珩磨用高精度纯油过滤自动净化系统设计

刘　坤

(湖北第二师范学院 计算机学院， 武汉 430205)



珩磨用高精度纯油过滤自动净化系统设计

刘坤

(湖北第二师范学院 计算机学院， 武汉 430205)

摘要：发动机在运行过程中会产生一些油污方面的问题，为了充分解决发电机这个方面的问题，本文开展了珩磨用高精度纯油中各种杂质的净化技术，该净化技术根据根据相关要求可以对油污中的杂质进行自动净化，本文是在查阅大量文献资料的基础上，根据前人的工作以及经验来进行总结，针对珩磨用高精度纯油给出采取、提纯的方法，最后将其用于实践指导。

关键词：珩磨用高精度纯油；纯油过滤；净化系统

1引言

由于飞机发动机会受到一定程度的磨损，这种磨损会对飞机的寿命造成影响。根据当前的有关运行资料可以表明，由于飞机中的一些滑油污染所导致的飞机故障占到总故障次数的68%，因此对于飞机上油污的清理以及净化工作显得尤其重要。从另外一个方面来讲，飞机在每次进行试飞之后，都需要对发动机中的油污进行清理，这样可以防止大量滑油的浪费。为了解决上述问题，特此研制了珩磨用高精度纯油过滤净化系统，这种系统可以对珩磨用高精度纯油进行提纯和净化，因此本文所设计的系统不仅能够提高设备的运行寿命且能够节约油料资源，最大程度地避免环境的污染。

2净化关键技术基础

2.1过滤

在珩磨用高精度纯油的净化系统中最为常用的手段就是过滤，过滤主要是指利用过滤介质两边的压差来使得油液穿过滤层。在油污的净化过程中，最为有效和关键的方法就是过滤，过滤可以将颗粒直径很小的杂质除掉，这种过滤方法比较适合固体杂质的去除，在过滤介质中最常用到的方法有以下4种：

(1)表面筛滤的方法，这种方法主要是将尺寸较大的颗粒物沉淀在介质的表面上，这种编织网可以处理这种工作。

(2)深层次的过滤，这种过滤又称为粗滤，粗滤主要是指当颗粒物深入到介质比较深的部分时，可以依靠其深道来将尺寸比较小的颗粒物截留住。

(3)滤饼过滤，这种过滤方法主要是利用饼层状物体来对颗粒物进行过滤，在过滤的初步阶段，主要对尺寸比较大的介质进行过滤，在经过短暂的初级过滤之后，含有小尺寸的介质就会进入到滤饼当中。第二个过滤阶段就是使用滤布，滤布的作用就是对尺寸较小的杂质进行过滤，这样就能将大部分的杂质过滤掉。

(4)深层过滤，指颗粒进入到介质内部之后，可以依靠介质纤维的依附能力来对颗粒物进行清除；在清除的过程中主要依靠滤片来对颗粒物进行清除，这种清除具备以下几个方面的特点：

a.具有多孔性，这种多孔性可以使得液体所遇到的阻力最小，并且还可以利用此特性来对部分颗粒物进行截留；

b.这种过滤具有比较稳定的化学性质，并且具有较强的耐腐蚀性能和耐热性能；

c.这种过滤装置具有比较强的机械强度和使用寿命，这种过滤能够承受一定的压力。

2.2重力沉降

另外一种净化珩磨用高精度纯油的方法就是利用重力进行沉降的方法，这种方法可以除掉油液中的一些机械杂质和水分，并且这种方法最大的特点就是简单有效。利用这种方法可以保证机械杂质中的水以及油能够得到有效分离。当油中较大的杂质颗粒物直径达到0.05～10μm之间时，可以根据以下的定律来对整个净化过程进行分析和计算：

(1)

式(1)中：D——颗粒直径(m)；

G——重力加速度(m/s2)；

ρ1——颗粒密度(kg/m

ρ2——油密度(kg/m

μ——油在沉降温度时的动力粘度(Pa.s)

由公式(1)可知，颗粒物的沉降速度与其直径大小有着比较密切的关系，颗粒物的直径越大，相应的沉降速度就会越大，在净化的过程中还需要注意的就是油本身的粘度，油的粘度与油的温度有着密切的关系，温度越高其粘度就会越小。油温并非越高越好，最适宜的油温是在80-90°之间，但是油温太高也会加快珩磨用高精度纯油的氧化速度，因此在净化的过程中选定一个合适的温度。

2.3吸附

吸附主要是指一些杂质累积或者沉积在表面上，利用吸附的方法可以将表面上的一些多孔性物体除掉，在对油污进行处理时，主要利用吸附功能来对胶状物质和酸性物质进行清除，除此之外还需要利用过滤的方法来将吸附在表面上的油污进行去除，从而改善净化系统的净化效果。

2.3.1吸附剂

在净化过程中的吸附剂需要有特定的配方，这种配方主要包括白土、硅胶、偏硅酸钙以及氧化铝等等，上述材料有着较强的吸附能力并且具有稳定的吸附性能，在吸附颗粒物的同时，可以利用各种孔径的微孔构成毛细管来对各种直径大小的颗粒物进行吸附。

2.3.2影响吸附的因素

(1)吸附剂的性质，吸附剂的吸附能力与吸附剂表面积有着较强的关系，当表面积越大时，相应的吸附能力就会越强，孔径的分布情况也对吸附剂的性能有着较强的影响。

(2)吸附质的性质，珩磨用高精度纯油在净化过程中，另外一种性质也非常关键和重要，这个就是吸附质的溶解度，当相应的溶解度越低时，表明杂质越容易被吸附。吸附剂可以分为两种，一种是极性的吸附剂，另外一种是非极性的吸附剂，两种吸附剂互为配合，它们吸附分子的大小与其饱和度有着较为密切的关系。

(3)吸附操作条件的影响，在吸附过程中除了吸附剂的性质之外，还与吸附介质的酸碱度PH值有着非常重要的关系，PH值对于吸附剂的性质有着非常关键性的影响，因为PH值对于游离在溶液中的一些离子或者分子能够进行净化或者去除，因此在进行吸附的同时，需要保证吸附质与吸附剂能够在一定的范围内进行接触，达到一个吸附与被吸附、酸碱度之间的平衡。

2.4真空分离

本文的珩磨用高精度纯油净化系统中还会利用到真空分离技术，真空分离并非是利用绝对的真空来对其进行杂质分离，而是依据制定空间压力要低于环境中大气压力的特点来分离油液中的水分和杂质，并且将空气中以及油液中一些有害的杂质进行挥发和去除，真空去杂质的基本原理就是利用油和水在饱和蒸汽压力差的情况下来对油进行提纯和净化。当环境温度为70摄氏度，水压力为30000Pa时，油必须在压力为50000Pa的环境下才能够沸腾，因此通过抽真空的方法来将含有杂质的珩磨用高精度纯油进行提纯是一种非常有效的提纯方法。

与此同时，为了保证提纯的效果，通常可以采用以下几个方面的措施：其一就是将油液形成颗粒物很小很薄的液体层，这种液体层可以与大气液体层之间进行有效的分离；除此之外还可以尽量延长油液在空气中的停留时间，通过延长停留时间来将含有杂质的珩磨用高精度纯油中的水和油分离开来。最后在油液中生成大量的气泡，利用这种气泡来将油中的杂质带出液面。

3发动机磨合油净化关键技术

3.1机械杂质的净化

油污以及杂质是发动机磨合油中最为主要的污染源，这种污染源会影响到发动机的正常运行，在上述基础上，本文设计了一种三级过滤器，这种过滤器主要分为三个级别，第一个级别就是比较粗的过滤器，第二个级别就是比较精致的过滤器，最后一个级别就是两种特性兼而有之的过滤器。三级过滤器可以将珩磨用高精度纯油中的各种杂质进行有效清除，在清除的过程中可以依据以下公式来对其进行计算：

(2)

式(2)中：S——过滤器流通面积，m2；

k——裕度系数，一般取k=3～5；

Q——滤油机公称流量，L/min；

u——油液动力粘度，按油液运动粘度为 20cst 计算，动力粘度为0.002×800=1.6(Pa.s)；

α——滤油能力系数，对于滤网式滤芯，取α=0.34；对于中间滤芯，取α=0.24；对于精滤滤芯，取α=0.17；

Δp——压力差，Pa。

根据公式(2)可以对过滤网中的滤芯来进行设计，根据相应的过滤面积，结合相关的查询样品可以选择比较合适的过滤器。在目前的各种过滤技术当中，选用当前最为新潮和关键的5种过滤材料，这5种过滤材料分别可以构成5个不同层级的过滤网，每个过滤网中的过滤能力都是从粗到细按照梯级来进行排列的。当受污染的珩磨用高精度纯油穿过滤层时，油污中的机械杂质就会被滤层所阻隔，这样就能够充分保证过滤网的过滤功能，与此同时，还能够保证油品的质量。

对于过滤介质，衡量其使用效率的指标是纳污能力CF，对于同等尺寸的过滤介质，其纳污能力CF与该过滤介质公称过滤精度的过滤能力M和能够截留的公称颗粒的尺寸x成正比，而与在截留过程颗粒的过滤比βx成反比，即有：

(3)

当过滤器的结构尺寸确定以后，如果在油液净化时采用单一过滤的过滤器，

例如，采用β5=50的过滤器，此时，其纳污能力为CF=0.1M。

根据梯度过滤的理论，按照五级梯度过滤进行设计，最后一级采用β5=50的过滤介质，在总体过滤介质中的数量占 20%，该部分的纳污能力按照式(3)为CF=M/50；第四级采用β15=50的过滤介质，在总体过滤介质中的数量占 20%，该部分的纳污能力按照式(3)为CF=0.3M；第三级采用β25=50的过滤介质，在总体过滤介质中的数量占 20%，该部分的纳污能力按照式(3)为CF=0.5M；第二级采用β5=50的过滤介质，在总体过滤介质中的数量占 20%，该部分的纳污能力按照式(3)为CF=M；第一级采用β100=50的过滤介质，在总体过滤介质中的数量占 20%，该部分的纳污能力按照式(3)为CF=2M；则采用五级梯度过滤的过滤器的纳污能力CF=2M+M+0.5M+0.3M+0.02M=3.82M，相比传统的过滤器CF=0.1M，其纳污能力可以提高 37 倍多。换句话说，其使用的效率可以大大提高。

除此之外，在过滤过程中油污箱以及各种净化箱都能够对发动机中的珩磨用高精度纯油中的机械杂质进行清除，利用沉降的方式可以对机械杂质进行一个预备处理。当油液中的杂质颗粒密度较大时，油中的悬浮颗粒物会随时进行沉降并且可以获得分离。在初步性的杂质去除过程中，有一种最为简单又便宜的分离方法及时可以对桶内的各种杂质进行有效清除，油中的悬浮状杂质颗粒物随着时间的延长，相应的杂质会逐渐沉降到桶的底层中，温度越高，那么相应的沉降速度也会越快，因此通过对油污箱以及净油箱进行不断升温加热的方法可以有效提高珩磨用高精度纯油中机械杂质的沉降速度，从而达到尽快去除杂质的目的。

3.2热分解及氧化物质的净化

发动机珩磨用高精度纯油在磨合过程中相关的残渣指标以及酸碱度指标均会发生一定程度的变化，残渣在一定程度上可以反映其热分解的程度，还有另外一个特点就是其可以在一定程度上来反应氧化的程度。本文所设计的分子筛选装置可以有效改善油中的酸碱值以及油的各种指标成分。

(1)802-B2分子筛选高效吸附剂在对发动机珩磨用高精度纯油进行处理的过程中具有以下几个方面的特点：

a.最为首要的就是其能够在一定程度上来降低珩磨用高精度纯油的PH值，这种对于PH值的降低程度可以达到60%-70%之间；

b.在净化的过程中净化装置对于发动机珩磨用高精度纯油具有比较明显的脱色作用，这种脱色作用可以在一定程度上降低1～2个色号；

c.强力吸附装置可以吸收珩磨用高精度纯油中的水分和杂质，这种吸附能力高达24%作用；

d.802-B2的吸附能力比较强，能够对各种精品油进行保存，通过保存和回收精品油来达到去除杂质的目的，这种油品的回收率通常比较高，一般可以达到98%以上。

(2)802-B2分子筛选装置主要有以下几个方面的技术指标：

表1　802-B2型吸附剂的各项技术指标

3.3水分及燃料油稀释的净化

水分在一定程度上增加之后能够对闪点有一定的下降作用，闪点反应的是燃料与油之间的稀释程度。在磨合油中，也会存在一定的水分以及燃料油的稀释度。在这种真空分离的方式下，可以对燃料油中的各种杂质进行有效清除。利用真空分离有效地对油与水中的杂质进行有效清除。

从目前的发展来看，国内外关于真空滤油机最为主要的存在形式就是处理油气的分离过程，这种分离过程目前看来有三种最为主要和关键性的形式。第一种是柱状式的；第二种是粒状式的；第三种就是膜式的。这三种模式各有不同的特点，其中柱状式的造型和工艺最为简单，它的特点是可以对桶中的油柱进行一个有效的分离，在分离的过程中它也会逐渐被抽成真空。另外一种就是粒式分离，这种分离可以从宏观上来对纯油以及杂质进行分离。分离的过程会产生一些雾状物，这些雾状物体中就含有大量的杂质。

最后一种方法就是膜式分离，这种分离可以将油污注入到分离塔中，这种分离塔是由多种金属孔板组成的，在金属孔板中各种油污和油液会形成一些比较细小的微粒和薄膜，这些都会增大油的表面积，当油污的表面积增大之后就会导致整体的空间利用效率变得较差，并且这些都需要经过反复过滤，最终来保证油污中的杂质得到有效清除和过滤。

图1　粒—膜技术示意图

图1主要表示的是粒膜技术，这种技术可以保证在油污的清除过程中充分提高清除效率，除此之外还能够不断缩小装置的梯级，最大程度缩短处理的周期，使得各种不合格的油液能够最快程度达到各种处理标准。因此，本文通过采用真空分离的方法来去除磨合机中的各种油性杂质，具有十分重要的实践意义。其去除的原理主要为：粒膜技术可以保证一些面积比较大、路径比较长以及停留时间比较长的颗粒物能够在真空塔中得到有效的分离。当油污进入到分离室中时，就会生成一些雾状物，这些雾状物与空气接触之后其表面积就会扩大数千倍，最后在快速汽化过程中将油污中的油进行提纯和净化。

4结论

根据机械杂质净化的相关标准和要求，对杂质进行热分解和氧化分裂，除此之外还利用加热的方法来对油和水在不同大气压环境下进行分离，得到了提纯技术。为了充分解决发电机这个方面的问题，本文开展了珩磨用高精度纯油中各种杂质的净化技术，该净化技术根据相关要求可以对油污中的杂质进行自动净化，本文是在查阅大量文献资料的基础上，根据前人的工作以及经验来进行总结，针对珩磨用高精度纯油给出采取、提纯的方法，最后将其用于实践指导。

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Automatic Filter and Purification System of High-precision Honing Pure Oil

LIU Kun

(School of Computer Science, Hubei University of Education, Wuhan 430205, China)

Abstract:Engine during operation will produce oil stains. In order to tackle this problem, this paper brings out purification technology for various impurities in high precision honing pure oil, which can automatically purify impurities in oil according to relevant requirements. Based on a review of large amounts of literature and previous experiences, this paper puts forward and instructs practices with the extraction and purification method for high precision honing pure oil.

Key words:high-precision honing pure oil; pure oil filter; purification system

收稿日期：2016-01-02

基金项目：湖北省教育厅科学技术研究计划优秀中青年人才项目(Q20123105)

作者简介：刘坤(1980-)，男，湖北武汉人，讲师，研究方向为计算机网络与系统研究。

中图分类号：TG589

文献标识码：A

文章编号：1674-344X(2016)02-0027-05