港口機械內(nèi)燃機紙質空氣濾芯的技術要求與合理使用

一、問題的提出

第四港埠公司是天津港主要裝卸公司之一，共有各類港口流動機械140余臺，其中既有進口機械又有國產(chǎn)機械，生產(chǎn)廠家不同，車型各異，內(nèi)燃機空氣濾清器紙質濾芯尺寸大小、過濾精度、備件數(shù)量都各不相同。公司主要裝卸貨類是化肥、礦粉、煤炭及鋼雜等。港口機械在含塵量高的環(huán)境中作業(yè)，空氣中的粉塵是引起內(nèi)燃機活塞、活塞環(huán)、汽缸套、氣門及氣門導管等零件磨損的主要根源，進入內(nèi)燃機燃燒室中的粉塵越多，內(nèi)燃機活塞組件磨損越大。我國空氣濾芯的生產(chǎn)廠家，既有國營大廠、中外合資企業(yè)，同時還有集體、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，這些廠家生產(chǎn)的空氣濾芯質量不盡相同。因此，正確選用及合理保養(yǎng)空氣濾芯，對延長內(nèi)燃機壽命非常重要。

二、空氣濾芯的參考技術指標

對空氣濾清器的總體要求是濾清效率高，進氣阻力小，保養(yǎng)周期及使用壽命長。

2.1濾清效率高

空氣濾清器總成的濾清效率是指單位時間內(nèi)，被空氣濾清器阻擋住的塵土量與隨空氣進入空氣濾清器的塵土量的比值。

根據(jù)有關資料介紹，空氣濾清器濾清效率一般取η=99.5%以上。為保證空氣濾清器有足夠的濾清效率，一是空氣濾清器密封要嚴；二是空氣濾芯過濾精度高，過濾精度越高，其濾清效率越高。

2.1.1空氣濾清器的密封

首先濾紙與端蓋、端蓋與密封圈等粘接牢靠，在使用期內(nèi)不應出現(xiàn)開裂、脫膠現(xiàn)象；二是濾紙不破裂；三是濾芯在濾清器上裝配要緊固，不應發(fā)生氣流短路現(xiàn)象。

2.1.2空氣濾芯過濾精度

確定空氣濾清器的精度，首先要了解不同尺寸顆粒對摩擦副的影響，在對發(fā)動機拆檢中發(fā)現(xiàn)，發(fā)動機缸套、活塞環(huán)是磨料磨損危害最嚴重的部位，圖1所示為固體顆粒對活塞環(huán)磨損的影響。

飄浮的塵土顆粒大約在1～50um左右，從圖1中可以看出小顆粒對活塞環(huán)不會產(chǎn)生很大的影響，如1um以下顆粒可以含在摩擦面的油膜中自由浮動不會產(chǎn)生影響，但隨著顆粒尺寸的增加磨損也在加劇，當顆粒尺

寸達到20～30um時，磨損已達到峰值。表1列舉了幾種柴油機活塞組件配合間隙，一般在20～30um之間，恰與圖1相吻合。這進一步說明當顆粒尺寸接近摩擦副間隙時磨損最大。當顆粒尺寸再增加，這時由于顆粒直徑大于間隙量而難以進入摩擦副，其磨損量反而會減小。

理想的空濾精度應小于油膜厚度。發(fā)動機中各部件運動形式不一，變化復雜，軸承油膜的形成條件不同，軸承油膜厚度最小可達5um，而凸輪軸油膜不足1um，活塞做往復運動仍有邊界潤滑條件不易建立油膜。1um以下的空濾精度雖能有效地防止磨料磨損產(chǎn)生，但這種高精度的過濾器透氣性差，空易堵塞，會使濾芯的使用壽命縮短，增加清潔濾芯頻率，成本高。而過濾精度數(shù)值過大，又會把有害直徑的固體顆粒直接放進發(fā)動機，因此空濾精度的選擇應取空濾造價與磨損經(jīng)濟曲線綜合的最佳點，一般為4～7um。

2.2進氣阻力小

進氣阻力越大，發(fā)動機的功率損失也越大。隨著空氣濾清器污染程度的增加，進氣阻力也逐漸增大。因此對空氣濾清器的阻力值有一定要求。一般空氣濾清器總成在額定進氣量下原始阻力值低于2500pa。

為提高濾清器的濾清效率，就需要縮小濾紙孔徑，保證過濾精度，這樣會使進氣阻力增加，導致進氣量不足，只有進氣量充足，燃燒充分，內(nèi)燃機才能輸出足夠的功率。

2.2.1內(nèi)燃機額定進氣量的確定

1)根據(jù)燃油消耗率確定額定進氣量le

le=ge×pe×i÷(1000×60)m3/min

式中:ge—燃油消耗率，g/kw.h

pe—額定功率，kw

i—空燃比，對增壓柴油機i取20.2～24.7m3/kg

對一般高速柴油機i取13.5～20.2m3/kg

2)根據(jù)內(nèi)燃機排氣量確定額定進氣量le

le=v×ne×i÷(1000×2)m3/min

式中:v—內(nèi)燃機排氣量，l

ne—額定轉速n/min

i-充氣系數(shù)，對增壓柴油機i取1.8～2.2

對非增壓柴油機i取1.2～1.6

2.2.2空氣濾芯的有效過濾面積s

當濾紙孔徑和孔密度一定時，為了降低進氣阻力，同時又要保證足夠的進氣量，只能增加濾芯有效過濾面積。通過對公司8種進口車型的空氣濾芯的實際測繪，得出以下算式:

增壓式內(nèi)燃機:s≈0.053×pem2

非增壓式內(nèi)燃機:s≈0.036×pem2

式中pe—額定功率，kw

三、空氣濾芯的保養(yǎng)周期與使用壽命

3.1空氣濾芯的保養(yǎng)周期與容塵量

隨著積聚在濾清器中的灰塵逐漸增多，空氣流經(jīng)空氣濾芯的阻力逐漸增大，壓降逐漸升高，當壓降達到規(guī)定的極限壓降，即濾芯堵塞時，積聚在濾芯中灰塵的最大值，稱為容塵量，它是濾芯保養(yǎng)周期的客觀依據(jù)。進口機械的內(nèi)燃機都裝有灰塵指示器，以顯示濾芯的阻塞情況，依此確定濾芯的保養(yǎng)周期。

合理地增加濾芯的折數(shù)與折寬，會使濾芯的有效過濾面積增加，從而會增加容塵量，達到延長濾芯保養(yǎng)周期的目的。

3.2濾芯的使用壽命

合理增加濾芯的折數(shù)，會使濾芯的強度增加，在使用和清潔保養(yǎng)中，不易被氣流吹癟、吹塌，此外合理提高濾紙的抗破裂能力，二者都可延長濾芯的使用壽命。

增加濾芯的清潔保養(yǎng)次數(shù)，無疑會增加濾紙破裂和端蓋開膠的概率，因此在空氣濾清器的灰塵指示器沒有顯示堵塞時，盡可能減少空氣濾芯的清潔保養(yǎng)次數(shù)，這樣隨著濾芯表面灰塵的增加，濾紙的孔徑逐漸縮小，對提高濾芯的自濾性和延長濾芯的壽命都有益處。

四、結束語

作為港口機械使用者，我們深刻體會到空氣濾清器紙質濾芯的質量及合理的清潔保養(yǎng)與內(nèi)燃機的壽命密切相關，現(xiàn)將我們在此方面的作法簡要介紹如下。

1)進口機械優(yōu)先選用與該類車型相配套的進口原裝空氣濾芯；國產(chǎn)機械及性能老舊進口機械首選國內(nèi)獲iso9000系列認證廠家生產(chǎn)的空氣濾芯，并向廠家提出質量要求。

2)凡內(nèi)燃機進氣系統(tǒng)裝有灰塵指示器的機械，當灰塵指示器顯示極限壓降時，需要用0.5～0.7mpa的壓縮空氣清潔保養(yǎng)空氣濾芯，否則視機械作業(yè)環(huán)境并參考機械保養(yǎng)說明書規(guī)定的保養(yǎng)周期進行清潔保養(yǎng)，一般規(guī)定空氣濾芯清潔保養(yǎng)5至6次后更換。

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