真空濾油機除真空脫水脫氣單元以外，配置多級精密過濾結構，沿油液流動方向分級布置，分工攔截不同粒徑固體顆粒，降低固體雜質對真空腔體、油泵、換熱部件帶來的影響。整套過濾體系一般由吸油粗過濾、預過濾、精過濾組成，各級濾筒獨立設置，配合壓差監測構件，掌握濾件堵塞狀態。
吸油粗過濾布置在油泵進油一側，屬于第一道防護單元。濾件多采用金屬編織濾網，流通面積充足，用于截留焊渣、氧化皮、大體積油泥等大尺寸雜物，規避大塊硬質顆粒進入油泵內部，減緩泵體內部構件磨損。該單元雜質容納空間有限，主要承擔前置防護，細小顆粒無法被攔截。運行過程可通過拆卸清洗去除污物，重復投入使用。

預過濾單元設置在加熱腔體之前或者真空腔體的出油側。多采用梯度濾材，濾層由外到內孔隙逐步收縮，承接粗過濾未能攔下的中等粒徑顆粒。油液中膠質、油泥類雜質大多在此層滯留，減輕后端精濾單元負擔，延長后端濾芯使用時長。面對污染程度偏高的油液，預過濾壓差會優先發生變動，便于運維人員提前掌握介質污染狀態。
精過濾單元作為末端過濾環節，布置在真空腔體出油之后。油液經過真空脫水脫氣，再流入精濾筒，濾材選用玻纖復合材質，多層堆疊形成迷宮式孔隙結構，捕捉油液內部細小固體顆粒。經過該級處理之后，油液顆粒數值得到調整，滿足機組運行的介質條件。
每一級過濾筒均配套壓差檢測點位，監測濾件進出口壓力差值。雜質不斷堆積在濾材內部，壓差讀數隨之變化，以此作為濾芯處置的參考依據。不同層級濾芯壓差變化可以反映雜質分布情況，若粗濾壓差快速走高，代表油液中大顆粒占比偏高；精濾壓差上升，說明細小顆粒進入后端濾筒。

多級過濾采用梯度攔截邏輯，雜質按照顆粒大小依次被各級濾件承接，不會把全部攔截壓力集中在單一級濾芯。如果取消前面兩級，全部雜質直接沖擊精濾濾芯，濾件會較快趨于堵塞，增加濾芯更換頻次。
過濾結構和真空單元相互配合。前置過濾減少固體雜質帶入真空腔體，避免填料、噴淋構件被油泥覆蓋，維持真空腔體內部布液結構通暢，保障水汽、氣體析出過程。后端精濾處理經過真空處理后的油液，截留真空流程析出的氧化沉積物。
運維階段，按照壓差變化處置濾芯。拆裝濾筒時檢查筒體內壁，清理積存油泥，同步確認密封環狀態，防止出現滲漏。不同層級濾芯不可隨意調換使用，粗濾濾芯不可以替代精濾濾芯，否則無法完成細小顆粒攔截。
整套多級過濾結構依托物理攔截完成固體雜質處理，不添加輔助藥劑，適配變壓器油、透平油、工業潤滑油等介質，配合真空脫水脫氣單元，共同完成油液凈化作業。