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濾除機械雜質，從而使油液得到凈化的設備稱為真空濾油機（以下簡稱濾油機），能高效除去污油中的雜質、水分、氣體及水溶性酸堿等，使凈化后的油接近或達到國家規(guī)定的質量標準，恢復使用性能。
現(xiàn)代機械向高性能、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，會產生磨蝕、磨損，使油液進一步污染，引起惡性循環(huán)，影響設備的工作壽命和可靠性。人們重視濾油機的發(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)經濟的要求。

2、 國外濾油機的現(xiàn)狀及趨勢

國外濾油機的典型產品主要有：美國頗爾（PALL）公司HNP021、HVP 2703濾油機、THP070高真空變壓器油凈化設備、日本加滕（KATO）公司KLVC-8AXSO-II 30000 L/h型全自動濾油機、KLVC-AX-IA 6000L/h型帶電在線濾油機、瑞典HERING公司EOK型濾油機、瑞士麥克菲爾（MICAFIL）公司VH061-e型濾油機等。
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、開發(fā)生產高性能過濾器及過濾系統(tǒng)為主要業(yè)務，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制造廠，創(chuàng)立于1923年。目前，KLVC系列高真空濾油機，流量從100L/h至60000L/h。國內電力系統(tǒng)內的大多數省級送變電公司，大型發(fā)電廠和供電公司及變壓器制造商在上世紀九十年代就開始直接向加藤公司購買高真空濾油機，帶電在線濾油技術方面已開創(chuàng)世界先列，并向國內部門提供數十臺帶電在線濾油的高真空濾油機。
我們收集國外濾油機的資料的同時，也發(fā)現(xiàn)國外制造廠家飛速發(fā)展的一些共同點：如設有過濾應用技術研究實驗室，可即時向用戶提供專業(yè)水平的技術服務，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)的設計及選擇、現(xiàn)代技術的應用（如全自動控制器監(jiān)測、LCD面板顯示器等）以及針對性更強的高效過濾器等，使濾油機的使用范圍更廣闊，清除水、氣、污染物的效率更快更高。

3、 國內濾油機的現(xiàn)狀及發(fā)展

目前國內有規(guī)模的生產廠家，將濾油機系列產品逐漸向以下幾個方面進行拓展：
1）采用大面積多層次油水分離技術，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3年以上
3）采用反沖洗技術，減少因濾網阻塞而進行的人工清洗次數，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）利用先進的系統(tǒng)與控制理論，全過程實現(xiàn)自動控制
綜上所述，國內濾油機存在系列化水平低、專用品少、質量參差不齊等差距，究其原因是濾油機生產廠規(guī)模小，重復開發(fā)多，產品科技含量不高，較難在國際市場上具備較強的競爭能力，因此通用機械標準化委員會在總結國內外先進技術和經驗的基礎上，從2006年起開始引導行業(yè)開發(fā)新產品和具有自主知識產權的產品，極大的促進了我國濾油機行業(yè)的健康發(fā)展。

4、 國產濾油機的設計

4.1常規(guī)濾油機的結構

以單級濾油機為列，ZLYC型濾油機主要由真空罐、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型濾油機的結構特點
1）結構緊湊、體積小、重量輕，使用維護方便；
2）真空罐內采用特制脫水、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）真空罐內裝有液位控制閥，可自動調節(jié)流量大??；
5）冷凝器采用風冷，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）小型整機可放置于移動小車上，搬運方便，適合于野地外和室內作業(yè)。

4.2 ZLYC型濾油機的工藝流程

4.2.1ZLYC型濾油機的工作過程

工作時，外界油液通過入口閥（1）吸入，進入粗濾器（2）濾除大顆粒雜質，送至加熱器（4）,加熱至預定溫度，進入真空罐（7），通過罐內噴板脫氣元件（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入冷凝器（12），絕大部份水蒸汽和油蒸汽補冷凝成水和油液，當存水罐內有存液要放掉時，可打開閥（15）即可。
真空罐內油液經脫水、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，經出口閥(24)輸送到機外儲油容器。
真空罐內液位控制閥（8）控制油位，底部的油位達到一定高度，浮漂隨油位的升高而升高，液位閥則相應關小，流量減少，直到關閉，反之，隨油液的降低，液位閥相應開大，加大流量，從而使真空罐內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。當工作壓力超過額定壓力時，必須清洗或更換濾芯。

4.3 ZLYC型濾油機的設計基礎

4.3.1真空分離的基本原理是利用雜質（如水、輕油、氣體）與潤滑油的飽和蒸汽壓的不同，在真空負壓和一定溫度下，將雜質除去。
4.3.2進出油系統(tǒng)是油液的進入和排出，由進油泵和排油泵組成，小型濾油機只需配排油泵。
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動，使油液不斷翻騰，氣泡在到達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

常用的油泵按結構可分為齒輪泵、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。因此真空濾油機選用齒輪泵作為進、排油泵。

4.4.1.2油泵參數的確定

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)在負壓條件下運行工作且沒有液壓缸及液壓馬達等執(zhí)行元件即∑p=0，因此油泵的工作壓力應不高于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）油泵電動機功率的確定：一般應使泵的工作參數處在泵的效率曲線的高效區(qū)域，常按0.8計，考慮電動機一般允許短時間超載25%再驗算其他工況條件下即可確定電動機功率。

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，結合飽和蒸汽壓與溫度的關系，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)因能達到較低的真空度，需適當提高加熱溫度。

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)生變質現(xiàn)象，因此選擇適當功率的加熱器相當重要。
4.4.3真空罐的設計與校核

真空罐內蒸發(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部進行，由于罐內的油液呈運動狀態(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成水混合于油系統(tǒng)中。因此濾油機的公稱流量是整個設計的主要參數，結構可采用立式和臥式兩種，實踐證明真空罐體的容積應為濾油機公稱流量的3-5倍。

真空罐的強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，選取時還應當考慮抽氣速率應大于或等于排油泵排量的1-2倍；且能保證在1-2min內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，常見結構采用風冷，結構簡單、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)運轉中產生的固體雜質，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，清洗及維護方便。

4.4.6.3 ZLYC型濾油機過濾器的選用

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　濾油機的選擇

如何選擇合適的、實用的、高效的油凈化裝置，關鍵要考慮以下幾點：
5.1經濟的凈油裝置。即正確選取處理量、工作壓力和溫度、加熱功率、電機功率等參數。
5.2合理的工藝流程。對于汽輪機油一般要求控制的指標為顆粒度和含水量，而抗燃油需要多一項酸值指標，其影響因素有：

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

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

5.2.3用于絕緣油處理的濾油機系統(tǒng)進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)濾油機主要采用了強磁分離法（脫除油中的金屬微粒）、真空閃蒸分離法（破乳、脫水及脫輕質烴）、壓力過濾分離法（除去油中的機械雜質），除此之外，根據分離工程學，還可增加聚結式分離法、吸附分離法等。

5.3.2目前已有將真空及聚結兩種功能集合于一體的設計，既解決濾油機不能長時間運行的問題，又能夠克服含水量過高時真空濾油機效果不佳的缺點。

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，處理后擊穿電壓可達到75kv，油質酸值≤0.03mgKOH/g。

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

5.4裝置可配備高品質的部件、智能化的控制系統(tǒng)以及良好的在線運行能力，以保證運行的可靠性和自動保護能力。
5.5供貨商的服務，包括技術培訓、售后服務等方面，至關重要的是應有專業(yè)的、先進的油化驗和分析能力。