幾種高精度濾材的過濾比、測試方法及其設備

王海剛 李正江 梁 艷 戴天翼

(新鄉市東風過濾技術有限公司)

過濾與分離

幾種高精度濾材的過濾比、測試方法及其設備

王海剛*李正江 梁 艷 戴天翼

(新鄉市東風過濾技術有限公司)

介紹了幾種高精度玻纖濾材的測試結果，并進行對比、分析。提出了一種更科學全面的濾材檢測方法及相關檢測設備。該方法以多次通過為核心，采用在線顆粒計數器為檢測元件。還介紹了檢測設備的硬件結構、工作原理。

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自從液壓技術誕生以來，液壓系統的微顆粒污染就成為液壓技術發展的大敵。液壓過濾器是液壓設備中不可缺少的重要液壓污染控制附件。近年來，隨著液壓技術的快速發展，人們對液壓過濾器也提出了更高要求。但目前，我國在過濾材料檢測方面仍是一個空白，缺少相應的檢測標準及檢測設備。這已成為制約我國過濾器發展的一個重要瓶頸。國內許多濾材廠家缺少相應的濾材驗收標準及高精度的檢測設備，不能保證濾材的品質。由于這些原因，國內許多知名企業在過濾器選型時，往往不選用國產過濾器。我們深為我國過濾器產業的現狀擔憂。

筆者 （戴天翼）結合自身近50年的從業經驗，自主研發了 “濾材多次通過試驗臺”，并制定了相關標準CFS/T 8007—2010《通油過濾材料—多次通過測試方法》（行業標準，待批準）。同時經過對目前國內外過濾材料大量的試驗、對比、分析，總結出大量試驗數據。現特別針對幾種高精度玻纖濾材進行討論。

1 幾種濾材的測試結果

筆者對幾家濾材生產廠家三類不同精度 （5 μm、10μm、20μm）的玻纖濾材進行了檢測，檢測所得的數據如表1和圖1～圖4所示。從這些檢測數據不難看出，這三類玻纖濾材的測試結果差異較大，并且與標稱精度相符的濾材非常少，大部分濾材與標稱精度相差較多。

表1 幾種標稱5μm濾材的過濾比β值測試結果對比

我們經過多次試驗，還發現同一卷濾材取樣位置不同，試驗結果也不同，且數據差異較大。例如標稱5μm的濾材，同卷測試三個部位其精度分別是13μm、22μm、30μm。這種現象在檢測實踐中很常見。由此可見，我們所使用的濾材，其標稱精度跟實際精度存在較大差異。這種情況直接影響到過濾器濾芯的設計、制造和使用。由于濾材精度的原因，往往最終導致過濾器總成過濾效果降低。

圖5所示為筆者對某廠家的同種規格、不同銷售地點的濾材所作的檢測 （不同顆粒尺寸下的過濾比β值）。從檢測結果可以判斷：這絕對不是同一種濾材。這個試驗結果也是我們在偶然中發現的。對偶然一次的試驗數據不能輕易下結論，因此我們反復地對比試驗，驗證了所作的試驗結論準確無誤。這就充分說明，目前濾材市場也是魚龍混雜，存在假冒偽劣商品。

圖1幾種標稱5μm濾材過濾比測試結果

圖2幾種標稱10μm濾材過濾比測試結果

圖3幾種標稱20μm濾材過濾比測試結果

圖4幾種標稱5μm濾材相同壓降下的納污量

圖5兩種濾材試樣過濾比試驗曲線

在2002年，筆者 （東風公司董事長戴天翼）在河北工作時，曾看到過國外公司的已經判定為 “不合格”的成卷濾材被運到中國銷售，并且這種 “進口”濾材在國內銷售還非常好。2007年，我們又發現了類似現象，新鄉一家公司購買的 “名優”濾材 （5μm濾材）制成的濾芯運到用戶手中，用戶使用過程中發現并非5μm濾材，這就給用戶造成了嚴重的損失，這家公司也因此承擔了應有的責任。另外，還有一種現象就是：國內有的公司代銷國外知名品牌濾材，但卻用國內濾材以次充好。用戶將濾材拿到新鄉檢測，于是假濾材原形畢露。

2 分析與思考

看到以上這些檢測數據及出現的這些情況，許多過濾器廠家都束手無策。究其原因，正是因為國內目前還沒有相關的濾材檢測通用標準，也沒有專用的濾材檢測設備，用戶只能按照濾材生產廠家所標稱的精度去使用。也正因為如此，一些國內知名的企業才會在過濾器的選型上放棄國產品牌。

如今國內各個行業都在逐步與國際接軌，中國過濾器行業要適應形勢的發展，也必須加快與國際過濾器行業接軌的步伐。目前，國內電子行業快速發展，這也為過濾器行業發展帶來很大的幫助。例如，顆粒計數器的國產化，大大降低了試驗臺的成本，同時也使一些企業重新審視其是否使用或生產過濾器。目前，國內已經有幾家過濾器公司使用了過濾器成品多次通過試驗臺，說明國內過濾器廠家和用戶對什么是 “好的”過濾器有了新的認識。因此，我們有足夠的理由相信：未來幾年中，誰先掌握過濾器的檢測技術，誰就將首先占據未來中國過濾器市場的主導地位。

3 檢測標準

由于目前國內尚缺少相關的濾材檢測標準，本文試驗所采用的標準是筆者 （戴天翼）結合自身近50年的過濾檢測技術經驗，自行編制的過濾行業標準：CFS/T 8007—2010 《通油過濾材料—多次通過測試方法》，CFS/T 8002—2010《濾材孔徑測試方法》。目前，筆者正致力于相關行業標準的起草編制工作。相信通過不懈的努力，相關的行業標準不久即將問世。

本文所用標準及濾材的檢測流程如圖6所示。

4 測試設備

4.1 試驗臺的結構及原理

圖6 濾材檢測流程

本文所采用的檢測設備——濾材多次通過試驗臺，同樣是筆者經過多年對相關標準的反復研究而設計研發的，其結構如圖7所示。濾材多次通過試驗臺是多次 （即連續）通過被試濾材，連續加入污染物并用在線顆粒計數器計數的試驗臺。它主要由濾材試驗系統、污染物注入系統、顆粒計數器及其配套的稀釋系統所組成。

圖7 濾材多次通過試驗臺

濾材試驗系統主要包括以下部分：

（1）油箱。90°錐底的油箱，回油在油面以下擴散。這種結構油箱能夠消除水平底部可能帶來的污染物沉淀。

（2）系統用泵。選用在工作壓力下對污染物相對不敏感的泵。泵的機構不應改變試驗污染物的顆粒尺寸分布。齒輪泵和一些類型的柱塞泵能夠達到上述要求。離心泵和步進式容積泵很難滿足要求。

（3）凈化過濾器。應能夠使系統的污染度達到試驗方法所要求的程度。采用高納污容量的過濾器，目的是提高經濟效果；同時，采用多個過濾器或大過濾器，使得單位面積的流量較小。

污染物注入系統主要包括以下部分：

（1）油箱。其結構和要求與試驗系統相同。由于其容積較大，污染物注入油箱后需采用攪拌裝置進行攪拌混合。

（2）泵。選擇對磨損泥漿完全不敏感的泵。離心泵和步進式容積泵適用。

（3）凈化過濾器。納污容量是其最重要的考慮因素，其它因素和濾材試驗系統相同。

在線顆粒計數器系統及其配套的稀釋系統，按ISO 11943要求設計。

4.2 試驗條件

對玻纖濾材做多次通過試驗，試驗參數如下：

（1）試驗流量1 L/min；

（2）試驗用油YH-10；

（3）被試濾材有效過濾面積100 cm2；

（4）注入污染物的濃度10mg/L；

（5） 最終壓降 200 kPa；

（6）污染物為ISO 12103-A3所規定的中級試驗灰。

4.3 計算公式

試驗所用的計算公式都是按照ISO 16889的有關公式演變而來的。其中，濾材的納污量Cr為：

式中qi——注入污染液平均流量，L/min；

Gi——單位體積污染液中顆粒含量，mg/L；tf——達到最終壓力差所需的時間，min。

未被攔截的試驗灰質量Mia（g）為：

式中Vf——試驗結束時，注入系統油液體積的

測量值，L；

G80——在濾材達極限壓降的80%時，試驗

油箱中污染液的顆粒含量，mg/L；

qd——試驗系統下游物料取樣流量，L/min；

Gb——試驗系統上游重量污染度平均值

（污染物中顆粒含量），mg/L；

qu——試驗系統上游物料取樣流量，L/min。

4.4 過濾比的測試

所謂過濾比，即過濾前單位流體中大于某一尺寸顆粒的數量與過濾后單位流體中大于某一尺寸顆粒數量之比，用β表示。過濾比的計算如下所述。

加入污染顆粒之前系統中殘留污染顆粒數量在試驗條件規定的范圍內時，

式中A——過濾前單位流體中顆粒總數 （大于某尺寸顆粒）;

B——過濾后單位流體中顆粒總數 （大于某尺寸顆粒）。

本文的有關過濾比測試數據系按上述公式計算，并由試驗臺控制軟件自動生成計算結果。

試驗臺控制界面如圖8所示。

圖8 濾材多次通過試驗臺控制界面

5 結語

隨著過濾技術的不斷發展，目前制約中國過濾器產業的真正瓶頸，正是國內缺少過濾行業相關的檢測標準及檢測設備。只有通過各大濾材及過濾器生產廠家的重視及通力合作，盡快推動相關行業檢測標準的出臺，才能進一步提高國內過濾器生產制造水平，才能早日實現中國過濾器產業與國際接軌，這對中國民族過濾器工業的發展有著至關重要的作用。

[1]戴天翼.過濾器——設計、制造和使用[M].北京：化學工業出版社，2009.

[2]戴天翼.液壓過濾器過濾精度標稱的現狀與發展 [J].液壓與氣動，1995(4)：3-6.

[3]ISO 16889：1999.液壓傳動—過濾器—測定過濾特性的多次通過法 [S].

TQ 05

2010-12-13)

*王海剛，男，1982年11月生，助理工程師。新鄉市，453002。