不同粒徑分布的粉塵對濾清器過濾比與納污容量的影響分析

馬鵬杰

(航空工業過濾產品質量監督檢測中心，河南新鄉 453019)

不同粒徑分布的粉塵對濾清器過濾比與納污容量的影響分析

馬鵬杰

(航空工業過濾產品質量監督檢測中心，河南新鄉 453019)

按照多次通過試驗標準濾清器的試驗條件通常是固定的，而在濾清器實際使用過程中，顆粒的種類、粒徑分布等因素都是不確定的。分別使用ISO FTD與ISO MTD試驗粉塵對兩組同型號濾清器進行對比試驗，以探究不同粉塵對濾清器納污容量的影響，并進一步分析原因。

試驗粉塵；納污容量；對比分析

0　引言

評價一款過濾器壽命長短的重要參數就是納污容量。不同過濾器所使用的環境往往不一樣，而在不同的流體系統中，顆粒的種類、粒徑分布也是不同的。不同的粉塵是否會對納污容量產生影響，具體能有多大的影響，而不同粉塵影響濾清器納污容量的更本質原因是什么？文中采用兩款性能穩定的濾清器(分別編號G款、H款)，分別使用ISO FTD(ISO 12103-1,A2 FINE TEST DUST，A2試驗粉塵)和ISO MTD(ISO 12103-1,A3 MEDIUM TEST DUST，A3試驗粉塵)進行對比試驗，通過數據進一步分析上述問題。

1　試驗條件

試驗中分別采用粒徑分布不同的A2、A3粉塵，其余試驗條件、步驟均采用ISO 16889:2008作為試驗標準。為得到可信的試驗結果，保持試驗設備相同、試驗人員相同、試驗參數相同，在對比試驗中保證試驗粉塵為唯一變量。

G款濾清器主要試驗條件：

(1)試驗流量：136.3 L/min；

(2)試驗介質：YH-15；

(3)介質黏度：15 mm2/s；

(4)濾芯極限壓差：0.62 MPa；

(5)上游基本質量污染度：2 mg/L；

(6)污注流量：0.25 L/min。

H款濾清器主要試驗條件：

(1)試驗流量：10.6 L/min；

(2)試驗介質：YH-15；

(3)介質黏度：15 mm2/s；

(4)濾芯極限壓差：0.22 MPa；

(5)上游基本質量污染度：3 mg/L；

(6)污注流量：0.05 L/min。

2　試驗數據

2.1G款濾清器納污容量數據

(1)G款ISO FTD(A2粉)組

G款A2粉組時間對應壓差見圖1。

A2粉組粉塵注入質量計算公式mA2如下：

試驗系統殘留污染物分析結果(用0.8 μm的微孔濾膜進行收集)見表1。

納污容量：

m1=mA2-m殘=3.61 g

表1　G款A2粉納污容量分析

(2)G款ISO MTD(A3粉)組

G款A3粉組時間對應壓差見圖2。

A3粉組粉塵注入質量mA3計算公式如下：

式中：γ為平均注入質量污染度；

q為注入流量平均值；

t′為時間。

試驗系統殘留污染物分析結果(用0.8 μm的微孔濾膜進行收集)見表2。

納污容量:

表2　G款A3粉納污容量分析

2.2H款濾清器納污容量數據

(1)H款ISO FTD(A2粉)組

H款A2粉組時間對應壓差如圖3所示。

式中：γ為平均注入質量污染度；

q1為注入流量平均值；

t′為時間。

試驗系統殘留污染物分析結果(用0.8 μm的微孔濾膜進行收集)見表3。

納污容量：

表3　H款A2粉納污容量分析

(2)H款ISO MTD(A3粉)組

H款A3粉組時間對應壓差如圖4所示。

式中：γ為平均注入質量污染度；

q′為注入流量平均值；

t為時間。

試驗系統殘留污染物分析結果(用0.8 μm的微孔濾膜進行收集)見表4。

納污容量：

表4　H款A3粉納污容量分析

3　對比分析

對比上述兩組數據，得出在相同試驗條件下兩組不同的濾清器對A2粉的納污能力均小于對A3粉的納污能力。而濾清器對A2粉的過濾比β與對A3粉的過濾比β′基本相同。在G、H款濾清器過濾精度足夠的情況下(對于10 μm的顆粒，β>60)，對于同一款濾清器而言，它在過濾效率、納污容量等方面的參數應該是相對穩定的，故進一步分析A2、A3兩種粉塵的本質區別。此次試驗所使用的A2、A3試驗粉塵均為PTI公司生產，其化學成分相同。ISO 12103-1, A2精細試驗粉塵與1993年之前PTI公司生產的 SAE Fine Test Dust 是相同的。ISO 12103-1, A3中級試驗粉塵即是取代ACFTD成為國際主流的試驗粉塵。A2、A3粉的最本質區別在于其粒徑分布，詳見表5。

表5　A2、A3粉粒徑分布表

由表5可看出：A2粉的小顆粒體積多于A3粉，而同體積小顆粒的數量要遠遠大于同體積大顆粒數量。當濾材精度足夠過濾較小顆粒且污染液濃度相同的情況下，A2粉通過濾清器時將會有更多數量的顆粒附著在濾材上。相對大量的小顆粒附著在濾材上比一個大顆粒附著在濾材上對流阻的影響更大，因而過濾器流阻上升速度更快，壽命也會相對較短。另外對于10 μm以上的顆粒，A2的顆粒數更少，β略高于A3的試驗結果，但總體過濾效率差別不大。

4　結論

此次試驗主要是為了探究不同粒徑分布顆粒對于納污容量的影響，A2、A3粉塵較好體現了粒徑分布的差別。由試驗結果可知：在濾清器過濾精度足夠的情況下，如果流體系統中顆粒尺寸變小，可能會降低濾清器的預期使用壽命。因此，根據濾清器具體使用環境，預估可能的粒徑分布，采用相應的試驗標準和試驗粉塵，那么檢測結果將會更加準確。根據結果再改進方法和思路，對于制定完善試驗標準也有一定的指導意義。

【1】ISO 16889:2008液壓傳動過濾器評定濾芯過濾性能的多次通過法[S].

【2】濾清器技術國際標準及先進國家標準選編[M]，2006.

Analysis of Influence of Different Particle Size Distribution Dust on Filter Filtration Ratio and Pollutant Capacity

MA Pengjie

(Aviation Industry Filtration Product Quality Supervision and Test Center,Xinxiang Henan 453019,China)

Test conditions of filter are fixed according to the standard of multi-pass test while sect1icle size distribution is uncertain in actual use of filters. ISO FTD and ISO MTD test dust were used to compare two groups of filters with the same type to analysis influence of different dust on filter pollutant capacity.

Test dust; Pollutant capacity; Compare analysis

2015-05-27

馬鵬杰(1989—)，男，本科，工程師，從事液壓流體污染控制技術和過濾產品的檢測技術工作。E-mail：yywkfb@sina.com。