CN116858518A - 一种润滑油精滤芯剩余寿命评估方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种润滑油精滤芯剩余寿命评估方法和系统，通过将滤芯的工作过程的压力特性与实际压差变化情况相结合，基于精滤芯设计中额定压差相等的原则，建立了纳污容量与滤芯使用寿命的对应关系，避免了因为实际运行工况中流量、温度、过滤效率等因素的不同而导致的使用寿命预测偏差，从而可以精确计算出滤芯的剩余寿命，能够对滤芯进行及时更换，既不会出现滤芯提前更换导致的滤芯剩余寿命浪费，又不会因为滤芯寿命耗尽过度使用导致无效运行，对准确评估滤芯的使用情况及更换周期具有很重要的指导意义。

Description

一种润滑油精滤芯剩余寿命评估方法和系统

技术领域

本发明属于电力用油技术领域，具体涉及一种润滑油精滤芯剩余寿命评估方法和系统。

背景技术

在润滑油系统中，精细过滤滤芯(简称精滤芯)主要用于滤除润滑油中的固体颗粒物，有效控制油液的污染度。精滤芯过滤作为润滑油系统中控制污染物的主要手段，其单根滤芯的使用寿命是有限的，一般在滤芯纳污量接近饱和时需要对滤芯进行更换，以确保滤油系统能够高效的对油液进行净化，避免出现滤芯的提前报废或过度使用，如何得出精滤芯的实际运行寿命，精准预测滤芯的剩余寿命，对于润滑油系统工作性能及整机的运行安全至关重要。

目前，在评估精滤芯的寿命周期时，将该精滤芯从应用至滤油系统中开始滤油的初始压差到极限压差的全过程视为其从投入使用到报废的全寿命周期。对于滤芯运行寿命的评价，主要是根据GB/T 18853－2002液压传动过滤器评定滤芯过滤性能的多次通过方法来测试得出滤芯的纳污容量、颗粒滤除特性和压差特性，然后主要参考压差变化特性来得出滤芯的设计寿命，在计算滤芯剩余寿命时，采用该滤芯在系统中的使用时长作为该滤芯的使用寿命，然后将设计寿命与使用寿命的差值作为滤芯剩余寿命。

然而，由于待净化油液中颗粒物的生成过程远比测试油液复杂，待测油液的颗粒物组成无法在多次通过试验中复现，因此该测试方法获得的试验寿命并不等于实际寿命。试验得出的设计寿命往往要小于实际寿命，设计寿命相同的精滤芯在不同污染物组成油液过滤中的使用寿命也不相同。通过简单的将设计寿命与已使用寿命的差值作为滤芯的剩余寿命显然无法精确得出滤芯的剩余寿命，对于滤芯的更换周期无法提供有效指导。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种润滑油精滤芯剩余寿命评估方法和系统，以解决现有技术中缺少对于滤芯更换周期缺少精确的计算、评估方法的缺陷。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种润滑油精滤芯剩余寿命评估方法，包括以下步骤：

步骤1，获取过滤器工作流量、滤芯过滤比、实时颗粒物浓度、颗粒物质量、滤材纳污量、滤芯的过滤面积和滤芯压力参数；

步骤2，通过过滤器工作流量、滤芯过滤比、实时颗粒物浓度和颗粒物质量获得过滤器中实时颗粒重量；通过滤材纳污量和滤芯的过滤面积计算获得滤芯的纳污容量；通过滤芯压力参数计算获得过滤器压力系数；

步骤3，通过过滤器中实时颗粒重量、滤芯的纳污容量和过滤器压力系数计算获得剩余寿命系数；

步骤4，通过剩余寿命系数判断获得润滑油精滤芯剩余寿命。

本发明的进一步改进在于：

优选的，所述过滤器工作流量为油液平稳运行0.5小时内，过滤器流量实测值的平均值。

优选的，所述实时颗粒物浓度通过油液颗粒污染监测仪测量获得。

优选的，所述颗粒物质量为每100mL的颗粒物质量，通过定量滤纸洗脱前后的质量差计算获得。

优选的，过滤器中实时颗粒重量的计算公式为：

其中，Q为过滤器工作流量，L/h；

Β为滤芯过滤比；

n_t为颗粒物实时浓度n_t，个/100mL；

ρ为每100mL颗粒物质量，g/100mL；

Δt为单位时间，单位h。

优选的，滤芯的纳污容量计算公式为：

w_c＝C_R*s(2)

其中，C_R为滤材纳污量为，g/m²；s为滤芯的过滤面积，m²。

优选的，所述过滤器压力系数的计算公式为：

其中，k_p为过滤器压力系数；

p_n为滤芯额定压差，Mpa；

p₀为滤芯初始压差，Mpa；

p_t为滤芯实时压差，Mpa；

k为初始压差系数，k取值范围0.9～1。

优选的，所述剩余寿命系数计算公式为：

优选的，当精滤芯的剩余寿命＜50时，滤芯需要更换。

一种润滑油精滤芯剩余寿命评估系统，包括：

参数获取模块，用于获取过滤器工作流量、滤芯过滤比、实时颗粒物浓度、颗粒物质量、滤材纳污量、滤芯的过滤面积和滤芯压力参数；

过程参数计算模块，用于通过过滤器工作流量、滤芯过滤比、实时颗粒物浓度和颗粒物质量计算获得过滤器中实时颗粒重量；通过滤材纳污量和滤芯的过滤面积计算获得滤芯的纳污容量；通过滤芯压力参数计算获得过滤器压力系数；

系数计算模块，用于通过过滤器中实时颗粒重量、滤芯的纳污容量和过滤器压力系数计算获得剩余寿命系数；

评估模块，用于通过剩余寿命系数判断获得润滑油精滤芯剩余寿命。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种润滑油精滤芯剩余寿命评估方法和系统，通过将滤芯的工作过程的压力特性与实际压差变化情况相结合，基于精滤芯设计中额定压差相等的原则，建立了纳污容量与滤芯使用寿命的对应关系，避免了因为实际运行工况中流量、温度、过滤效率等因素的不同而导致的使用寿命预测偏差，从而可以精确计算出滤芯的剩余寿命，能够对滤芯进行及时更换，既不会出现滤芯提前更换导致的滤芯剩余寿命浪费，又不会因为滤芯寿命耗尽过度使用导致无效运行，对准确评估滤芯的使用情况及更换周期具有很重要的指导意义。

具体实施方式

下面结合具体的实施过程对本发明做进一步详细描述：

精滤芯在实际工作中主要受油液中颗粒物总量、运行工况及时间的影响。油液中颗粒物总量决定着滤芯单位时间内的处理效率，总量较大，滤芯单位时间内过滤效率大，滤芯寿命也会因此缩短。工况随着流量、温度、过滤效率的变化而变化，这些变化又会影响压差的变化。油中颗粒物在通过滤芯内的多孔通道时被相近尺寸的通道捕获，从而造成该通道的堵塞，堵塞的多孔通道引起流量压差升高，滤芯元件的工作时间是压差升高的最直接变量。

本发明提供的一种润滑油精滤芯寿命评估方法，具体包括以下步骤：

步骤1，计算油液运行稳定后自过滤器出口稳定排出0.5h内的实测流量数据，数据间隔不小于1min，取其平均值作为过滤器工作流量Q，单位L/h；

具体的，油液运行稳定的评价标准为：设定过滤器体积为V，单位L，油泵的工作流量为S，单位L/h，当系统开机时间大于3*V/S视为稳定。

步骤2，油液运行稳定后，选择单位体积内大于5μm的上游油液所含颗粒数除以单位体积内大于5μm的下游油液所含颗粒数作为滤芯过滤比β，一般由滤芯生产厂家提供；

步骤3，待处理油液在罐体内时，取样应从可能污染最严重的底部取样，必要时从上部取样；具体的，如上下部分颗粒物浓度差异较大，具体的为上部浓度/下部浓度＞0.5时，应对油液进行循环多次后，直至上部浓度/下部浓度小于0.5为止，从过滤器入口或者回油母管中取样，取样前应用油液对取样口进行冲洗。

取得的油液一分为2份，一份使用油液颗粒污染监测仪进行颗粒污染度测量，测量的实时颗粒物浓度为n_t，单位为个/100mL；另一份与相应溶剂进行混合，用定量滤纸过滤、溶剂洗脱并衡重，通过定量滤纸洗脱前后的质量差计算得出每100mL颗粒物质量ρ，单位为g/100mL。

步骤5，根据过滤过程为颗粒数在不同部件的转移过程，过滤器中实时颗粒重量：

Q为过滤器工作流量，L/h；

Β为滤芯过滤比；

n_t为颗粒物实时浓度n_t，个/100mL；

ρ为每100mL颗粒物质量，g/100mL；

Δt为单位时间，单位h；

w_t为过滤器中实时颗粒重量，单位为g。

步骤6，滤芯的纳污容量可用下式进行计算：

w_c＝C_R*s(2)

其中，滤材纳污量为C_R，g/m²；

滤芯的过滤面积s，m²；C_R和s均为滤材自带的性质参数，为已知数据。

步骤7，滤芯的压差会随着颗粒物在滤芯上的富集逐渐增加，初始压差较小，随着颗粒物的不断富集起初呈线性增长，当富集到一定量后，压差出现指数级升高，直至达到额定压差，因此滤芯的工作过程的压力系数用如下公式表达：

其中，k_p为过滤器压力系数；

p_n为滤芯额定压差，Mpa；

p₀为滤芯初始压差，Mpa；

p_t为滤芯实时压差，Mpa；

初始压差系数k，k取值范围0.9～1。

滤芯额定压差为滤芯自带属性，为初始已知数据，初始压差和实时压差均通过测量后计算获得。

步骤8，精滤芯的剩余寿命用寿命系数来表征，计算公式如下

其中，剩余寿命系数Li值越大其滤芯剩余寿命越长，剩余寿命系数Li值越小其滤芯剩余寿命越短，当精滤芯的剩余寿命系数＜50时，即认定滤芯需要更换。

本发明通过引入滤芯在工作过程中的压力变化特性，将滤芯的纳污量与实际运行寿命相结合，得出了滤芯的使用寿命系数Li的计算方法，通过该系数可提高滤芯剩余寿命计算的准确性，对于滤芯的使用工况及定期更换具有指导意义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种润滑油精滤芯剩余寿命评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，获取过滤器工作流量、滤芯过滤比、实时颗粒物浓度、颗粒物质量、滤材纳污量、滤芯的过滤面积和滤芯压力参数；

步骤2，通过过滤器工作流量、滤芯过滤比、实时颗粒物浓度和颗粒物质量获得过滤器中实时颗粒重量；通过滤材纳污量和滤芯的过滤面积计算获得滤芯的纳污容量；通过滤芯压力参数计算获得过滤器压力系数；

步骤3，通过过滤器中实时颗粒重量、滤芯的纳污容量和过滤器压力系数计算获得剩余寿命系数；

步骤4，通过剩余寿命系数判断获得润滑油精滤芯剩余寿命。

2.根据权利要求1所述的一种润滑油精滤芯剩余寿命评估方法，其特征在于，所述过滤器工作流量为油液平稳运行0.5小时内，过滤器流量实测值的平均值。

3.根据权利要求1所述的一种润滑油精滤芯剩余寿命评估方法，其特征在于，所述实时颗粒物浓度通过油液颗粒污染监测仪测量获得。

4.根据权利要求1所述的一种润滑油精滤芯剩余寿命评估方法，其特征在于，所述颗粒物质量为每100mL的颗粒物质量，通过定量滤纸洗脱前后的质量差计算获得。

5.根据权利要求1所述的一种润滑油精滤芯剩余寿命评估方法，其特征在于，过滤器中实时颗粒重量的计算公式为：

其中，Q为过滤器工作流量，L/h；

Β为滤芯过滤比；

n_t为颗粒物实时浓度n_t，个/100mL；

ρ为每100mL颗粒物质量，g/100mL；

Δt为单位时间，单位h。

6.根据权利要求1所述的一种润滑油精滤芯剩余寿命评估方法，其特征在于，滤芯的纳污容量计算公式为：

w_c＝C_R*s(2)

其中，C_R为滤材纳污量为，g/m²；s为滤芯的过滤面积，m²。

7.根据权利要求1所述的一种润滑油精滤芯剩余寿命评估方法，其特征在于，所述过滤器压力系数的计算公式为：

其中，k_p为过滤器压力系数；

p_n为滤芯额定压差，Mpa；

p₀为滤芯初始压差，Mpa；

p_t为滤芯实时压差，Mpa；

k为初始压差系数，k取值范围0.9～1。

8.根据权利要求1所述的一种润滑油精滤芯剩余寿命评估方法，其特征在于，所述剩余寿命系数计算公式为：

9.根据权利要求1所述的一种润滑油精滤芯剩余寿命评估方法，其特征在于，当精滤芯的剩余寿命＜50时，滤芯需要更换。

10.一种润滑油精滤芯剩余寿命评估系统，其特征在于，包括：

参数获取模块，用于获取过滤器工作流量、滤芯过滤比、实时颗粒物浓度、颗粒物质量、滤材纳污量、滤芯的过滤面积和滤芯压力参数；

过程参数计算模块，用于通过过滤器工作流量、滤芯过滤比、实时颗粒物浓度和颗粒物质量计算获得过滤器中实时颗粒重量；通过滤材纳污量和滤芯的过滤面积计算获得滤芯的纳污容量；通过滤芯压力参数计算获得过滤器压力系数；

系数计算模块，用于通过过滤器中实时颗粒重量、滤芯的纳污容量和过滤器压力系数计算获得剩余寿命系数；

评估模块，用于通过剩余寿命系数判断获得润滑油精滤芯剩余寿命。