隨著現(xiàn)代制造技術(shù)高速、高壓、高控制精度、高自動(dòng)化及高可靠性的發(fā)展趨勢(shì)，機(jī)械設(shè)備的動(dòng)力傳動(dòng)部分越來(lái)越普遍地采用軸向柱塞泵、比例閥、伺服閥、靜壓液壓軸承。此類系統(tǒng)的正常運(yùn)行對(duì)油品清潔度要求極高，75%～85%的系統(tǒng)故障歸因于系統(tǒng)中的顆粒污染物。顆粒污染物對(duì)元件運(yùn)動(dòng)表面的切削、粘著、沖蝕經(jīng)常造成比例伺服系統(tǒng)滯環(huán)增大、響應(yīng)緩慢、控制失靈及泵及軸承的損壞甚至災(zāi)難性事故的發(fā)生。針對(duì)此類問題，以前普遍采用定期更換元件，隨時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)，甚至增大運(yùn)動(dòng)表面動(dòng)態(tài)間隙以期減少事故的發(fā)生。

      高精過(guò)濾技術(shù)是針對(duì)機(jī)器設(shè)備的血液——油品（包括液壓油、潤(rùn)滑油、切削液等），基于系統(tǒng)運(yùn)行高可靠性的要求，采用主動(dòng)預(yù)防性維護(hù)的理念和策略，全面了解設(shè)備運(yùn)行狀況和元件動(dòng)態(tài)間隙，合理選定過(guò)濾器、濾芯的過(guò)濾精度和過(guò)濾面積，高效濾除間隙尺寸顆粒，阻斷磨損的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，同時(shí)配合定期監(jiān)測(cè)，保證油品及系統(tǒng)的清潔度，從而達(dá)到減少磨損，避免維修，延長(zhǎng)元件及設(shè)備使用壽命，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益的目的。

      如何應(yīng)用高精過(guò)濾技術(shù)

      高精過(guò)濾技術(shù)是隨著冶金高速軋制技術(shù)、現(xiàn)代液壓技術(shù)、航空宇航技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生的。在制造行業(yè)，由于污染控制及設(shè)備主動(dòng)預(yù)防性維護(hù)的理念沒有得到廣泛推廣，高精過(guò)濾技術(shù)還沒有得到廣泛應(yīng)用。有些發(fā)達(dá)國(guó)家的進(jìn)口設(shè)備在選擇過(guò)濾裝置、過(guò)濾元件時(shí)對(duì)設(shè)備的過(guò)濾精度要求重視不夠，造成投入運(yùn)行后不久油品清潔度即超標(biāo)，設(shè)備運(yùn)行事故率居高不下。北京歐洛普過(guò)濾技術(shù)開發(fā)公司在制造加工過(guò)程及實(shí)際使用中進(jìn)行主動(dòng)維護(hù)，通過(guò)實(shí)施高精過(guò)濾提高設(shè)備的綜合效益。

     高精過(guò)濾的實(shí)施分三步：確定典型元件的動(dòng)態(tài)油膜間隙及目標(biāo)清潔度；選擇適當(dāng)?shù)倪^(guò)濾系統(tǒng)；堅(jiān)持按壓差更換濾芯，配合定期監(jiān)測(cè)。

     第一，從污染控制的角度出發(fā)，與動(dòng)態(tài)油膜間隙尺寸相近的顆粒危害最大。因?yàn)檫@一尺寸范圍的顆粒一旦進(jìn)入運(yùn)動(dòng)副的間隙內(nèi)，將引起零件表面磨損，并使零件間隙增大，從而使較大的顆粒進(jìn)入間隙，引起進(jìn)一步磨損。這樣繼續(xù)下去，磨損不斷加劇，最后導(dǎo)致元件失效。經(jīng)驗(yàn)證明，選用β3>200的高精過(guò)濾器可使泵和電動(dòng)機(jī)的壽命延長(zhǎng)4～10倍，可基本上消除液壓閥的污染卡緊狀況，并顯著延長(zhǎng)液壓油的使用周期。

    第二，過(guò)濾系統(tǒng)的選擇需要從過(guò)濾器位置及安裝形式、過(guò)濾比、過(guò)濾材料三個(gè)方面考慮。一般液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)過(guò)濾裝置在設(shè)計(jì)之初即按照相應(yīng)規(guī)范設(shè)計(jì)，在此不必贅述，只是在壓力油和回油過(guò)濾系統(tǒng)中，過(guò)濾器的過(guò)濾性能都不同程度的受流量和壓力波動(dòng)的影響，其過(guò)濾效率顯著降低。此時(shí)可以選用高精度的外循環(huán)過(guò)濾裝置進(jìn)行外循環(huán)過(guò)濾，外循環(huán)系統(tǒng)的流量（L/min）建議取油箱容積(L)的5%～20%，工作環(huán)境惡劣、系統(tǒng)清潔度要求高，建議取大值。

      此外，外循環(huán)過(guò)濾裝置還可在主系統(tǒng)工作之前對(duì)油箱內(nèi)的油液進(jìn)行預(yù)過(guò)濾，可以有效地保護(hù)主系統(tǒng)的油泵。同時(shí)與油液的脫水、除氣及熱交換裝置結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)油液的溫度調(diào)節(jié)和污染綜合控制。

      過(guò)濾比的選擇主要考慮過(guò)濾元件能否將動(dòng)態(tài)油膜間隙尺寸顆粒充分高效濾除。高精過(guò)濾一般選用βx>200的過(guò)濾產(chǎn)品。圖1所示為一車輛液壓系統(tǒng)在三個(gè)月現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中油液污染度變化曲線。系統(tǒng)由原來(lái)公稱過(guò)濾精度25μm的過(guò)濾器換成β3>200的高精度過(guò)濾器，運(yùn)轉(zhuǎn)20min，油液中大于5μm的顆粒數(shù)減少了100倍。在經(jīng)過(guò)300小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)后大于5μm的顆粒數(shù)減小到最小值2500，金屬磨屑含量接近0。然而，當(dāng)換回以前的公稱過(guò)濾精度25μm的過(guò)濾器后，在100小時(shí)后，油液中大于5μm的顆粒數(shù)增加了300倍，元件磨損程度又顯著增加。

    過(guò)濾材料按照結(jié)構(gòu)和過(guò)濾原理，可以分成表面型和深度型兩大類。金屬網(wǎng)式、線隙式和片式等過(guò)濾元件屬于表面型材料，此類濾材的過(guò)濾機(jī)制比較單一，主要是直接阻截，因此納污量小。此類材料經(jīng)反向沖洗后可以重復(fù)利用，但每次沖洗后壽命和納污量會(huì)有所降低。

      植物纖維、玻璃纖維、金屬纖維及合成纖維材料均屬于深度過(guò)濾材料。特別是合成纖維材料中的聚丙烯超長(zhǎng)纖維濾材，由于絲徑細(xì)、質(zhì)地均勻、彈性好，所以精度高，耐沖擊。隨著熔噴技術(shù)的進(jìn)步，可以通過(guò)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)改變纖維結(jié)構(gòu)形成梯度過(guò)濾。由于制作過(guò)程不使用粘接劑，所以濾材孔隙率高，從而充分利用深層過(guò)濾機(jī)制以提高單位過(guò)濾面積的納污容量。由北京歐洛普過(guò)濾技術(shù)開發(fā)公司研制的此種材料最高過(guò)濾精度可達(dá)β3>600，聚丙烯超長(zhǎng)纖維濾材制作的濾芯納污容量相當(dāng)于相同精度濾芯的2～4倍，是真正意義上的高精度、長(zhǎng)壽命、大納污量過(guò)濾產(chǎn)品。

      第三，加強(qiáng)點(diǎn)檢，按壓差更換濾芯，配合狀態(tài)監(jiān)測(cè)。高精過(guò)濾濾芯更換壓差根據(jù)系統(tǒng)情況有所不同，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況加強(qiáng)與過(guò)濾器制造廠家的溝通。狀態(tài)監(jiān)測(cè)不僅包含油品清潔度、水含量、黏度，還包括鐵譜、光譜、能譜等多項(xiàng)監(jiān)測(cè)措施，但清潔度監(jiān)測(cè)是關(guān)鍵因素。需要特別說(shuō)明的是，清潔度監(jiān)測(cè)時(shí)取樣方法及檢測(cè)儀器對(duì)樣品影響極大，取樣人員最好經(jīng)相關(guān)部門培訓(xùn)。
 
      唐鋼熱軋薄板廠磨床主液壓系統(tǒng)

     成功的應(yīng)用案例

      高精過(guò)濾技術(shù)在宇航、鋼鐵、電力行業(yè)都有成功的推廣，以下僅就此項(xiàng)技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用作簡(jiǎn)要介紹。

     中建一局四公司從意大利土力公司進(jìn)口R618型旋挖鉆機(jī)，設(shè)備造價(jià)每臺(tái)980萬(wàn)元，是公司施工的關(guān)鍵設(shè)備。系統(tǒng)使用的柱塞泵為德國(guó)力士樂產(chǎn)品，并采用全伺服控制系統(tǒng)。原裝濾芯為美國(guó)PALL公司產(chǎn)品，進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格高，供貨周期長(zhǎng)。經(jīng)綜合考察，四公司自2001年將此車型全部液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)濾芯進(jìn)行轉(zhuǎn)化，關(guān)鍵部位使用聚丙烯超長(zhǎng)纖維高精度濾芯，過(guò)濾精度β5>200。四年來(lái)液壓系統(tǒng)運(yùn)行基本沒有故障，保證了施工任務(wù)的順利完成。四公司已將成功經(jīng)驗(yàn)推廣至同為關(guān)鍵設(shè)備的意大利土力公司BH12型液壓抓斗液壓系統(tǒng)過(guò)濾元件轉(zhuǎn)化過(guò)程中，亦取得了良好效果。

      唐鋼熱軋薄板廠磨輥車間三臺(tái)工作輥磨床為德國(guó)WALDRICH SIEGEN 原裝設(shè)備，型號(hào)為WS25.00*6000，單件加工重量25t。一臺(tái)日本東芝KW-1660支撐輥磨床，單件加工重量70t。設(shè)備加工精度±2μm輥形差異±2μm，圓跳動(dòng)3～4μm。四臺(tái)設(shè)備總造價(jià)接近一億元人民幣，是車間的關(guān)鍵設(shè)備。此種設(shè)備的主軸及托板導(dǎo)軌采用靜壓液壓支撐，對(duì)油品清潔度要求極高。由于歐洛普在唐鋼軋鋼車間液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)口濾芯轉(zhuǎn)化有非常成功的案例，磨輥車間自2003年將所有液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)濾芯按照高精過(guò)濾的要求進(jìn)行轉(zhuǎn)化，濾芯最高精度β3>200，同時(shí)配合高精度外循環(huán)過(guò)濾，兩年來(lái)系統(tǒng)運(yùn)行正常，保證了生產(chǎn)的需要。