路 紅
摘 要：本文介紹了液壓污染控制與污染平衡的關(guān)系和過濾器在系統(tǒng)污染控制中的作用。提出過濾器在系統(tǒng)中的設(shè)置、參數(shù)選定以及制造和使用質(zhì)量都與系統(tǒng)污染控制能力密切相關(guān)，最后又提出過濾器的性能檢測(cè)是保證過濾器質(zhì)量的重要手段的觀點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：污染控制；過濾器；設(shè)置；選定；制造；使用；性能檢測(cè)
前言
著名的質(zhì)量管理學(xué)家田口玄一教授曾經(jīng)說過：“與其給用戶一個(gè)好的售后服務(wù)，不如給用戶一個(gè)好的設(shè)計(jì)。”
液壓污染控制技術(shù)的發(fā)展，給過濾器的制造者和使用者架起一座金橋。本文從如下幾個(gè)觀點(diǎn)論述過濾器，旨在使過濾器供需雙方成為親密的伙伴，讓過濾器真正成為液壓設(shè)備的保護(hù)神。
1． 液壓系統(tǒng)污染的控制及污染平衡理論
液壓系統(tǒng)污染控制的目的是使系統(tǒng)所有液壓元件在可承受的污染度下能正常工作，以保證系統(tǒng)工作的可靠性和元件的使用壽命。它主要解決兩方面的問題，一是采取有效措施防止污染物侵入系統(tǒng)，二是把已侵入系統(tǒng)的污染有效地清除。液壓系統(tǒng)污染控制是一個(gè)系統(tǒng)工程，它貫穿于系統(tǒng)和附件的設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用、維修各個(gè)階段和環(huán)節(jié)，并且始終都與各種人為因素的影響緊密聯(lián)系，任何一個(gè)環(huán)節(jié)稍有疏忽或失控都可能帶來嚴(yán)重后果。
通常液壓系統(tǒng)固有污染控制能力和抗污染特性是設(shè)計(jì)出來的，系統(tǒng)保持在什么樣的污染水平？系統(tǒng)污染狀況處于良性循環(huán)還是惡性循環(huán)？從根本上講取決于元件和系統(tǒng)的污染控制設(shè)計(jì)水平。
圖中：DR －元件對(duì)污染物磨損的設(shè)計(jì)阻抗；
AW －系統(tǒng)油液提供的抗磨特性；
PNT－設(shè)備應(yīng)用對(duì)元件或系統(tǒng)提出的工作周期或操作條件；
P －工作壓力；N－速度；T－時(shí)間；
β －過濾器的過濾比；
Q －過濾器流量；
Ri －系統(tǒng)污染侵入；
Nd －下游污染度；
ω－污染耐受度指數(shù)。
圖1 是美國(guó)俄克拉何馬州立大學(xué)液壓研究中心主任（Dr. E. C. Fitch）教授對(duì)液壓系統(tǒng)污染控制十幾年的研究成果，從平衡圖可以看出要使系統(tǒng)保持污染平衡，取決于三個(gè)因素：過濾器-系統(tǒng)污染度與元件的污染耐受度——元件使用時(shí)間，也就是說系統(tǒng)選用優(yōu)質(zhì)合適的過濾器就可以使系統(tǒng)污染耐受度降低到所控制的目標(biāo)（低于液壓元件的污染耐受度）液壓元件的使用時(shí)間和整個(gè)系統(tǒng)使用時(shí)間就會(huì)長(zhǎng)，所以合理設(shè)置和正確選用過濾器是系統(tǒng)污染控制設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
2、液壓系統(tǒng)過濾器的合理設(shè)置和性能參數(shù)的選定
（1）合理設(shè)液壓系統(tǒng)過濾器
對(duì)一個(gè)液壓系統(tǒng)來說，至少要設(shè)置三個(gè)過濾器，壓力過濾器、回油過濾器和殼體回油過濾器。如果系統(tǒng)復(fù)雜，管路又多又長(zhǎng)，則應(yīng)在一些比較重要的伺服作動(dòng)系統(tǒng)或重要的分系統(tǒng)中設(shè)置一些最后機(jī)會(huì)過濾器。只有當(dāng)它們?cè)谝簤合到y(tǒng)中各置其位、各負(fù)其責(zé)，才能最大限度地發(fā)揮其作用，降低系統(tǒng)污染危害，達(dá)到污染控制目標(biāo)。
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液壓系統(tǒng)類型和實(shí)例
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油液污染度要求
GJB420A-96
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推薦過濾比
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可靠性要求極高，對(duì)污染非常敏感的液壓控制系統(tǒng)，如宇航裝置等
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4級(jí)
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β2=75
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高性能液壓伺服系統(tǒng)和重要的高壓液壓系統(tǒng)，如飛機(jī)、精密機(jī)床等
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6級(jí)
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β3.5=75
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高壓或中壓工業(yè)液壓設(shè)備，如工程機(jī)械、車輛等
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9級(jí)
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β10.20=75
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元件間隙較大的低壓液壓系統(tǒng)
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12級(jí)
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β30.40=75
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如果從污染磨損控制的觀點(diǎn)出發(fā)，過濾器的精度應(yīng)能保證有效地濾除接近元件運(yùn)動(dòng)副動(dòng)態(tài)油膜厚度的
顆粒。因?yàn)檫@種尺寸的顆粒一旦進(jìn)入運(yùn)動(dòng)副的間隙內(nèi)，將引起零件表面磨損并使間隙增大，從而使尺
寸較大的顆粒進(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。 3、過濾器的制造與使用質(zhì)量 有人把過濾器當(dāng)作設(shè)備上的“保險(xiǎn)絲”，可見過濾器對(duì)于設(shè)備的重要性。劣質(zhì)過濾器會(huì)導(dǎo)致一招不慎
滿盤皆輸?shù)木置?，所以明智的企業(yè)家或設(shè)備的管理者，對(duì)過濾器的選購?fù)巧髦稚?，以確保大設(shè)
備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和使用壽命。 過濾器雖然是一個(gè)小小的附件，但是筆者深知，生產(chǎn)一只合格的過濾器是很不容易的。每一只過濾器
的生產(chǎn)都有很多特定的工藝訣竅，一項(xiàng)性能指標(biāo)科研人員就可能進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的研究實(shí)驗(yàn)，合格過濾
器決不是20世紀(jì)60年代糊火柴盒式的手工作坊里能制造出來的。它需要合格的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、過濾材料選
定測(cè)試水平、先進(jìn)的工裝設(shè)備和工藝制造水平、產(chǎn)品性能測(cè)試水平。而許多什么條件都不具備的過濾
器廠，制造的過濾器根本談不上質(zhì)量二字。在我們進(jìn)行的多次過濾產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)定和性能測(cè)試中，普遍
存在如下問題： （1）制造工藝水平差 生產(chǎn)過程中濾材處理、波紋成形、合縫、粘接與焊接等工藝不過關(guān)；下表是一次質(zhì)量抽查中三個(gè)不同
廠家，用相同過濾材料生產(chǎn)的同一結(jié)構(gòu)形狀濾芯的結(jié)構(gòu)完整性試驗(yàn)結(jié)果： 表2 相同濾材、相同結(jié)構(gòu)形狀濾芯的結(jié)構(gòu)完整性試驗(yàn)結(jié)果
（2）生產(chǎn)過程污染控制差
過濾器生產(chǎn)，有效的污染控制措施必不可少，正規(guī)的過濾器生產(chǎn)廠家將有效污染控制融入生產(chǎn)、管理的每一過程，從濾材、半成品、成品的存放條件，到波紋折疊、粘接、包裝的每一道工序都嚴(yán)加管理和控制。但是不注重污染控制的過濾器生產(chǎn)廠家也為數(shù)不少。
表3是對(duì)一標(biāo)稱3μm的高精過濾器上下游的測(cè)試值。
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粒徑（μm）
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>3
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>5
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>7
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>10
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>15
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>20
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上游
10mL顆粒數(shù)
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131862
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74739
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46731
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24564
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9078
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3912
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下游
10mL顆粒數(shù)
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234638
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103642
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91320
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27984
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8763
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4819
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經(jīng)過分析驗(yàn)證，上述反常的結(jié)果不是過濾材料介質(zhì)脫落和濾材與試驗(yàn)液相容性差造成的，而是生產(chǎn)過程中環(huán)境太臟使濾芯受到污染造成的。
過濾器的使用質(zhì)量問題，其實(shí)與使用者污染控制知識(shí)和責(zé)任心有關(guān)，過濾器的制造者和使用者出發(fā)點(diǎn)都是一致的，讓過濾器濾除設(shè)備（系統(tǒng)）的污染物，保證設(shè)備正常運(yùn)行和使用壽命。筆者認(rèn)為過濾器的使用質(zhì)量問題有以下兩個(gè)方面因素造成。
（1）因?yàn)橄到y(tǒng)設(shè)計(jì)造成的使用質(zhì)量問題，表現(xiàn)在系統(tǒng)過濾器設(shè)置不合理，該設(shè)置的位置沒有設(shè)置，僧多粥少，供不應(yīng)求；過濾性能參數(shù)選擇不合理，應(yīng)裝高精度過濾器的位置裝的是粗過濾器，達(dá)不到有效的濾除效果造成系統(tǒng)故障；應(yīng)裝粗過濾器的位置裝上高精過濾器，造成系統(tǒng)早期報(bào)警加大維護(hù)量和費(fèi)用；有些應(yīng)加粗濾保護(hù)的高精過濾器沒有采取保護(hù)措施。
（2）因?yàn)橄到y(tǒng)操作維護(hù)造成的使用質(zhì)量問題。典型的表現(xiàn)為過濾器保存不當(dāng)，放置位置潮濕和污染嚴(yán)重；責(zé)任心不強(qiáng)，裝濾芯時(shí)忘裝密封圈，致使過濾器漏油或旁通，更有甚者，過濾器殼體內(nèi)忘裝濾芯，系統(tǒng)凈化實(shí)際是在空循環(huán)；不管精度和其他性能參數(shù)如何，只要能裝上就行，張冠李戴裝濾芯裝錯(cuò)位置；一勞永逸思想，認(rèn)為系統(tǒng)只要裝上過濾器就達(dá)到了污染控制的目的，甚至連過濾器壓差指示器跳起壽命達(dá)到后也不更換濾芯。
綜上所述，即使在系統(tǒng)裝了過濾器也達(dá)不到保護(hù)系統(tǒng)、設(shè)備的目的。
4 性能檢測(cè)是保證過濾器質(zhì)量的重要手段。
過濾器的性能主要有過濾性能、結(jié)構(gòu)性能、環(huán)境工況性能三個(gè)方面，對(duì)過濾器性能的檢測(cè)是保證其質(zhì)量的重要手段，它貫穿在過濾器設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、驗(yàn)收、鑒定的每個(gè)階段。如我國(guó)某行業(yè)液壓過濾器標(biāo)準(zhǔn)就規(guī)定了39個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目，每一項(xiàng)目都確定了檢測(cè)的方法和技術(shù)要求。只有設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用過濾器的各方適時(shí)地對(duì)過濾器進(jìn)行嚴(yán)格的性能檢測(cè)，才能使過濾器真正起到作用。
設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過濾器時(shí)，首先要確定性能參數(shù)的指標(biāo)，以滿足用戶的要求。如過濾器過濾性能參數(shù)的設(shè)計(jì)，首先要考慮過濾材料過濾性能檢測(cè)的參數(shù)，而流量、壓力等參數(shù)的確定，他會(huì)參考或選擇先前某過濾器檢測(cè)的合適參數(shù)來推算；生產(chǎn)者對(duì)過濾器性能的檢測(cè)，則側(cè)重于它制造過程中的質(zhì)量保證，確保過濾器各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，如濾芯結(jié)構(gòu)完整性，濾芯抗破裂性能檢測(cè)等；而用戶要求對(duì)過濾器性能的檢測(cè)，是他們對(duì)質(zhì)量保護(hù)意識(shí)增強(qiáng)的體現(xiàn)，也是對(duì)過濾器設(shè)計(jì)、生產(chǎn)廠家實(shí)施質(zhì)量監(jiān)督的需要。
設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用過濾器的各方，在對(duì)過濾器性能實(shí)施檢測(cè)時(shí)，一定要選擇有資格的檢測(cè)機(jī)構(gòu)。合格的檢測(cè)設(shè)備，科學(xué)統(tǒng)一的檢測(cè)方法，有技術(shù)實(shí)力的檢測(cè)人員，才能使你達(dá)到過濾器性能檢測(cè)的目的。過濾器性能檢測(cè)為過濾器質(zhì)量增加了保險(xiǎn)系數(shù)。一批過濾器中，一個(gè)劣質(zhì)產(chǎn)品，其比例可能是百分之一或千分之一，但對(duì)用戶的貴重設(shè)備來說，絕對(duì)是百分之百。
過濾器質(zhì)量問題涉及方方面面，液壓系統(tǒng)的污染控制更是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，只有我們大家齊心協(xié)力，才能使過濾器真正成為液壓設(shè)備的保護(hù)神。
參考文獻(xiàn)：
《液壓系統(tǒng)污染控制》 夏志新編著 1992年12月
