防噴器控制系統新型液壓油過濾裝置研制

宋長波

（西南石油工程有限公司，四川 成都 610041）

在液壓系統中，利用過濾裝置可以將工作介質中的固體污染物去除掉，從而提高工作介質的清潔度，促使相關期間的性能維持在一個穩定、健康的狀態，提高液壓元件的可靠性。在大部分情況下，液壓系統都是因為介質污染而發生故障的，鑒于此，在液壓系統中，過濾裝置占據著十分重要的地位，我們有必要圍繞其展開探討與研究，提出有效的技術方法，提高過濾裝置的使用性能，促使整個液壓系統的運行趨于穩定、可靠。

1 概述

就概念上來講，液壓系統主要分為三種：第一種過濾是將油液中的切屑、污垢等大顆粒強除掉，進而減少卡死、劃傷、堵塞等事故率；第二種過濾則是對油液中的細小顆粒進行清除，基于此實現對元件磨損的控制；液壓元件包含了眾多處于相對運動狀態的零件，這部分零件的滑動面具有很小的配合間隙，在細小顆粒的影響下，零件必然會產生磨損，進而被損壞；第三種過濾則是清除系統污垢，使油液清潔度得到提升，進而提高系統元件的可靠性與穩定性。

對于防噴器控制系統而言，其運行過程中會產生很大流量，如果過濾裝置配置精度處于較高水平，那么，就會起到控制流量的作用，進而造成管路堵塞，最終導致控制功能喪失。鑒于此，現階段在防噴器控制系統中的過濾裝置，在精度上一般處于較低水平，而這一情況就會造成有很多雜質存在于液壓油中，進而使得曲軸柱塞泵封盤根存在比較嚴重的磨損，減壓溢流閥調壓的穩定性也有所缺失，并且經常發生管路堵塞、閥件泄漏等問題。這些問題會直接導致液壓元件與防噴器的使用壽命減少，情況嚴重時，還會導致系統運行狀態異常。筆者基于常規防噴器控制系統的研究，將在線式回油管路、獨立式外循環管路等過濾裝置設置在系統中，使液壓油的過濾精度得到提升的同時，保障系統通油量維持在一個正常狀態，促使系統運行趨于穩定、可靠。

2 常規防噴器控制系統過濾裝置

2.1 過濾裝置配置

現階段，吸油過濾器與高壓過濾器為最常見的防噴器控制系統中的過濾裝置。例如，常規配置FKQ640-6，曲軸柱塞泵與氣動泵吸油管路位置設置吸油過濾器，過濾精度為400/200μm，這類過濾器的主要功能是為泵提供保護，其過濾精度相對較低，可以避免較大固體顆粒對泵造成污染，即第一種過濾方式。在減壓溢流閥/氣手動減壓溢流閥的供油管路位置設置高壓過濾器，過濾精度與壓力分別為100μm與21MPa，這類過濾器可以對系統閥件提供保護，屬于第二種過濾形式，主要作用就在于控制油液中的細小顆粒，避免閥板與柱塞劃傷問題。

2.2 存在問題

現階段，在常規防噴器控制系統中，關于過濾裝置的配置依然暴露出一些缺陷與不足，具體可以從以下幾個方面得到體現：

首先，由于吸油過濾器對通油能力有著較高要求，考慮到憋泵問題，為了實現對阻力的控制，大部分情況下會配備粗過濾器與吸油管路，這種過濾精度相對較低；其次，對于高壓過濾器來講，為了對液壓油清潔度進行控制，在較高負荷壓力狀態下，在出現堵塞問題時，為了避免降壓過大而導致濾芯破裂，通常情況下，需要將一個旁通閥與過濾器并聯，當然，受限于空間問題，系統應該選擇直通式濾芯，無旁通閥結構，其容納污垢的能力相對薄弱，堵塞的可能性較大，且在清潔與濾芯更換過程中存在較大困難；此外，考慮到上述過濾器在精度上不具備優勢，并且主要在吸油管路與供油管路等位置進行安裝，在回油管路上缺少過濾措施。由于液壓油中存在固體污染物，其會對系統元件的可靠性產生影響，同時，防噴器也會流入這部分污染物，如此一來，液壓缸與密封總成就會有劃傷的風險，最終導致液壓缸進入泥沙與井液，并在系統回油過程中一起進入油箱。如此一來，液壓油的污染程度必然會大幅度提升，且會損壞液壓元件，防噴器密封功能也會因此喪失，情況嚴重時，會導致井噴失控。

3 新型防噴器控制系統過濾裝置探討

液壓系統應按照30～60μm的精度配置液壓閥件與液壓缸中的液壓油，如果防噴器控制系統在運行過程中，對液壓油的流量有著比較高的需求，那么，此時過濾器配置必須嚴格控制精度，從而保障通流量，且避免濾芯堵塞等情況發生，促使液壓油通過不會受到影響，基于可靠性來實現對系統控制功能的保護。現階段，過濾裝置的問題依然比較多，因此，我們有必要以常規的防噴器控制系統為基礎進行優化與改進。通過新型過濾裝置的設置，可以維持原有的系統通流量，與此同時，系統液壓油過濾精度水平也可以提升到20μm。在線式回油管路過濾面向的對象為工作狀態下返回油箱前的液壓油，其構成分為過濾器、匯管、回油支管以及三位四通轉閥等四個部分。相比之下，獨立式外循環管路過濾則具有一定的獨立性，其主要構成含有截止閥、吸油過濾器、電機、葉片泵、精過濾器以及循環管線等。

3.1 在線式回油管路過濾裝置

根據上文所述，對于液壓系統而言，在高性能元件間隙很小的情況下，就需要設計優化回油管路過濾器，在油液返回油箱之前對其中的細小顆粒進行截留。系統中的部分零件處于相對運動狀態，例如，減壓溢流閥、氣手動減壓溢流閥、高壓球閥、三位四通轉閥等，這部分零件滑動面的配合間隙都非常小，因此，對系統的要求也比較嚴格，必須做好在線式回油管路過濾裝置的優化與調整。

關于在線式回油管路過濾裝置的結構組成，主要包括油箱內部水平固定匯管、匯管中的三位四通轉閥、回油支管等?；赜瓦^濾器與匯管兩端相連。過濾器兩端分別采用螺紋與法蘭連接的方式與匯管螺紋與油箱側面相連。在過濾器需要清洗時，將油箱端部的法蘭打開即可。關于在線式回油管路過濾裝置的運行原理，具體闡述如下：

對三位四通轉閥進行操作，防噴器液壓缸的回油通過三位四通轉閥回油口轉流出到回油支管，然后，向匯管匯入，之后自過濾器端部口進入，在完成過濾后，就從過濾器下部出口流出，向油箱返回；在線式過濾裝置擁有比較粗的匯管，其作用在于對液流進行緩沖；過濾器擁有較大通流量以及較高的過濾精度。在防噴器控制系統運行過程中，液壓油回油過濾已經完成，此時，液壓油向油箱返回時達到一定精度，并且通流量、系統空間、外形尺寸等維持原有狀態，整體維護具有一定的便捷性。

3.2 獨立式外循環管路過濾裝置

這種裝置的過濾形式屬于上文所述的第三種。其驅動過程具有獨立性，不會對系統運行造成影響，可以對油箱中的液壓油進行凈化，確保防噴器控制系統的液壓油供給端保持在一定的精度范圍內。在控制系統運行之前，獨立式外循環管路過濾裝置提前進行過濾，如果條件需要，也可以根據實際情況隨時過濾。該過濾裝置的流量相對穩定，且壓力波動較小，因此，在性能方面具有突出優勢。

該裝置結構組成包括電機、葉片泵、吸油過濾器、精過濾器等。其運行原理如下所述：

啟動電機，驅動葉片泵吸出油箱項目的液壓油，以恒定流量向截止閥流入，然后，經過吸油過濾器，在完成過濾后，進入葉片泵，之后由精過濾器進行過濾，并從循環管線向郵箱返回。在反復循環下，液壓油最終將會達到精度要求。如果系統運行過程中出現精過濾器堵塞情況，那么，發訊器將會發出信號，此時，首先要做的就是停止葉片泵，將截止閥關閉，然后，拆開濾芯進行清潔。根據工況的不同，精過濾器與流量可以進行調整，此時，防噴器控制系統運行不會受到影響。

4 結語

總之，在液壓系統中，利用過濾裝置可以將工作介質中的固體污染物去除掉，從而提高工作介質的清潔度，促使相關期間的性能維持在一個穩定、健康的狀態，提高液壓元件的可靠性。在大部分情況下，液壓系統都是因為介質污染而發生故障的，鑒于此，在液壓系統中，過濾裝置占據著十分重要的地位，我們有必要圍繞其展開探討與研究，提出有效的技術方法，提高過濾裝置的使用性能，促使整個液壓系統的運行趨于穩定、可靠。