劉　雨

(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司 設(shè)備部，河北 唐山 063200)

一種新型凈油設(shè)備的應(yīng)用效果評(píng)估*

劉雨

(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司 設(shè)備部，河北 唐山 063200)

摘要：主要介紹了一種新型凈油設(shè)備的工作原理及其工作特點(diǎn)。該設(shè)備采用離心真空復(fù)合的工作原理，可以對(duì)不同黏度的各類(lèi)油品進(jìn)行有效過(guò)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(nèi)部結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，適合在冶金液壓設(shè)備領(lǐng)域中推廣使用。通過(guò)試驗(yàn)分析的方法測(cè)算出其對(duì)于給定品種油品的過(guò)濾比，并就其工作性能與其他類(lèi)型凈油設(shè)備進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在同等條件下，該機(jī)過(guò)濾比比其他類(lèi)型凈油設(shè)備更高，過(guò)濾速度更快；但同時(shí)也存在對(duì)小顆粒過(guò)濾效率不高的問(wèn)題，仍需進(jìn)一步完善。

關(guān)鍵詞：凈油設(shè)備；污染控制；過(guò)濾比

隨著冶金設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，液壓設(shè)備越來(lái)越多的應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備當(dāng)中，尤其是高度集成化的機(jī)電液一體化系統(tǒng)，應(yīng)用日益廣泛。隨著設(shè)備大型化的發(fā)展，對(duì)液壓油的要求也越來(lái)越高，不但單機(jī)油品裝用量越來(lái)越高，對(duì)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(yè)特點(diǎn)，多數(shù)冶金設(shè)備工況惡劣，液壓設(shè)備經(jīng)常工作在粉塵、蒸汽和高溫等環(huán)境中，對(duì)油品的污染比較嚴(yán)重，另外，裝配、檢修、加油和密封老化等因素均會(huì)對(duì)油品造成污染[1]。目前，應(yīng)用的伺服液壓系統(tǒng)等對(duì)液壓油的清潔度要求較高，通常達(dá)NAS1638 6級(jí)以上[2]，為達(dá)到這一要求，除了做好現(xiàn)場(chǎng)油品防污染措施以外，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)還應(yīng)配備高效、快速和性能可靠的凈油設(shè)備。實(shí)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(duì)于液壓油等長(zhǎng)期處于高壓狀態(tài)下工作的油品。

傳統(tǒng)的凈油設(shè)備主要分為離心式凈油機(jī)、熱流結(jié)式凈油機(jī)、高壓靜電場(chǎng)凈油機(jī)和真空凈油機(jī)等，這些凈油設(shè)備工作原理不同，應(yīng)用的場(chǎng)合也不同，凈油效果差異性也較大。為解決高效過(guò)濾油品的問(wèn)題，首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司近期試用了一種新型凈油設(shè)備，該型凈油機(jī)采用真空離心復(fù)合方式結(jié)構(gòu)，具有過(guò)濾速度快，不消耗濾材和清洗維護(hù)方便等特點(diǎn)。

1設(shè)備基本參數(shù)及工作原理

1.1設(shè)備基本參數(shù)

公司采用的該型凈油機(jī)為GHP81 智能型離心真空凈油機(jī)，設(shè)備基本參數(shù)見(jiàn)表1。

表1　GHP81 智能型離心真空凈油機(jī)基本參數(shù)

1.2設(shè)備工作原理

凈油機(jī)是采用離心真空復(fù)合式工作原理，通過(guò)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(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1　GHP81 智能型離心真空凈油機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

油箱中設(shè)有液位控制繼電器，可以實(shí)現(xiàn)凈油機(jī)低油位保護(hù)功能。當(dāng)油箱油位很低時(shí)，主電動(dòng)機(jī)會(huì)自動(dòng)斷電停機(jī)，防止凈化筒無(wú)油而空轉(zhuǎn)；在主電動(dòng)機(jī)停機(jī)之前真空泵會(huì)自動(dòng)起動(dòng)，當(dāng)油位升高到滿油位時(shí)，真空泵會(huì)自動(dòng)停機(jī)。在油箱入口處設(shè)置了負(fù)壓平衡閥，它的作用是保持油箱中油液在負(fù)壓條件下工作，當(dāng)箱內(nèi)油壓接近大氣壓時(shí)，負(fù)壓平衡閥的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)自動(dòng)調(diào)節(jié)油箱進(jìn)口開(kāi)度，減小流量，維持負(fù)壓，防止油液充滿油箱。當(dāng)凈油機(jī)工作時(shí)，油液一旦充滿油箱，會(huì)影響排氣、排水功能。在油箱側(cè)面加裝了油氣狀態(tài)檢測(cè)器，從工作中的凈化筒內(nèi)，定時(shí)取出部分油液，通過(guò)自吸泵系統(tǒng)將取出的油液送入該裝置中。通過(guò)油氣狀態(tài)檢測(cè)器中所安裝的浮子液位計(jì)，來(lái)監(jiān)測(cè)凈化筒內(nèi)氣體含量。根據(jù)氣體含量情況來(lái)決定自吸泵的起動(dòng)與停止，保證凈化筒內(nèi)所生成的氣體可以及時(shí)排除，凈化筒內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)無(wú)油液空運(yùn)轉(zhuǎn)問(wèn)題。在油箱頂部增加了防漏油閥門(mén)，當(dāng)凈油機(jī)停止工作后，外界油源系統(tǒng)中的油液進(jìn)入凈油機(jī)后，超過(guò)限定值時(shí)，該閥門(mén)會(huì)自動(dòng)鎖緊，保證油液不會(huì)通過(guò)凈油機(jī)造成泄漏。該設(shè)備的核心部件是凈化筒(見(jiàn)圖2)，其殼體是由高強(qiáng)度鋁合金材料制成旋轉(zhuǎn)體，底部通過(guò)彈性擋圈固定在葉輪上，隨葉輪高速旋轉(zhuǎn)。

2試驗(yàn)

為驗(yàn)證該凈油機(jī)的實(shí)際效果，對(duì)其進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)條件見(jiàn)表2。

利用GHP81 智能型離心真空凈油機(jī)對(duì)油箱容積為10 m3的油箱進(jìn)行過(guò)濾，試驗(yàn)期間，液壓站主泵關(guān)閉，循環(huán)泵開(kāi)起，因此，假設(shè)各粒徑顆粒物侵入速率為0，過(guò)濾器上游油品清潔度相同。對(duì)該油箱進(jìn)行了24 h過(guò)濾試驗(yàn)，每2 h取樣1次，數(shù)據(jù)記錄見(jiàn)表3，清潔度變化規(guī)律如圖3所示。

圖2　凈化筒結(jié)構(gòu)示意圖

試驗(yàn)油品牌號(hào)油品溫度/℃試驗(yàn)油箱容積/m3實(shí)測(cè)運(yùn)動(dòng)粘度/cst過(guò)濾前油品清潔度過(guò)濾前出油位置過(guò)濾后回油位置46#抗磨液壓油451044.8NAS16389級(jí)油箱中部油箱上部

圖3　清潔度變化規(guī)律

(個(gè))

3數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，試驗(yàn)系統(tǒng)在無(wú)外界污染物侵入的情況下，經(jīng)過(guò)8～10 h，各粒徑顆?；具_(dá)到了清潔度平衡，即單位體積內(nèi)的顆粒物數(shù)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(dá)到平衡，其濃度下降速度大于小顆粒的下降速度。

根據(jù)系統(tǒng)污染度控制方程[3]：

NUV=N0+∫Rdt-∫(NU-Nd)Qdt

式中，NU是某一瞬時(shí)過(guò)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(shí)過(guò)濾器下游油液中大于某給定尺寸的顆粒濃度；N0是過(guò)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(guò)濾器流量；t是過(guò)濾時(shí)間；R是污染物侵入速率；V是系統(tǒng)內(nèi)的油液容積。

對(duì)該方程求解得：

式中，當(dāng)R=0時(shí)，上式簡(jiǎn)化為：

NU=N0e-[(β-1)Q/βV]t

可得：

將試驗(yàn)數(shù)據(jù)代入上式，可得：β5=4.53，β15=6.26。

試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)8 h過(guò)濾后，系統(tǒng)清潔度基本達(dá)到平衡，最后清潔度為NAS1638 6級(jí)。8 h后，<25 μm的顆粒物濃度下降速率已經(jīng)非常緩慢，可以認(rèn)為系統(tǒng)已經(jīng)基本達(dá)到清潔度平衡；而>25 μm的顆粒物已經(jīng)全部濾除或濃度非常小。

4結(jié)語(yǔ)

從上述試驗(yàn)可以得出下述結(jié)論。

1)真空離心復(fù)合式凈油機(jī)相比同流量真空型凈油機(jī)過(guò)濾速度要快(過(guò)濾精度為10 μm，真空凈油機(jī)達(dá)到這一清潔度水平至少需要24 h)，過(guò)濾效率高，同時(shí)，由于沒(méi)有濾芯，不存在真空式凈油機(jī)隨著濾芯的堵塞，有效過(guò)濾比降低的問(wèn)題[4]。但對(duì)于小顆粒的過(guò)濾，仍存在一定瓶頸，即達(dá)到一定時(shí)間后，小顆粒濃度下降速率非常慢，這一點(diǎn)與真空凈油機(jī)類(lèi)似，需要日后不斷改進(jìn)。

2)真空離心復(fù)合式凈油機(jī)無(wú)需對(duì)油品進(jìn)行加熱，對(duì)油品添加劑成分無(wú)破壞。真空凈油機(jī)以及熱流結(jié)式凈油機(jī)等一般對(duì)油品要進(jìn)行加熱處理，以提高流動(dòng)性能。雖加熱溫度較低，但長(zhǎng)期使用后，一定程度上還是會(huì)對(duì)油品性能造成或多或少的影響。

3)真空離心復(fù)合式凈油機(jī)不消耗濾材，工作成本低。據(jù)測(cè)算，自使用該型凈油機(jī)以來(lái)，公司2個(gè)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(wàn)元，2014年1月～5月，共降低成本約8.5萬(wàn)元。該設(shè)備適合在工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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*國(guó)家火炬計(jì)劃產(chǎn)業(yè)化環(huán)境建設(shè)項(xiàng)目(2013GH581233)

責(zé)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(jiǎn)介：劉雨(1979-)，男，工程師，工學(xué)碩士，主要從事冶金液壓潤(rùn)滑設(shè)備管理等方面的研究。

中圖分類(lèi)號(hào)：TH 137.8

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B