气轮机润滑系统，导弹和飞机飞行控制系统每高性能伺服控制系统,数控机床和新出厂的机床液压系统，飞机液压系统,气轮机和舰船液压系统，调速控制器液压系统，专用飞机液压系统，枪炮液压系统,弹射装置和一般工程机械液压系统，中压液压系统,低压重工业液压系统，绞车和起货机系统,大间隙低压液压系统,ISO4406,13/10,14/11,15/12,16/13,17/14,（,18,19,）,/,（,15,16,）,（,20,21,）,/,（,17,18,）,NAS1638,4,5,6,7,8,9,10,11,12,表4.3液压系统的污染控制要求,4.1.2,油液中水分控制要求,油液中水分的污染主要来源于热交换器泄漏、密封失效、潮湿空气的冷凝、油箱顶盖的配置不当、温度降低，溶解水析出变为游离水。,4.1.2 油液中水分控制要求油液中水分的污染主要来源于热交,图,4-1,图4-1,4.2,液压系统污染控制方法,4.2.1,油液中固体颗粒的控制方法,液压系统（包括润滑系统），由于外界不断侵入系统，内部又不断产生固体颗粒污染物。因此说液压系统的污染是不可避免的，但污染是可以控制的，这种控制最主要的是采用过滤器净化系统的油液，使油液的清洁度控制到系统可允许的程度。,4.2 液压系统污染控制方法4.2.1 油液中固体颗粒的控制,表,4-4,性质,污染源,控制措施,外部侵入,更换元件,对元件有清洁度要求,补新油,对油液预先过滤或使用过滤车加油,通气口,加装空气呼吸过滤器,环境,加强现场维护,内部产生,组装时携带,组装前有清洁度要求，组装后仔细清洗到一定的清洁标准,管道滞留,避免易滞留颗粒的设计,元件磨损,安装合适的过滤器防止连锁磨损,内部残留,加工装配,要求装配过程中注意清洁好内部杂质,表4-4性质污染源控制措施外部侵入更换元件对元件有清洁度要求,4.2.2,油液中水分的控制方法,沉降法：使用沉降槽，使水分和杂质在静止状态下慢慢沉入槽底，然后用浮动吸入管从上部将油吸出，主要除去油中的游离水。,离心法：利用油和水以及油中杂质的比重不同，靠机械的高速离心力使它们进行分离。主要去除油中的游离水和机械杂质 。,吸附法：主要是指利用一种少孔质的表面水凝胶化的丙烯纤维作为吸水剂，做成筒状滤芯安装于油液系统中。由于该材料有比较强的亲水作用，所以随着过滤时间的增加，本身体积逐渐膨胀，逐渐堵塞油路，此时需要及时更换吸水滤芯。本方法主要去处游离水。,真空法：主要指真空蒸馏，通过扩散分离过程来去除油中水分。先将脏油输入到加热箱内预热，然后将加热后的热油引入到一个真空箱内进行蒸发，这样，水、气体和易溶物被蒸发掉，得到脱水后的洁净油。主要去除油液中的游离水和溶解水。,聚结分离法：聚结原理就是使脏油先通过一级滤芯，在那里利用纤维的亲水性进行破乳聚结，使不易沉淀和分离的悬浮水聚结成易于沉淀和分离的游离水，并在层流条件下沉降下来。在流动过程中未被沉降的水，可再经过疏水的第二级分离网，以达到油水分离的目的。本方法对汽油、煤油、柴油等燃料有使用效果最佳，并可在炼油厂的精炼设备中，代替真空脱水装置使用。,4.2.2 油液中水分的控制方法沉降法：使用沉降槽，使水分和,表,4-5,各种污染控制方法的优缺点,方法,优点,缺点,沉降法,方法简单、成本较低。,占用大量的沉降槽、时间长、效率低、处理效果一般,离心法,占地面积比沉降槽小得多，处理迅速。,能耗大、噪音大，处理能力随着油液中水份含量的降低而下降，为了去除油液中最后所生的少量水分需要经过多次的离心分离。,吸附法,结构简单，使用方便。,需要经常更换吸水滤芯，脱水效果一般，膨胀后纤维易脱落造成污染。,真空法,没有高速运动的机械部件，噪声相对于离心法小得多。可设计成自动化程度高、操作方便、劳动强度低的设备。处理油液的范围广，效果较好。,能耗高，体积大。,聚结分离法,没有机械运动部件，结构简单，成本低，只需很小的油液压力就可通过设备，能耗低。材料使用寿命长。一般带有固液分离材料可同时有效去除油液中的固体杂质。,一般用于燃油，对于润滑油等粘度较大的油液效果不佳。,表4-5 各种污染控制方法的优缺点方法优点缺点沉降法方法简单,5.,过滤原理与过滤介质,过滤就是利用多孔隙的可透性的介质滤除悬浮在油液中的固体颗粒污染物。,5.1,过滤原理,5.2,过滤介质,5. 过滤原理与过滤介质过滤就是利用多孔隙的可透性的,5.1,过滤原理,过滤介质对液流中颗粒污染物的滤除作用可归纳为两种主要机制，即直接阻截和吸附作用。,直接阻截的特点是液流中的颗粒不偏离流束，直接被阻挡在过滤介质表面孔口或介质内部通道缩口处。,吸附作用的特点是油液中的颗粒在流经过滤介质时由于各种力的作用偏离流束，并在表面力（静电力或分子吸附力等）的作用下吸附在通道内壁，对于纤维介质即吸附在纤维表面。,5.1 过滤原理 过滤介质对液流中颗粒污染物的滤除作用可归纳,5.2,过滤介质,按照结构和过滤原理，过滤介质可分为表面型和深度型两大类。,5.2 过滤介质按照结构和过滤原理，过滤介质可分为表面型和深,6.,污染控制元件的主要性能指标,6.1,过滤精度（过滤效率）,6.2,纳污容量,6.3,压差,-,流量特性,6.4,相关标准的介绍,6.污染控制元件的主要性能指标6.1 过滤精度（过滤,6.1,过滤精度,过滤器的作用是滤除油液中的颗粒污染物。过滤精度是指过滤器（滤芯）能够有效滤除的最小颗粒污染物的尺寸。它反映了过滤器对某些尺寸颗粒污染物控制的有效性，具有过滤效率与颗粒尺寸两方面的含义，是过滤器的重要性能参数之一。,6.1 过滤精度过滤器的作用是滤除油液中的颗粒污染物。过滤精,表,6-1,过滤精度的表示方法,过滤精度,含义,名义过滤精度,美国军用标准,MIL-F5504A,把名义过滤精度为,10,微米的过滤器定义为：在过滤器的上游加入一定高浓度的空气滤清器细试验粉末，该过滤器能滤除,10,微米以上颗粒污染物重量的,98%,美国流体动力学会对名义过滤精度的定义为：一个由过滤器制造厂给定的微米值,绝对过滤精度,能够通过过滤器的最大球形颗粒的直径，以微米表示,用过滤比定义的过滤精度,滤芯所能有效捕获,(,100),的最小颗粒尺寸,(),，以微米表示。其中过滤比,为过滤器上、下游大于等于某一给定尺寸,x,的颗粒污染物数量之比。,表6-1 过滤精度的表示方法过滤精度含义名义过滤精度,6.2,压差,-,流量特性,油液通过过滤器时，由于过滤介质对油液的阻力而产生一定的压力损失，因而在过滤器的进出油口之间产生一定的压差。,6.2 压差-流量特性油液通过过滤器时，由于过滤介质对油液的,表,6-2,过滤比与过滤效率,过滤比,1,2,10,20,75,100,200,1000,过滤效率,E,0,50%,90%,95%,98.7%,99%,99.5%,99.9%,表6-2 过滤比与过滤效率过滤比121020751002,图,6-1,过滤器压差,-,流量特性曲线,图6-1 过滤器压差-流量特性曲线,6.3,纳污容量,在过滤器使用过程中，随着滤芯不断滤除油液中的污染物，过滤器的压差越来越大。当过滤器压差达到其极限值时（该值由过滤器制造商给定），需要更换滤芯。过滤器在压差达到极限值时，滤芯所捕获的污染物重量，称为滤芯的纳污容量。,6.3 纳污容量 在过滤器使用过程中，随着滤芯不断滤除油液中,6.4,相关标准的介绍,为了评定一个过滤元件的技术性能，国际上通用,ISO16889,等其中标准，分别对过滤芯和滤器的过滤精度、纳污容量、压差,-,流量特性、结构完整性、相容性、耐压强度、轴向强度、疲劳强度等特性提出了评定方法和检验标准，详见表,6-3,。,6.4 相关标准的介绍为了评定一个过滤元件的技术性能，国际上,表,6-3,性能,标准代号,评定对象,简述,过滤精度,ISO 16889,滤芯,考察滤芯所能有效滤除的最小颗粒的尺寸大小,纳污容量,ISO 16889,滤芯,考察滤芯所能捕获的颗粒污染物总量,压差,-,流量特性,ISO 3968,过滤器,/,滤芯,考察新滤芯对不同流量下的压差,结构完整性,ISO 2942,滤芯,考察滤芯有无破裂、是否损坏,相容性,ISO 2943,滤芯,考察滤芯材料是否与油液相互作用,耐压强度,ISO 2941,滤芯,考察滤芯承受高压差的能力,轴向强度,ISO 3723,滤芯,考察滤芯承受轴向载荷的能力,疲劳强度,ISO 3724,滤芯,考察流量脉动对滤芯结构和性能的影响,表6-3 性能标准代号评定对象简述过滤精度ISO 16889,表,6-4,国家与国际标准的对应关系,国际标准,ISO2941,ISO2942,ISO2943,ISO3723,ISO3724,ISO3698,ISO16889,国家标准,GB/T14041.3,GB/T 4041.1,GB/T14041.2,GB/T14041.4,GB/T 17488,GB/T 17486,GB/T 18853,表6-4 国家与国际标准的对应关系国际标准ISO2941IS,图,6-3,图6-3,图,6-4,图,6-4,图6-4图6-4,图,6-5,图,6-5,图6-5图6-5,图,6-6,图6-6,7.,污染控制元件介绍,7.1,滤芯,7.2,过滤器,7.3,过滤设备,7.3.1,过滤车,7.3.2,体外循环过滤系统,污染控制元件介绍,7.污染控制元件介绍 污染控制元件介绍,7.1,滤芯,滤芯分为过滤滤芯、吸水滤芯、聚结滤芯和分离滤芯等。油液污染控制中使用最多的滤芯为过滤滤芯与聚结分离滤芯，下面对其进行较为详细的介绍。,7.1 滤芯滤芯分为过滤滤芯、吸水滤芯、聚结滤芯和分离滤芯等,吸水滤芯,吸水滤芯依靠吸水材料对水的吸附能力，将油液中的水分去除。随着吸水量的增加，吸水滤芯的压降上升，当压降达到一定值时，滤芯需要更换。,吸水滤芯吸水滤芯依靠吸水材料对水的吸附能力，将油液中的水分去,聚结滤芯与分离滤芯,聚结滤芯与分离滤芯是配合使用的，聚结滤芯利用自身的聚结材料将油中乳化的小水珠聚结成大的水珠，分离滤芯利用分离材料的憎水亲油特性将聚结滤芯聚结成的大水珠阻挡在分离滤芯的外面，而油可以顺畅地通过，两者配合使用实现油水的分离。,聚结滤芯与分离滤芯聚结滤芯与分离滤芯是配合使用的，聚结滤芯利,表,7.1,过滤材料类型,玻璃纤维、,陶瓷,不锈钢毛毡、,金属粉末烧结、泡沫塑料,合成纤维、滤纸、片式线隙式、,金属网式,纺织品、,毛毡,微孔滤膜,可滤除的最小颗粒（,m,）,1,3,5,10,0.45,表7.1过滤材料类型玻璃纤维、不锈钢毛毡、合成纤维、滤纸、片,图,7-1,圆筒折叠式滤芯结构,图,7-1,圆筒折叠式滤芯结构,（,a,）滤芯外形图 （,b,）滤芯截面图,1,端盖,2,骨架,3,支撑层,4,保护层,5,过滤层,6,密封圈,6,1,3,4,5,4,3,2,（,a,）,（,b,）,图7-1 圆筒折叠式滤芯结构图7-1 圆筒折叠式滤芯结构,7.2,过滤器,到目前为止，液压系统的过滤器还没有统一的分类方法，一般都是根据过滤器在液压系统中的位置、过滤器的过滤精度、过滤器进出口的连接形式、过滤器的压力等级、过滤器的筒体数量等对过滤器进行分类。,7.2 过滤器到目前为止，液压系统的过滤器还没有统一的分类方,表,7-2,过滤器类型,分类方法,类型,说明,按安装位置,吸油过滤器,安装于吸油回路上，保护液压泵,压油过滤器,安装于压力管路上，控制液压系统的污染度,回油过滤器,安装于回油回路上，控制液压系统的污染度,按过滤精度,高精度过滤器,4,5,6(c),100,精密过滤器,10,15,20(c),100,中等精度过滤器,30,40(c),100,粗过滤器,50,(c),100,按进出口的连接形式,管式连接过滤器,采用法兰、公制螺纹或管螺纹连接,板式连接过滤器,进出油口在同一板面上，一般采用螺栓连接,按压力等级,高压过滤器,压力, 16MPa,中压过滤器,16MPa ,压力, 1.6MPa,低压过滤器,压力,1.6MPa,按筒体数量,单筒过滤器,过滤器只有一个滤壳,双筒过滤器,过滤器有两个滤壳，可在运行中更换滤芯,表7-2 过滤器类型分类方法类型说明按安装位置吸油过滤器安,7.3,过滤设备,7.3.1,过滤车,过滤车由于可自由移动、方便使用，故许多液压系统均配备了各种过滤车。过滤车的主要功能有以下几点：,（,1,）油液系统的离线污染控制（体外循环）,（,2,）向油液系统注入经过滤的洁净油液,（,3,）排出并净化油液系统中的油液,（,4,）对贮油罐的油液进行循环净化处理,（,5,）收集净化分散的油液,7.3 过滤设备7.3.1过滤车,图过滤车工作原理图,图,7-4,过滤车工作原理图,图,7-4,过滤车工作原理图,图,7-4,过滤车工作原理图,图,7-4,过滤车工作原理图,图过滤车工作原理图图7-4过滤车工作原理图图7-4过滤,7.3,过滤设备,7.3.2,体外循环过滤系统,体外循环装置是指位于液压系统主回路之外，对油箱内油液进行外循环过滤的装置。它主要用于污染严重的液压系统，或变量泵小流量下过滤效率低的情况。体外循环装置与系统主回路滤油器相结合，可以获得很好的过滤效果。主要由泵组、粗滤器、,级精过滤、,级精过滤、冷却器以及进出油管等组成。,7.3 过滤设备7.3.2 体外循环过滤系统,图,7-5,体外循环系统的工作原理图,泵前粗滤器,主泵,主泵电机,溢流阀,(,泵自带,),检测接头,级滤器,级滤器,抽油泵,抽油泵电机,冷却器,图7-5 体外循环系统的工作原理图泵前粗滤器,8.,污染控制元件的选用,8.,污染控制元件的选用,8.1,过滤器安装位置的选择,8.2,过滤器结构形式的选择,8.3,过滤器过滤精度的选择,8.4,过滤器通过能力的选择,8. 污染控制元件的选用8. 污染控制元件,8.1,过滤器安装位置的选择,过滤器在系统中的位置对油液的污染控制效果有着很大的影响，在液压系统中过滤器根据需要可以安装在吸油管路、压力油管路、回油管路中，也可以安装在系统之外的旁路过滤系统中（见图,8.1,）,8.1 过滤器安装位置的选择过滤器在系统中的位置对油液的污染,吸油过滤器压力管路过滤器回油管路过滤器旁路过滤系统,吸油过滤器压力管路过滤器回油管路过滤器旁路过滤系统,图,8.1,过滤器安装位,图8.1 过滤器安装位,表,8-1,系统类别,低要求系统,传动系统,伺服系统,特殊高压系统,压力（,MPa,）,0,2.5,2.5,8.0,8.0,16,16,32,32,20,35,颗粒大小（,mm,）,0.1,0.025,0.05,0.02,0.01,0.015,0.01,0.01,0.005,0.002,过滤精度（,um,）,30,10,5,10,5,3-5,3,1,表8-1系统类别低要求系统传动系统伺服系统特殊高压系统压力（,表,8-2,系统类别,滤油器承担保护的项目,污染控制要求（,NAS1638,）,过滤精度（,m,）,保护液压元件和装置,伺服阀,4,5,1,3,比例阀,5,6,3,一般阀、泵、马达、油缸及装置,7,5,保护典型的液压系统,应用了极敏感元件的实验室和航空、航天实验系统,3,4,1,高性能伺服液压控制系统,5,6,1,3,一般伺服系统、比例阀系统，高要求的内燃机和燃气轮机润滑系统,6,7,3,要求较高的液压系统和传动系统、轧钢系统,7,5,一般要求机械、车辆液压系统,8,9,10,要求较低的系统、如行走设备、造纸设备系统,9,10,10,15,大间隙元件的低压系统，如润滑系统等,10,12,20,30,表8-2系统类别滤油器承担保护的项目污染控制要求（NAS16,8.2,过滤器结构形式的选择,滤材种类选择,表面型滤材,-,如网式、线隙式、片式等，用于低压差，低过滤精度、纳污能力小场合，如吸油管路和做深度型滤器前置过滤。,深度型滤材,-,如复合滤材、纤维纸、毡等，用于过滤精度要求高的压力管路、回油管路，纳污能力强。,材料相容性选择,普通液压油用：一般碳钢类滤器材料，有良好的抗氧化能力。,水 乙 二醇用：不锈钢材料或非金属材料（包括衬网和粘胶都要注意相容性）、碳钢经镀锌的材料不适宜在水乙二醇中使用。,密封材料的选择：,一般有丁晴橡胶及氟化橡胶，特殊情况下还有尼龙和聚四氟乙烯等。,连接方式的选择：,螺纹连接、法兰连接、板式连接。,辅助功能选择：,带发讯指示器、，可提示操作者更换滤芯。带安全溢流阀，防止滤芯击穿。,更换滤芯的可拆卸方便性选择：,尽量选用更换滤芯方便的结构型式。,型式选择,，连续工作制的可选双联，可停机更换滤芯的可选用单联过滤器。另外根据空间位置决定是否选用落地式或支架固定式结构。,8.2 过滤器结构形式的选择滤材种类选择,8.3,过滤器过滤精度的选择,过滤精度是指滤芯能够捕捉到的油液中颗粒尺寸的大小，常用,um,表示。过滤精度的选择应该以系统中各元件所能承受的油液颗粒污染度等级来确定。一般而言，系统压力越高，各运动副之间的机械间隙就越小，工作时的工作间隙也就越小，对过滤精度的要求也就越高。对于润滑系统，位于主油路中的过滤器的过滤精度宜选择,15100,，对于旁路循环的润滑系统应要求,10100,。,过滤精度与所保护的元件对污染的敏感性有关，元件间隙越小，对污染越敏感。过滤精度与执行元件速度也有关，低速运行的执行元件颗粒度宜不超过间隙的,1/3,，运动速度快的元件，颗粒度最好控制在间隙的,2/3,以内。过滤精度还与系统压力有关，一般来说，压力高的系统，过滤精度也高。工作压力与过滤精度关系大致如表,8-1,8.3 过滤器过滤精度的选择过滤精度是指滤芯能够捕捉到的油液,8.4,过滤器通过能力的选择,通过能力是指滤芯允许通过的公称流量大小。在确定通过能力时，要留有足够的余量以补充污物颗粒被拦截所占去的面积，延长使用寿命。例如对吸油过滤器，为降低吸空现象，过滤器通过能力应为泵的,3,倍以上， 所以有效过滤面积一般应为吸油管路的,6080,倍；对于压力管路，通过能力一般选在系统实际使用量的,1.22,倍之间；对于回油过滤器，要考虑系统的最大瞬时流量有可能超过泵的流量（如单杆油缸等设备），所以应考虑取为最大瞬时流量的,1.52,倍左右。,8.4 过滤器通过能力的选择通过能力是指滤芯允许通过的公称流,8.5,过滤器选型方法,以上详细列举了过滤器选择中所需考虑的问题，在实际选型时，可参考以下方法：,确定以下参数：,最大工作流量,Q,、最高工作压力,P,、油液可达到的最大粘度,、油液的比重,、需要达到的过滤精度、连接方式、通径,DN,、目标初始压降,P,（推荐,P0.5bar,）,计算滤壳实际压降值：,根据流量,Q,和通径,DN,，查壳体压降曲线，得出滤壳标准压降,P0.9,。,用公式,P =P0.9/0.9,计算得出滤壳实际压降。,确定滤器、滤芯长度代号：,用公式：,P,芯,=P-P,计算滤芯允许压降。,用公式：,P30P,芯,30/0.9/,计算所需滤芯标准压降最大值。,根据,P30,、,Q,、粘度、过滤精度查滤芯流量压降曲线，对应压降值最接近,P30,的长度代号为应选定的长度代号。,确定滤芯其它辅助特性：,压差报警装置形式、报警压差、材质、密封类型、是否旁通等。,注：,707,所过滤器样本上已提供每种过滤器的压降流量曲线图。,8.5 过滤器选型方法以上详细列举了过滤器选择中所需考虑的问,9.,液压系统的污染控制与预防,9.,液压系统的污染控制与预防,9.1,设计阶段的污染控制,9.2,制造安装阶段的污染控制,9.3,使用阶段的污染控制,9.4,检修阶段的污染控,9. 液压系统的污染控制与预防9. 液压系统,9.,液压系统的污染控制与预防,液压系统的污染控制涉及到设计、制造、安装、使用、检修、日常保养和定期维护等各个环节，只有对各个环节采取相应的控制措施，才能有效地控制污染，使系统的故障率降低到最低的程度，以保证其系统精度和性能保持在最佳状态,9. 液压系统的污染控制与预防液压系统的污染控制涉及到设计、,控制油液清洁度过滤器的合理布置,压力管路,过滤器,油液净化车,回油管路,过滤器,旁路过滤器,空气过滤器,移动式滤油小车,控制油液清洁度过滤器的合理布置 压力管路油液净化车回油管路旁,9.1,设计阶段的污染控制,控制和消除液压系统在使用过程中污染物的侵入和生成，主要取决于系统设计的先进性和合理程度。,9.1 设计阶段的污染控制控制和消除液压系统在使用过程中污染,9.2,制造安装阶段的污染控制,加工制造过程中，应注意将加工好的零部件去毛刺后，再用清洁清洗液清洗干净备用，液压系统中所用钢管应采用无锈的冷拔无缝钢管，管口应倒角去毛刺，弯曲时最好用弯管机，尽量避免采用热弯。,9.2 制造安装阶段的污染控制加工制造过程中，应注意将加工好,9.3,使用阶段的污染控制,液压系统正常运行时，严禁随意开启油箱盖，以防止污染物的侵入。注意防尘、防水，以保持液压系统的封闭性。,9.3 使用阶段的污染控制液压系统正常运行时，严禁随意开启油,9.4,检修阶段的污染控制,为保证液压系统的正常运行，系统要定期检修，主要是更换各种备件及易损件，如滤芯、密封件、液压软管等。,9.4 检修阶段的污染控制为保证液压系统的正常运行，系统要定,