1、 概述

在一定的真空度和油溫條件下脫氣、脫水，并用特定的過濾介質(zhì)濾除機(jī)械雜質(zhì)，從而使油液得到凈化的設(shè)備稱為真空濾油機(jī)（以下簡稱濾油機(jī)），能高效除去污油中的雜質(zhì)、水分、氣體及水溶性酸堿等，使凈化后的油接近或達(dá)到國家規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，恢復(fù)使用性能。
現(xiàn)代機(jī)械向高性能、大型化發(fā)展，對可靠性、無故障壽命、動態(tài)性能的要求也越來越高，對潤滑油提出了更高的要求。受到污染的潤滑油如繼續(xù)使用，會產(chǎn)生磨蝕、磨損，使油液進(jìn)一步污染，引起惡性循環(huán)，影響設(shè)備的工作壽命和可靠性。人們重視濾油機(jī)的發(fā)展，提高污油凈化再生的工藝條件，把用過的廢油再生回用，對于減少環(huán)境污染有重要意義；對用油大戶而言也是減少消耗、降低成本的途徑；對于國家大政方針，建立可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，推廣新能源和再生能源的開發(fā)利用，符合國家循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求。

2、 國外濾油機(jī)的現(xiàn)狀及趨勢

國外濾油機(jī)的典型產(chǎn)品主要有：美國頗爾（PALL）公司HNP021、HVP 2703濾油機(jī)、THP070高真空變壓器油凈化設(shè)備、日本加滕（KATO）公司KLVC-8AXSO-II 30000 L/h型全自動濾油機(jī)、KLVC-AX-IA 6000L/h型帶電在線濾油機(jī)、瑞典HERING公司EOK型濾油機(jī)、瑞士麥克菲爾（MICAFIL）公司VH061-e型濾油機(jī)等。
美國頗爾（PALL）公司自1946年創(chuàng)立以來，以研究流體凈化分離技術(shù)、開發(fā)生產(chǎn)高性能過濾器及過濾系統(tǒng)為主要業(yè)務(wù)，高性能過濾器及過濾系統(tǒng)年銷售額超過15億美元，在全世界同類型過濾行業(yè)居第一位，真空濾油方面擁有多種專利，如油氣分離裝置、兩個真空脫氣室、LZ濾芯、高精度漸變孔徑濾芯等，適用于變電系統(tǒng)電容器、互感器帶電油凈化。
日本加滕（KATO）公司是全球著名的濾油機(jī)制造廠，創(chuàng)立于1923年。目前，KLVC系列高真空濾油機(jī)，流量從100L/h至60000L/h。國內(nèi)電力系統(tǒng)內(nèi)的大多數(shù)省級送變電公司，大型發(fā)電廠和供電公司及變壓器制造商在上世紀(jì)九十年代就開始直接向加藤公司購買高真空濾油機(jī)，帶電在線濾油技術(shù)方面已開創(chuàng)世界先列，并向國內(nèi)部門提供數(shù)十臺帶電在線濾油的高真空濾油機(jī)。
我們收集國外濾油機(jī)的資料的同時，也發(fā)現(xiàn)國外制造廠家飛速發(fā)展的一些共同點(diǎn)：如設(shè)有過濾應(yīng)用技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)室，可即時向用戶提供專業(yè)水平的技術(shù)服務(wù)，包括流體及過濾器的檢測、系統(tǒng)污染狀況的診斷、過濾系統(tǒng)的設(shè)計及選擇、現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用（如全自動控制器監(jiān)測、LCD面板顯示器等）以及針對性更強(qiáng)的高效過濾器等，使濾油機(jī)的使用范圍更廣闊，清除水、氣、污染物的效率更快更高。

3、 國內(nèi)濾油機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展

目前國內(nèi)有規(guī)模的生產(chǎn)廠家，將濾油機(jī)系列產(chǎn)品逐漸向以下幾個方面進(jìn)行拓展：
1）采用大面積多層次油水分離技術(shù)，脫水率高，對高含水油的脫水效果尤其顯著
2）采用多級濾芯，耐酸堿、耐腐蝕、耐高溫，使用壽命長達(dá)3年以上
3）采用反沖洗技術(shù)，減少因?yàn)V網(wǎng)阻塞而進(jìn)行的人工清洗次數(shù)，有效提高工作效率
4）采用多功能配置，使裝置同時具有脫氣、脫水、破乳、再生、凈化五大功能
5）利用先進(jìn)的系統(tǒng)與控制理論，全過程實(shí)現(xiàn)自動控制
綜上所述，國內(nèi)濾油機(jī)存在系列化水平低、專用品少、質(zhì)量參差不齊等差距，究其原因是濾油機(jī)生產(chǎn)廠規(guī)模小，重復(fù)開發(fā)多，產(chǎn)品科技含量不高，較難在國際市場上具備較強(qiáng)的競爭能力，因此通用機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化委員會在總結(jié)國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，從2006年起開始引導(dǎo)行業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品和具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，極大的促進(jìn)了我國濾油機(jī)行業(yè)的健康發(fā)展。

4、 國產(chǎn)濾油機(jī)的設(shè)計

4.1常規(guī)濾油機(jī)的結(jié)構(gòu)

以單級濾油機(jī)為列，ZLYC型濾油機(jī)主要由真空罐、真空泵、電磁閥、排油泵、電加熱器、粗濾器、精濾器、冷凝器等部件組成。

4.1.1ZLYC型濾油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1）結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，使用維護(hù)方便；
2）真空罐內(nèi)采用特制脫水、脫氣元件，脫水、脫氣效率高；
3）排油泵自吸性能好，噪聲低，工作效率高；
4）真空罐內(nèi)裝有液位控制閥，可自動調(diào)節(jié)流量大??；
5）冷凝器采用風(fēng)冷，節(jié)約能源；
6）電器控制有安全的聯(lián)鎖裝置，操作安全可靠；
7）小型整機(jī)可放置于移動小車上，搬運(yùn)方便，適合于野地外和室內(nèi)作業(yè)。

4.2 ZLYC型濾油機(jī)的工藝流程

4.2.1ZLYC型濾油機(jī)的工作過程

工作時，外界油液通過入口閥（1）吸入，進(jìn)入粗濾器（2）濾除大顆粒雜質(zhì)，送至加熱器（4）,加熱至預(yù)定溫度，進(jìn)入真空罐（7），通過罐內(nèi)噴板脫氣元件（9），在真空條件下，油中的微量水分蒸發(fā)為水蒸汽，油中的微量氣體沖破油膜而析出，通過裝在罐體上部的管道進(jìn)入冷凝器（12），絕大部份水蒸汽和油蒸汽補(bǔ)冷凝成水和油液，當(dāng)存水罐內(nèi)有存液要放掉時，可打開閥（15）即可。
真空罐內(nèi)油液經(jīng)脫水、脫氣后，沉降在真空罐下部，并由排油泵(19)把油液壓向精濾器(21)過濾，經(jīng)出口閥(24)輸送到機(jī)外儲油容器。
真空罐內(nèi)液位控制閥（8）控制油位，底部的油位達(dá)到一定高度，浮漂隨油位的升高而升高，液位閥則相應(yīng)關(guān)小，流量減少，直到關(guān)閉，反之，隨油液的降低，液位閥相應(yīng)開大，加大流量，從而使真空罐內(nèi)油液基本保持在一定油位上。
精濾器用來過濾油中微粒雜質(zhì)。當(dāng)工作壓力超過額定壓力時，必須清洗或更換濾芯。

4.3 ZLYC型濾油機(jī)的設(shè)計基礎(chǔ)

4.3.1真空分離的基本原理是利用雜質(zhì)（如水、輕油、氣體）與潤滑油的飽和蒸汽壓的不同，在真空負(fù)壓和一定溫度下，將雜質(zhì)除去。
4.3.2進(jìn)出油系統(tǒng)是油液的進(jìn)入和排出，由進(jìn)油泵和排油泵組成，小型濾油機(jī)只需配排油泵。
4.3.3真空系統(tǒng)是創(chuàng)造真空環(huán)境，在真空負(fù)壓條件下，真空罐底部會形成大量直徑一般在1～5mm左右的氣泡，從真空罐底部向上運(yùn)動，使油液不斷翻騰，氣泡在到達(dá)真空罐上部的過程中不斷破裂，增加了油液與空氣的接觸面積，而且使水分變成水蒸汽，從而被真空泵抽走。真空系統(tǒng)由真空罐、真空泵、冷凝器、排水系統(tǒng)等組成。
4.3.4加熱系統(tǒng)是使油液中的油和水達(dá)到分離的必要溫度。由加熱器、溫控器等組成。
4.3.5過濾系統(tǒng)是過濾油液較小直徑的固體顆粒物，由粗濾器、磁性過濾器、精濾器等組成。

4.4 ZLYC型濾油機(jī)的主要部件確定

4.4.1油泵的確定

4.4.1.1油泵種類的確定

常用的油泵按結(jié)構(gòu)可分為齒輪泵、葉片泵、柱塞泵三種。齒輪泵用于低壓系統(tǒng)，對油液污染不敏感；葉片泵輸出流量均勻、脈動小、噪聲小，但吸油特性不太好、對油液污染敏感；柱塞泵容易得到高精度的配合、泄漏小、容積效率高，和葉片泵一起常用于高壓系統(tǒng)中，對油液污染也敏感。因此真空濾油機(jī)選用齒輪泵作為進(jìn)、排油泵。

4.4.1.2油泵參數(shù)的確定

1）油泵工作壓力的確定：為提高系統(tǒng)的可靠性，延長泵使用壽命，一般真空濾油機(jī)中油泵的正常工作壓力為泵額定壓力的70~80%。由于系統(tǒng)在負(fù)壓條件下運(yùn)行工作且沒有液壓缸及液壓馬達(dá)等執(zhí)行元件即∑p=0，因此油泵的工作壓力應(yīng)不高于0.5MPa。

2）油泵工作流量的確定：油泵的流量須大于系統(tǒng)工作時的最大流量。

3）油泵電動機(jī)功率的確定：一般應(yīng)使泵的工作參數(shù)處在泵的效率曲線的高效區(qū)域，常按0.8計，考慮電動機(jī)一般允許短時間超載25%再驗(yàn)算其他工況條件下即可確定電動機(jī)功率。

4.4.2加熱器的確定

4.4.2.1加熱溫度的確定

正常工作的油溫在80℃以下，結(jié)合飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系，確定真空度為0.06MPa，此時水的蒸發(fā)溫度為70℃，而油液能夠保持其性能。因此油液需要加熱到60~70℃，對于高海拔地區(qū)因能達(dá)到較低的真空度，需適當(dāng)提高加熱溫度。

4.4.2.2加熱器的計算與選擇

加熱功率決定著油液凈化再生的速率，功率太小加熱時間增加，會降低凈化效率；功率太大則成本增加，而且安裝困難。由于油液是熱的不良導(dǎo)體，單個加熱器的功率容量不能太大，以避免其周圍油液過度受熱發(fā)生變質(zhì)現(xiàn)象，因此選擇適當(dāng)功率的加熱器相當(dāng)重要。
4.4.3真空罐的設(shè)計與校核

真空罐內(nèi)蒸發(fā)的水分是以微小的氣泡形式存在，在溫度和真空度條件滿足時，蒸發(fā)過程同時在液體的表面和內(nèi)部進(jìn)行，由于罐內(nèi)的油液呈運(yùn)動狀態(tài)，逸散出液面的氣體由真空泵帶走，而沒有逸散的氣泡夾雜在油液中被排油泵重新帶回油箱。常壓下，部分水蒸氣被重新凝結(jié)成水混合于油系統(tǒng)中。因此濾油機(jī)的公稱流量是整個設(shè)計的主要參數(shù)，結(jié)構(gòu)可采用立式和臥式兩種，實(shí)踐證明真空罐體的容積應(yīng)為濾油機(jī)公稱流量的3-5倍。

真空罐的強(qiáng)度計算包括圓筒的板壓、筒體和封頭的壁厚的計算及校核。
4.4.4真空泵的選用
真空泵的選擇主要依據(jù)泵需要抽掉的氣體總量，因真空泵抽氣速率決定著真空罐體真空度的大小，選取時還應(yīng)當(dāng)考慮抽氣速率應(yīng)大于或等于排油泵排量的1-2倍；且能保證在1-2min內(nèi)將罐體和管道的氣體壓力抽到0.06MPa或更低。

4.4.5冷凝器的選用

冷凝器安裝在真空罐后，常見結(jié)構(gòu)采用風(fēng)冷，結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉，但冷卻效果比水冷式差。冷凝器是保證真空泵抽出的水蒸汽和輕油可以冷凝成為液體，選擇冷凝器的主要參數(shù)是散熱面積。

4.4.6過濾器的選用

過濾器可以濾除外部混入或者系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的固體雜質(zhì)，使油液保持清潔，保證系統(tǒng)工作的可靠性。
4.4.6.1過濾器的分類
過濾器的過濾精度用雜質(zhì)的顆粒大小表示，一般可分為粗過濾器、普通過濾器、精過濾器和超精過濾器四種，分別是：大于100μm為粗過濾器，10～100μm為普通過濾器，5～10μm為精過濾器，1～5μm為超精過濾器。

4.4.6.2過濾器的選擇
選擇過濾器時在保證精度的前提下，通油能力越大越好。

1)具有足夠的通油能力，壓力損失??；

2)過濾精度滿足要求；

3)濾芯有足夠的強(qiáng)度；

4)濾芯抗腐蝕性好，能在規(guī)定溫度下長期工作；

5)濾芯更換，清洗及維護(hù)方便。

4.4.6.3 ZLYC型濾油機(jī)過濾器的選用

粗過濾器一只，采用磁性過濾器，過濾精度180μm，精過濾器一只，過濾精度10μm。

5　濾油機(jī)的選擇

如何選擇合適的、實(shí)用的、高效的油凈化裝置，關(guān)鍵要考慮以下幾點(diǎn)：
5.1經(jīng)濟(jì)的凈油裝置。即正確選取處理量、工作壓力和溫度、加熱功率、電機(jī)功率等參數(shù)。
5.2合理的工藝流程。對于汽輪機(jī)油一般要求控制的指標(biāo)為顆粒度和含水量，而抗燃油需要多一項(xiàng)酸值指標(biāo)，其影響因素有：

5.2.1處理固體顆粒雜質(zhì)效率最高的是適宜的濾芯，濾芯的截污、納污能力至關(guān)重要，直接影響濾材的性能以及濾芯的設(shè)計和制作水平。常用濾油機(jī)的顆粒度控制在NAS8～9級，濾芯可以考慮為5-10μm。雙級濾油機(jī)則可提高到NAS6級，濾芯則考慮為1-3μm。

5.2.2水分處理的關(guān)鍵在于每次通過凈化裝置的脫水率。一般待凈化含水量<50ppm的油經(jīng)單級濾油機(jī)循環(huán)三次以上性能指標(biāo)含水量≤7ppm，雙級濾油機(jī)含水量≤3ppm。

5.2.3用于絕緣油處理的濾油機(jī)系統(tǒng)進(jìn)油含水量要求不高于50ppm，否則處理效果不佳。

5.3合理的功能組合。

5.3.1常規(guī)濾油機(jī)主要采用了強(qiáng)磁分離法（脫除油中的金屬微粒）、真空閃蒸分離法（破乳、脫水及脫輕質(zhì)烴）、壓力過濾分離法（除去油中的機(jī)械雜質(zhì)），除此之外，根據(jù)分離工程學(xué)，還可增加聚結(jié)式分離法、吸附分離法等。

5.3.2目前已有將真空及聚結(jié)兩種功能集合于一體的設(shè)計，既解決濾油機(jī)不能長時間運(yùn)行的問題，又能夠克服含水量過高時真空濾油機(jī)效果不佳的缺點(diǎn)。

5.3.3對于擊穿電壓或酸值有要求的油凈化裝置，可在真空系統(tǒng)后增加高分子吸附再生裝置脫除酸性物質(zhì)，處理后擊穿電壓可達(dá)到75kv，油質(zhì)酸值≤0.03mgKOH/g。

5.3.4對于凈化清潔度要求NAS1638 1級時，固體雜質(zhì)的處理不是使用一個高精度的濾芯，而應(yīng)該采用不同精度的濾芯逐級過濾的處理方式。

5.4裝置可配備高品質(zhì)的部件、智能化的控制系統(tǒng)以及良好的在線運(yùn)行能力，以保證運(yùn)行的可靠性和自動保護(hù)能力。
5.5供貨商的服務(wù)，包括技術(shù)培訓(xùn)、售后服務(wù)等方面，至關(guān)重要的是應(yīng)有專業(yè)的、先進(jìn)的油化驗(yàn)和分析能力。