一種新型凈油設備的應用效果評估*

劉　雨

(首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司 設備部，河北 唐山 063200)

一種新型凈油設備的應用效果評估*

劉雨

(首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司 設備部，河北 唐山 063200)

摘要：主要介紹了一種新型凈油設備的工作原理及其工作特點。該設備采用離心真空復合的工作原理，可以對不同黏度的各類油品進行有效過濾凈化，具有體積小、工作效率高、不消耗濾材和不破壞油品內部結構等優點，適合在冶金液壓設備領域中推廣使用。通過試驗分析的方法測算出其對于給定品種油品的過濾比，并就其工作性能與其他類型凈油設備進行了對比，發現在同等條件下，該機過濾比比其他類型凈油設備更高，過濾速度更快；但同時也存在對小顆粒過濾效率不高的問題，仍需進一步完善。

關鍵詞：凈油設備；污染控制；過濾比

隨著冶金設備技術的發展，液壓設備越來越多的應用于實際生產設備當中，尤其是高度集成化的機電液一體化系統，應用日益廣泛。隨著設備大型化的發展，對液壓油的要求也越來越高，不但單機油品裝用量越來越高，對于油品清潔度、抗氧化能力和抗乳化性能等也提出了日益苛刻的要求。由于行業特點，多數冶金設備工況惡劣，液壓設備經常工作在粉塵、蒸汽和高溫等環境中，對油品的污染比較嚴重，另外，裝配、檢修、加油和密封老化等因素均會對油品造成污染[1]。目前，應用的伺服液壓系統等對液壓油的清潔度要求較高，通常達NAS1638 6級以上[2]，為達到這一要求，除了做好現場油品防污染措施以外，生產現場還應配備高效、快速和性能可靠的凈油設備。實踐表明，降低油品中顆粒物含量及水分含量能夠能顯著降低油品老化速度，特別是對于液壓油等長期處于高壓狀態下工作的油品。

傳統的凈油設備主要分為離心式凈油機、熱流結式凈油機、高壓靜電場凈油機和真空凈油機等，這些凈油設備工作原理不同，應用的場合也不同，凈油效果差異性也較大。為解決高效過濾油品的問題，首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司近期試用了一種新型凈油設備，該型凈油機采用真空離心復合方式結構，具有過濾速度快，不消耗濾材和清洗維護方便等特點。

1設備基本參數及工作原理

1.1設備基本參數

公司采用的該型凈油機為GHP81 智能型離心真空凈油機，設備基本參數見表1。

表1　GHP81 智能型離心真空凈油機基本參數

1.2設備工作原理

凈油機是采用離心真空復合式工作原理，通過離心分離，將大于油液密度的固體顆粒以及水分和空氣從油液中凈化出去。其結構示意圖如圖1所示。

圖1　GHP81 智能型離心真空凈油機結構示意圖

油箱中設有液位控制繼電器，可以實現凈油機低油位保護功能。當油箱油位很低時，主電動機會自動斷電停機，防止凈化筒無油而空轉；在主電動機停機之前真空泵會自動起動，當油位升高到滿油位時，真空泵會自動停機。在油箱入口處設置了負壓平衡閥，它的作用是保持油箱中油液在負壓條件下工作，當箱內油壓接近大氣壓時，負壓平衡閥的調節機構自動調節油箱進口開度，減小流量，維持負壓，防止油液充滿油箱。當凈油機工作時，油液一旦充滿油箱，會影響排氣、排水功能。在油箱側面加裝了油氣狀態檢測器，從工作中的凈化筒內，定時取出部分油液，通過自吸泵系統將取出的油液送入該裝置中。通過油氣狀態檢測器中所安裝的浮子液位計，來監測凈化筒內氣體含量。根據氣體含量情況來決定自吸泵的起動與停止，保證凈化筒內所生成的氣體可以及時排除，凈化筒內不會出現無油液空運轉問題。在油箱頂部增加了防漏油閥門，當凈油機停止工作后，外界油源系統中的油液進入凈油機后，超過限定值時，該閥門會自動鎖緊，保證油液不會通過凈油機造成泄漏。該設備的核心部件是凈化筒(見圖2)，其殼體是由高強度鋁合金材料制成旋轉體，底部通過彈性擋圈固定在葉輪上，隨葉輪高速旋轉。

2試驗

為驗證該凈油機的實際效果，對其進行了試驗，試驗條件見表2。

利用GHP81 智能型離心真空凈油機對油箱容積為10 m3的油箱進行過濾，試驗期間，液壓站主泵關閉，循環泵開起，因此，假設各粒徑顆粒物侵入速率為0，過濾器上游油品清潔度相同。對該油箱進行了24 h過濾試驗，每2 h取樣1次，數據記錄見表3，清潔度變化規律如圖3所示。

圖2　凈化筒結構示意圖

試驗油品牌號油品溫度/℃試驗油箱容積/m3實測運動粘度/cst過濾前油品清潔度過濾前出油位置過濾后回油位置46#抗磨液壓油451044.8NAS16389級油箱中部油箱上部

圖3　清潔度變化規律

(個)

3數據分析

試驗數據顯示，試驗系統在無外界污染物侵入的情況下，經過8～10 h，各粒徑顆?；具_到了清潔度平衡，即單位體積內的顆粒物數量變化不大，>5～15 μm的小顆粒濃度下降緩慢，>50 μm的顆粒物在8 h后基本達到平衡，其濃度下降速度大于小顆粒的下降速度。

根據系統污染度控制方程[3]：

NUV=N0+∫Rdt-∫(NU-Nd)Qdt

式中，NU是某一瞬時過濾器上游油液中大于某給定尺寸的顆粒濃度；Nd是某一瞬時過濾器下游油液中大于某給定尺寸的顆粒濃度；N0是過濾器上游油液中大于某給定尺寸的顆粒的初始濃度；Q是過濾器流量；t是過濾時間；R是污染物侵入速率；V是系統內的油液容積。

對該方程求解得：

式中，當R=0時，上式簡化為：

NU=N0e-[(β-1)Q/βV]t

可得：

將試驗數據代入上式，可得：β5=4.53，β15=6.26。

試驗結果表明，經過8 h過濾后，系統清潔度基本達到平衡，最后清潔度為NAS1638 6級。8 h后，<25 μm的顆粒物濃度下降速率已經非常緩慢，可以認為系統已經基本達到清潔度平衡；而>25 μm的顆粒物已經全部濾除或濃度非常小。

4結語

從上述試驗可以得出下述結論。

1)真空離心復合式凈油機相比同流量真空型凈油機過濾速度要快(過濾精度為10 μm，真空凈油機達到這一清潔度水平至少需要24 h)，過濾效率高，同時，由于沒有濾芯，不存在真空式凈油機隨著濾芯的堵塞，有效過濾比降低的問題[4]。但對于小顆粒的過濾，仍存在一定瓶頸，即達到一定時間后，小顆粒濃度下降速率非常慢，這一點與真空凈油機類似，需要日后不斷改進。

2)真空離心復合式凈油機無需對油品進行加熱，對油品添加劑成分無破壞。真空凈油機以及熱流結式凈油機等一般對油品要進行加熱處理，以提高流動性能。雖加熱溫度較低，但長期使用后，一定程度上還是會對油品性能造成或多或少的影響。

3)真空離心復合式凈油機不消耗濾材，工作成本低。據測算，自使用該型凈油機以來，公司2個20 m3液壓站月均液壓油消耗量降低約1 000 L，可直接降低油品消耗成本1.7萬元，2014年1月～5月，共降低成本約8.5萬元。該設備適合在工業領域推廣應用。

參考文獻

[1] 胡邦喜．設備潤滑基礎[M]．北京：冶金工業出版社，2006.

[2] 鄭長松,馬彪,孫憲林,等．液壓系統污染控制動平衡研究[J]．機床與液壓，2005(8)：126-129.

[3] 涂群章，龔烈航，王強，等．液壓污染控制系統建模[J]．中國機械工程，2001(6)：629-631.

[4] 王爐平，弓樂，賈瑞清，等．基于有效過濾比的液壓潤滑過濾器模型的研究[J].潤滑與密封，2010(7)：71-73.

*國家火炬計劃產業化環境建設項目(2013GH581233)

責任編輯彭光宇

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

作者簡介：劉雨(1979-)，男，工程師，工學碩士，主要從事冶金液壓潤滑設備管理等方面的研究。

中圖分類號：TH 137.8

文獻標志碼:B