离心净油机在电动轮上的应用研究
摘要：本文论述了进口电动轮安装离心净油机后的能够有效去除机油中的有害杂质，从而保证了电动轮发动机的**运行，比较详细的介绍了离心净油机的原理和功效，有效解决了电动轮维护费用过高的问题。提出了一种新的解决电动轮发动机故障办法。
关键词：电动轮 离心净油机机油滤芯 旁路净化 换油周期
高 飞
目前我国进口大型电动轮约10000台，每台平均运行250小时更换一次机油，每次换油成本大约2000元人民币，按一年更换18次，每台每年的换油成本为36000元。 每年我国电动轮的换油的成本*少36亿元人民币！现在电动轮每运行10000小时发动机大修一次，每次的大修费用按60万元计算，一年修0.5次的费用时30万，10000台的每年大修费用为30亿元元人民币。据*新资料显示，美国产“小松”电动轮930E润滑系统上采用离心净油机取代了所有的滤芯,4000小时更换一次机油,机油费用降低,同时也没有了更换滤芯的成本和费用. 离心净油机可以去除机油滤芯不能过滤的≤5µΜ的颗粒杂质(可以去除0.26µΜ的颗粒杂质),同时**大部分碳颗粒和胶质物。离心净油机可以延长发动机换油周期一倍以上，康明斯K50和K38型发动机使用FM系列离心净油机可以将换油周期提高至500～700小时。FM系列离心净油机是从德国引进的发动机专用的机油净化装置,具有20多年历史,是在国外应用十分广泛的成熟产品。将离心净油机安装在电动轮上既能起到节能降耗的作用又能起到减少发动机故障的功效，所以菲尔德公司与平朔安太堡露天矿、神华神东公司共同在装有康明斯K50发动机上的编号为7077的电动轮上作了一次应用试验，取得了非常理想的效果。
电动轮发动机机油过滤系统及分析(离心净油机在电动轮上的应用研究)
现有的电动轮矿用车采用的机油滤芯份粗滤和细滤良种，过滤精读一般在5µΜ以上，而小于5µΜ的颗粒杂质(可以去除0.26µΜ的颗粒杂质)未能除去,同时大部分碳颗粒和胶质物也不能除去。滤芯的过滤原理如下图所示：
发动机油中的颗粒物大小分布规律如下图所示（纵坐标为占颗粒物总含量的百分比横坐标为颗粒物的大小）：
正是这些微小的颗粒物（包括碳颗粒）造成了机油黏度超标、铁、铜、碳含量超标，不得不换油！
电动轮发动机均采用柴油发动机，根据电动轮发动机工矿的特殊性，一般发动机厂家对机油的更换都有自己的患有标准，综合起来有以下几点：
1、黏度变化 -15～+20%。
2、机油中金属含量：发Fe≤100ppm; Cu≤30ppm; Pb≤30 ppm
3、机油中金属Fe含量增加的速度≤0.1 ppm/小时
4、碳颗粒的含量≤1.5～3%
发动机油满足了以上指标，一般认为既有是可以继续使用的。所以，如果能把机油滤芯不能除去的微小颗粒物、大部分碳颗粒、机油的氧化产物——胶质物**，就不用换油。离心净油机可以延长发动机换油周期一倍以上，据菲尔德（北京）净油设备有限公司介绍，康明斯K50和K38型发动机使用FM系列离心净油机可以将换油周期提高至500～700小时。FM系列离心净油机是从德国引进的发动机专用的机油净化装置,具有20多年历史,是在国外应用十分广泛的成熟产品。为了减少换油费用成本，减少发动机的磨损，提高电动轮作业效率响应国家节能减排的要求,验证FM系列离心净油机的使用效果，平朔燃动中心、菲尔德（北京）净油设备有限公司一起在电动轮7077上进行安装试验，并进行定期油质化验。由神东公司王生效同志进行跟踪分析。
安装示意和原理图(旁路过滤)
1、安装示意图
2、离心净油机工作原理
FM离心净油机中间有一个双喷式的中空的中心轴，机油泵打出来的有压力的油大约有1/10进入离心净油机的中心轴，再从中心轴的两个喷嘴喷入到转子中，转子开始旋转，仍带有压力的油再由转子底座的两个喷嘴喷出，当从底座喷出时，利用空气的反作用力推动转子与整机座分离，从而减少了机械摩擦，进一步提高转子的转速，其转速能够达到6000转/分钟以上，所产生的离心力约为 重力的2000倍以上。能够将机油中的固体颗粒物（包括金属磨屑、积炭、胶质物等）去除，取出的颗粒物<1μΜ，分离的污染物只与污染物的密度有关，与颗粒大小无关。
3、实际安装图（平朔安太堡露天煤矿电动轮K50康明斯发动机实际安装照片）
4、预期效果如下图所示
如图所示，纵坐标为机油中颗粒污染物的含量，横坐标为发动机工作时间。红线为不安装净油机（仅靠机油滤芯），大概250小时换油；蓝线为安装离心净油机，约500小时换油。
5、实验过程描述
7077车正常运行250小时后进行油品化验，并将机油换掉。然后将离心净油机安装投入使用。电动轮继续运行到250小时再进行油品铁铜等元素含量的检测化验。将化验结果进行对比。如果**次机油的检测结果显示为合格，则不换油继续运行，以后每运行50小时化验一次油样，直到检测结果显示为不合格。*后将安装离心净油机的换油周期统计出来。进行结果分析看节油效果。
实验结果说明(离心净油机在电动轮上的应用研究)
离心净油机取出的固体颗粒物照片（7077），车辆运行15天左右，杂质厚度5mm。
试验期间油液检测指标数据如下表（车号7077/运行小时数）
| 平朔电动轮油样化验结果汇总 单位：mg/Kg |
| 化验内容 | 样 品 | 执行方法 |
| 5# | 2# | 3# | 4# | 1# | 1# | 2# |
| 新油 | 7077/250 | 7077/350 | 6803/250 | 其它/250 | 7077/450 | 7077/500 |
| Al | 2.9 | 2.8 | 2.5 | 2.2 | 2.3 | 3.2 | 7 | ASTM D4951 |
| Cu | 0.9 | 0.7 | 0.9 | 0.6 | 0.4 | 2.2 | 1.6 |
| Fe | 0.8 | 14.6 | 25.8 | 6.9 | 4.3 | 32.5 | 38.7 |
| Pb | 0 | 1.5 | 7.2 | 0.1 | 0 | 7.9 | 23.6 |
| 黏度（cst) | 93 | 103 | 93 | 88 | 100 | 98 | 105 | |
| 水分(%) | 痕量 GB/T 260-1977 |
| 数据来源：中石油润滑油研发（北京）中心 |
| 注： |
| 7077/250: | 车号/运行小时数；7077安装FM离心净油机。 |
| ASTM D4951: | 用感应耦合等离子体原子发射光谱法测定润滑油中添加剂的标准试验方法. |
| 9月12日化验结果 | Fe：15 Cu：1 Pb：1 单位：mg/Kg |
各指标数据分析参考图表
| 油样分析极限标准（参考值） 单位：mg/L |
| 金属成分 | 可接受 | 书面报告 | 不可接受 | 备注 |
| Cu | 0-10 | 10-15 | 15-25 | |
| Fe | 0-50 | 51-100 | 100-150 | |
| Al | 0-20 | 20-50 | 50-100 | |
| Si | 0-30 | 30-50 | 50-100 | 粉尘 |
| Pb | 0-20 | 20-30 | 30-50 | |
| Cr | 0-5 | 5-10 | 10-20 | |
| Mo | 0-2 | 2-4 | 4-6 | 水分 |
| 执行单位：平朔煤矿/电动轮发动机 |
从7077车运行500小时化验结果可以看出：
Fe——38.7（标准为≤100）；Cu——1.6（标准为≤15）；Pb——23.6（标准为≤30）黏度105（80≤标准≤120）
水份：痕量（无）
注：此种检测结果是中石油润滑油研发（北京）中心出具，具有法律效力。该状况的油满足使用要求，从整个矿上的电动轮的用油情况看，运行500小时安装净油机的车的油液检测结果中，Fe、Cu和Pb的含量符合使用要求；黏度和水份也符合使用要求。
检测结果补充说明
1.车况说明
(1)、7077是出勤率*高的一辆车，发动机负荷*大。
(2)、已经运行了9000多小时
2.*后一次检测结果：Fe：15 Cu：1 Pb：1（在离心净油机工作情况下，车辆运行250小时的油品化验结果）本台车的发动机虽然运行了9000多小时，但是发动机机油状态仍然保持在正常水平。
**性和可行性说明
属于旁路净化，取代原车旁通滤芯，安装方便简单易行。
1、 试验期间，油压正常，无泄露，为对发动机的正常运转带来任何**影响，发动机运转情况完全正常。
2、 安装、拆洗非常方便，不影响发动机工作。没有任何不**因素。
3、 一次投入，没有耗材。
结论
确实能够将机油中的颗粒物和胶质、积碳去除。
1、 在电动轮上安装离心净油机是能够延长机油的一倍的使用寿命的，同时能够减少机油滤芯的消耗量，同时因为将杂质除去还能够减少发动机内部磨损，从而降低了机械故障率。
2、 虽然发动机实际运行了9000多小时，现在在延长一倍换油周期的情况下，发动机机油的情况优于一般状况下的（远远没到大修期）发动机机油。
效益分析
1. 每台电动轮每年直接节约机油费用至少18000元，10000台节约1.8亿元！
2. 每台电动轮每年可以节约滤芯大约3000元，10000台可以节约3000亿元！
3. 如果把隐性的减少磨损折合减少大修20%（保守算法）的话，每台每年可以减少大修费用约为60000元(假设每年大修费用30万) ，10000台可以减少大修费用6亿元！
4. 通过此方法还可以提高作业效率和出勤率大约10%，此效益也是非常可观的。
5. 可以延长实际的保养周期。
建议
建议在实际运行的电动轮上都安装离心净油机。
工程车辆上同样安装离心净油机
安装时将旁路滤芯去除，以离心机替代旁路滤芯，即**又方便。
结束语
离心净油机有效去除电动轮矿用卡车发动机油换油周期太短的问题，对于发动机起到很好的保护作用，对于发动机的维护和保养起到比较重要的作用，具有大面积推广的使用价值。
参考文献：
1、贺吉凡：《重型汽车》-2006年2期
2、贺石中 陈鸿飞[ 电动轮汽车发动机润滑油的状态监测《矿用汽车》1992年03期
3、王生效高 飞 ＣＳＴ系统润滑油在线污染控制研究《矿业快报》2008年第4期