冶金机械伺服和比例液压系统过滤浅析

冀谦

中冶东方工程技术有限公司 山东青岛 266555

随着冶金技术的高速发展，冶金机械液压技术向高精度、高响应性方向发展，在一切要高精度、高响应的装置中，伺服和比例液压系统得到广泛的应用。要达到伺服阀和比例系统的高效、少故障、长寿命和方便维护保养等目的，就要求阀的生产厂商和液压系统用户对油液进行良好的过滤。

1 污染的来源

1.1 元件制造过程中的污染

由于大多数壳体的内部轮廓和设备内部零件都非常复杂，因此制造过程中要去除全部的残留物几乎不可能，即便再仔细的清洗也是如此。在对液压系统进行清洗之后，或在长期地运行之后，这种污染物就进到油液里了。

在制造以后和使用之前的库存期，元件通常进行防腐处理，然而防腐剂会吸收污物和尘埃，安装试车时，这些污染物会进入到系统油液中。

典型的污染类型有：碎片，沙粒，尘埃，纤维，油漆颜料，水或防腐剂。

1.2 系统安装中的污染

当单个元件组装起来时，如安装螺钉，就会产生固体颗粒。

典型的污染类型有：密封材料，氧化皮，焊粒，软管橡胶颗粒，浸蚀和清洗液残留物，隔离物和磨粒。

1.3 系统运行中的污染

由于元件的磨损。产生了颗粒，尺寸小于15µm 的颗粒最容易造成磨损。

系统运行高温所引起的流体老化，其残留物会造成流体的润滑质量发生变化。

由于油箱通风不良，污染物会由管衬、柱塞杆密封等处侵入油箱，灰尘侵入率还与液压装置的工作环境密切相关。

1.4 新油带来的污染物

从储油站购来的新油中混有的固体污染物，经常高出伺服阀和比例阀所能允许的限度，这些污染物需要用液压装置中的滤油器加以滤去。

2 污染对伺服系统的影响

2.1 固态污物对系统的影响

当污染物颗粒大小和配合间隙相当时，阀芯阀套表面就处于被刮伤的临界状态。阀芯运动时，由于污染物颗粒对阀件的刮擦作用，阀体材料会产生细微的金属颗粒，同时由于阀芯的切换，一些比阀件间隙大的颗粒也会粉碎成微粒。这样的后果是：泄漏增大，阀芯卡紧、卡死，切换时间改变，阀体损坏，阀的特性发生变化。

2.2 对控制棱边的磨损作用

对于敏感的控制棱边而言，污染物增加了其运行负担，后果是加速了磨损，引起伺服阀和比例阀的切换和控制不精确。

其中，L1=5-25µm，L2=20-80µm，L3=100-450µm，L4=0.5-8µm。

图2 伺服阀对油液的敏感部位

3 滤油器滤芯的选用准则

3.1 滤芯的压降

为了充分利用滤芯的去污能力，并使液压系统的能耗不因滤油器而增加过多，必须注意选用低压降的滤芯。在公称粘度下滤芯的参考压降值如下：

不带旁通滤油器：△P1=0.2x △P2

带旁通滤油器：△P1=0.15x △P2

回油路滤油器：△P1=0.2x △P2

其中：△P1=整个滤油器的最大压力损失；△P2=压差指示器所指的压降

3.2 滤芯的除污率

滤芯的除污率也就是污染物吸纳能力是指滤芯可吸纳的固态污染物颗粒的最大数量。这一参数影响到滤芯的使用寿命，是对滤芯作整体评价时除了精度等级，价格等因素之外更重要因素。固态污染物颗粒存在于液压油中，滤芯的寿命可通过来自油泵的流量来确定。安装滤油器的目的是为了在安装后的整个工作周期间，都能保证油液所需的洁净度，一旦滤芯的压降达到最高允许值，且堵塞指示器在油液某一工作粘度下发出信号，则必须更换滤芯，面临诸如油温较高或流量频繁的大起大落得不理想工况下，就必须多滤芯的使用寿命严加管控。如果这些工况下，对滤芯的使用寿命不加限定，就有可能因滤芯材料的疲劳失效引起过滤效率降低。

为了使选定的滤芯在一定排污能力下，具有尽可能大的使用压降范围和尽可能长的使用寿命，建议在选择滤芯时候，从相同压降滤芯的最小尺寸开始选择。

由图3 和图4 给出了通过滤芯的压降与堵塞、使用寿命之间的关系，由曲线表面较大尺寸、较低初始压力降的滤芯，要比尺寸小、初始压降高的滤芯具有更为理想的吸纳污染物能力。

3.3 较宽的压降范围内βX 的高度稳定性

在冷启动工况，或者堵塞指示器报警被漏检的情况下，滤芯会出现高压降，为了使液压系统达到很好的过滤效果，滤芯的过滤能力必须在较大压降范围内保持不变。

图5 给出不同厂商同一精度等级滤芯的去污能力曲线，很显然，滤芯3 和4 在压降为10bar 的情况下，仍能保持恒定的过滤效率。

4 结语

键，也是系统安全运行的可靠保证。随着液压技术的发展，液压系统对液压介质的清洁度要求也越来高，对介质进行污染控制十分重要，配置合理的不同类型的过滤器是满足液压系统正常运行的可靠保证。

图3 阀芯去污能力曲线

图4 不同尺寸滤芯在相同流量下的去污能力曲线（滤芯2 尺寸大于滤芯1 尺寸）

在伺服和比例液压系统设计中过滤器是液压系统污染控制的关

图5 不同厂商同一精度等级滤油器去污能力曲线