压裂车液压过滤器的选型熊川

压裂车液压过滤器的选型熊川
发布时间：2021-08-10T08:27:11.264Z 来源：《中国科技人才》2021年第12期作者：熊川
[导读] 液压过滤器是液压系统中用以控制油液污染度的重要元件，过滤器的选型不仅与元件本身有关系，还与整个液压系统有关系，由于关于液压系统中过滤器选型原则和理论研究的资料非常少，本文从压裂车过滤器的选型出发．详细阐述了过滤器的选择方法和各项重要性能指标参数，可供相关专业人士借鉴参考。

熊川
中石化四机石油机械有限公司湖北荆州 434020
摘要：液压过滤器是液压系统中用以控制油液污染度的重要元件，过滤器的选型不仅与元件本身有关系，还与整个液压系统有关系，由于关于液压系统中过滤器选型原则和理论研究的资料非常少，本文从压裂车过滤器的选型出发．详细阐述了过滤器的选择方法和各项重要性能指标参数，可供相关专业人士借鉴参考。

关键词：液压系统；过滤器；选型
引言
在石油开采过程中，压裂作业过程对石油开采起着至关重要的作用。

而压裂设备的运转主要是靠液压系统进行驱动的，因此保证压裂设备中液压系统的正常工作成为了重中之重。

众所周知，在液压系统中75%以上的系统故障都是由于油液污染导致的，正确地选择过滤器以实现系统目标清洁度,可直接提高系统性能、延长元件和油液的寿命，保证压裂作业设备的正常运转。

1 压裂设备中过滤器的作用
压裂车主要有两套系统，分别是液压系统和润滑系统，液压系统主要用来驱动水箱风扇，为压裂车中的传动介质（如液压油、润滑油、燃油）进行冷却。

润滑系统主要用来给柱塞大泵进行润滑，保证大泵的长时间工作。

液压系统和润滑系统中都配置了过滤器，主要是为了过滤系统中的各种杂质，提高设备性能，延长使用寿命。

这些杂质的来源有设备装配制造过程中产生的机械杂质，如焊渣、铁屑、铸砂等；外部进入的杂质，如经加油口和防尘圈等处进入的灰尘；工作过程产生的杂质，如密封件受液压作用形成的碎片，运动作相对磨损产生的金属粉末，油液因氧化变质产生的胶质等。

上述杂质混入液压油后，随着液压油的循环作用，将严重影响液压系统的正常工作，如使液压元件中相对运动部件之间的间隙以及节流小孔卡死或堵塞；破坏相对运动部件之间的油膜，划伤间隙表面，增大内部泄漏，降低效率，增加发热，加剧油液的化学作用，使油液变质。

2 过滤器的主要性能指标
进行过滤器选型时，需要了解过滤系统的具体技术参数：如①工作压力。

②工作流量。

③工作介质温度；运动粘度；密度。

④过滤精度。

⑤压差。

⑥连接方式螺纹／法兰。

⑦辅助装置旁通阀／发讯器。

决定过滤器基本性能的参数主要有以下三个: 过滤精度、允许压降、额定流量。

过滤精度指过滤器对不同尺寸污染物的滤除能力。

过滤精度是选择过滤器时首要考虑的重要参数，因为它直接决定着系统的污染控制水平。

过滤器的过滤精度越高, 系统油液的清洁度越高, 即污染度越低。

油液流经过滤器时, 由于过滤介质对油液的阻力产生了一定的压力损失, 因而在过滤器进油口和出油口之间产生一定的压差。

其值与油液的流量、粘度、滤材类型和结构、壳体结构等相关。

额定流量是指在一定压差和精度下通过过滤器的最大流量。

在选用过滤器时．过滤器的额定流量至少是系统流量的2．5倍以上。

由于油液粘度受温度的影响．相同的滤芯对油液产生的压降也不一样．即压降与温度有关系，故额定流量需要考虑安全系数．否则很容易误报警。

选定上述三个主要参数后，我们再考虑过滤器的附加功能：①堵塞报警功能, 由压差报警器发信实现报警, 主要有目视和电信号两种报警形式。

该功能可以在滤芯堵塞的第一时间, 提示用户更换滤芯。

②旁通功能, 即过滤器内部安装有安全阀, 过滤器滤芯堵塞时, 其压差明显增大, 当压差大于设定值时该安全阀打开。

该装置可以防止过滤器滤芯破裂。

考虑到石油机械设备对钻井作业的重要程度，我们在做石油机械设备液压系统时所配置的过滤器都会尽量选用带堵塞报警和旁通功能的过滤器。

3 压裂车液压系统中的过滤器
压裂车液压系统中常用的过滤器有4种，吸油过滤器、压力管路过滤器、回油过滤器、空气滤清器。

3．1 吸油过滤器压裂车的吸油过滤器一般设置在油箱上，防止泵在将油液吸入系统时，也将油箱中的各种污染物带入系统中。

泵前吸油过滤器的精度要求比较低，一般选100目（150微米），主要作用是滤除大颗粒污染物和消除油液中的气泡。

如果大颗粒污染物进入泵组，将会影响泵组
的正常工作，加快泵的磨损。

吸油过滤器尽量选择可以安装在油箱外表面的过滤器，便于拆卸和更换滤芯。

在选用吸油过滤器时，一般我们会配置0.2bar的旁通阀，以防止因堵塞而导致泵吸空。

但是我们也要知道，吸油过滤器也同时会增加泵入口产生气蚀的几率。

由于吸油过滤器引起的节流效果会在低流体温度(高粘度)下增加，并且随着滤芯的堵塞而增加，从而增加了泵入口处产生真空的机会。

泵入口处的真空度过高会导致气蚀和机械损坏。

如果可以做到油箱中的流体开始是干净的并且进入油箱的所有空气和流体都经过充分过滤，可以考虑不装吸油过滤器。

3．2 压力管路过滤器压裂车中的压力管路过滤器的主要是指压裂车风扇冷却闭式系统中配置的过滤器，其作用是对闭式系统补充进来的油液进行过滤，保证整个风扇闭式循环系统中的油液清洁度，提升闭式系统中的各液压元件的使用寿命，此处使用的过滤器必须配置旁通阀。

由于闭式柱塞泵是一种造价高，对油液污染较敏感的精密液压元件，在选择系统压力管路过滤器的过滤精度时，一般控制在1～2O目，过滤器的通流能力应至少为辅助补油泵的2倍。

同时在冷启动工况下，所选过滤器的最高压差不得超过10.5bar。

3．3 回油管路过滤器压裂车的回油过滤器也是安装在油箱上的。

液压系统中的油液是循环使用的，油液在系统中运行一段时间后，将系统中的各种污染物带回油箱。

污染物的主要来源：一是各类执行元件，如油缸等的伸缩将污染物带入系统；二是各类阀件的磨损产生的污染物；三是管路的老化以及管路的泄漏等因素将外界污染物带入系统。

为了防止污染物随着油液再次流回油箱，重新对系统造成污染，需要在回油管路安装过滤器，对污染物进行拦截。

回油过滤器在考虑回油的最大流量问题后，还要考虑泵或马达的泄油管连接到回油过滤系统不能超过制造商制定的这些元件的最大允许压力。

回油过滤器必须保证在工作条件下出油口始终在液位以下，这样可以防止油液在油箱回油时产生泡沫。

回油过滤器的精度一般控制在15～5O目。

3．4空气滤清器当液压系统工作时，油箱内油面不时上升或下降，上升时由里向外排出空气，下降时由外向里吸入空气。

为净化油箱内油液，在油箱盖板上垂直安装空气滤清器。

同时空气滤清器又是注油口，注入新的工作油液，须经过滤再进油箱，从而滤除了油液内的脏物颗粒。

液压空气滤清器工作时空气流速越低，抗污过滤能力就越好，故在选用空气滤清器时一般选取空气流量为泵排量的1.5倍左右。

3．5 选型注意事项在做具体系统设计时，很多设计人员会根据经验，在过滤器公称流量上乘以几倍的安全系数，但有时仍出现流量不够，系统压力变高的情况，这时就要核查过滤器精度选择是否合适。

过滤器精度与流量之间没有固定的比例变化关系，但一般而言，过滤器精度越高，通过流量越小。

现在过滤器厂家都会提供压差-流量特性曲线，这一曲线通常是按标准粘度（32mm2/s）作出的，而我们压裂车所用液压油粘度为46 mm2/s，实验数据表明，当介质粘度从32mm2/s变为46 mm2/s时，同样滤芯的流量将减少30%，这种情况下，一定要认真考虑粘度对流量的影响。

4、过滤器选型一般原则 4.1 进出口通径原则上过滤器的进出口通径不应小于相配套的泵的进口通径，一般与进口管路口径一致。

4.2 公称压力按照系统对应管路中可能出现的最高压力确定过滤器的压力等级。

4.3 过滤精度的选择
液压设备的元件在很大程度上决定了对系统过滤精度的要求。

为了提高使用寿命，可靠地发挥其功能，特定的元件要求液压油达到规定的洁净度。

因此在选择液压过滤器的过滤精度时，首先要考虑到对洁净程度最为敏感的元器件所要求的过滤精度。

5、小结
在液压系统中能否正确选型和使用过滤器，是液压系统污染控制的关键，合理配置不同类型的过滤器，并对过滤器进行良好的日常维护保养，可以提升系统和元件的使用寿命。

【参考文献】
[1]江琳.在液压系统设计过程中应正确选择液压过滤器[M].液压气动与密封，2002.
[2]温新民.液压系统设计中过滤元件的选型[M].流体传动与控制，2010
[3]汪龙.液压过滤器的选型设计与分析[M].过滤与分离，2016
【作者简介】熊川（1989－），男，汉族，湖北潜江人，本科，职称：中级工程师，研究方向：固井压裂石油设备液气路系统设计。