王海剛 李正江 梁 艷 戴天翼

(新鄉(xiāng)市東風(fēng)過濾技術(shù)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(shè)備

王海剛*李正江 梁 艷 戴天翼

(新鄉(xiāng)市東風(fēng)過濾技術(shù)有限公司)

介紹了幾種高精度玻纖濾材的測試結(jié)果，并進(jìn)行對比、分析。提出了一種更科學(xué)全面的濾材檢測方法及相關(guān)檢測設(shè)備。該方法以多次通過為核心，采用在線顆粒計數(shù)器為檢測元件。還介紹了檢測設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)、工作原理。

濾材 過濾精度 過濾比 濾材通用標(biāo)準(zhǔn) 試驗設(shè)備 過濾

自從液壓技術(shù)誕生以來，液壓系統(tǒng)的微顆粒污染就成為液壓技術(shù)發(fā)展的大敵。液壓過濾器是液壓設(shè)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(shù)的快速發(fā)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(yīng)的檢測標(biāo)準(zhǔn)及檢測設(shè)備。這已成為制約我國過濾器發(fā)展的一個重要瓶頸。國內(nèi)許多濾材廠家缺少相應(yīng)的濾材驗收標(biāo)準(zhǔn)及高精度的檢測設(shè)備，不能保證濾材的品質(zhì)。由于這些原因，國內(nèi)許多知名企業(yè)在過濾器選型時，往往不選用國產(chǎn)過濾器。我們深為我國過濾器產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀擔(dān)憂。

筆者 （戴天翼）結(jié)合自身近50年的從業(yè)經(jīng)驗，自主研發(fā)了 “濾材多次通過試驗臺”，并制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)CFS/T 8007—2010《通油過濾材料—多次通過測試方法》（行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，待批準(zhǔn)）。同時經(jīng)過對目前國內(nèi)外過濾材料大量的試驗、對比、分析，總結(jié)出大量試驗數(shù)據(jù)?，F(xiàn)特別針對幾種高精度玻纖濾材進(jìn)行討論。

1 幾種濾材的測試結(jié)果

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

表1 幾種標(biāo)稱5μm濾材的過濾比β值測試結(jié)果對比

我們經(jīng)過多次試驗，還發(fā)現(xiàn)同一卷濾材取樣位置不同，試驗結(jié)果也不同，且數(shù)據(jù)差異較大。例如標(biāo)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(xiàn)象在檢測實踐中很常見。由此可見，我們所使用的濾材，其標(biāo)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(shè)計、制造和使用。由于濾材精度的原因，往往最終導(dǎo)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(guī)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(jié)果可以判斷：這絕對不是同一種濾材。這個試驗結(jié)果也是我們在偶然中發(fā)現(xiàn)的。對偶然一次的試驗數(shù)據(jù)不能輕易下結(jié)論，因此我們反復(fù)地對比試驗，驗證了所作的試驗結(jié)論準(zhǔn)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(biāo)稱5μm濾材過濾比測試結(jié)果

圖2幾種標(biāo)稱10μm濾材過濾比測試結(jié)果

圖3幾種標(biāo)稱20μm濾材過濾比測試結(jié)果

圖4幾種標(biāo)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(fēng)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(jīng)判定為 “不合格”的成卷濾材被運(yùn)到中國銷售，并且這種 “進(jìn)口”濾材在國內(nèi)銷售還非常好。2007年，我們又發(fā)現(xiàn)了類似現(xiàn)象，新鄉(xiāng)一家公司購買的 “名優(yōu)”濾材 （5μm濾材）制成的濾芯運(yùn)到用戶手中，用戶使用過程中發(fā)現(xiàn)并非5μm濾材，這就給用戶造成了嚴(yán)重的損失，這家公司也因此承擔(dān)了應(yīng)有的責(zé)任。另外，還有一種現(xiàn)象就是：國內(nèi)有的公司代銷國外知名品牌濾材，但卻用國內(nèi)濾材以次充好。用戶將濾材拿到新鄉(xiāng)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(shù)據(jù)及出現(xiàn)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(nèi)目前還沒有相關(guān)的濾材檢測通用標(biāo)準(zhǔn)，也沒有專用的濾材檢測設(shè)備，用戶只能按照濾材生產(chǎn)廠家所標(biāo)稱的精度去使用。也正因為如此，一些國內(nèi)知名的企業(yè)才會在過濾器的選型上放棄國產(chǎn)品牌。

如今國內(nèi)各個行業(yè)都在逐步與國際接軌，中國過濾器行業(yè)要適應(yīng)形勢的發(fā)展，也必須加快與國際過濾器行業(yè)接軌的步伐。目前，國內(nèi)電子行業(yè)快速發(fā)展，這也為過濾器行業(yè)發(fā)展帶來很大的幫助。例如，顆粒計數(shù)器的國產(chǎn)化，大大降低了試驗臺的成本，同時也使一些企業(yè)重新審視其是否使用或生產(chǎn)過濾器。目前，國內(nèi)已經(jīng)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(nèi)過濾器廠家和用戶對什么是 “好的”過濾器有了新的認(rèn)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(shù)，誰就將首先占據(jù)未來中國過濾器市場的主導(dǎo)地位。

3 檢測標(biāo)準(zhǔn)

由于目前國內(nèi)尚缺少相關(guān)的濾材檢測標(biāo)準(zhǔn)，本文試驗所采用的標(biāo)準(zhǔn)是筆者 （戴天翼）結(jié)合自身近50年的過濾檢測技術(shù)經(jīng)驗，自行編制的過濾行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：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(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的起草編制工作。相信通過不懈的努力，相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不久即將問世。

本文所用標(biāo)準(zhǔn)及濾材的檢測流程如圖6所示。

4 測試設(shè)備

4.1 試驗臺的結(jié)構(gòu)及原理

圖6 濾材檢測流程

本文所采用的檢測設(shè)備——濾材多次通過試驗臺，同樣是筆者經(jīng)過多年對相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的反復(fù)研究而設(shè)計研發(fā)的，其結(jié)構(gòu)如圖7所示。濾材多次通過試驗臺是多次 （即連續(xù)）通過被試濾材，連續(xù)加入污染物并用在線顆粒計數(shù)器計數(shù)的試驗臺。它主要由濾材試驗系統(tǒng)、污染物注入系統(tǒng)、顆粒計數(shù)器及其配套的稀釋系統(tǒng)所組成。

圖7 濾材多次通過試驗臺

濾材試驗系統(tǒng)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(kuò)散。這種結(jié)構(gòu)油箱能夠消除水平底部可能帶來的污染物沉淀。

（2）系統(tǒng)用泵。選用在工作壓力下對污染物相對不敏感的泵。泵的機(jī)構(gòu)不應(yīng)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(dá)到上述要求。離心泵和步進(jìn)式容積泵很難滿足要求。

（3）凈化過濾器。應(yīng)能夠使系統(tǒng)的污染度達(dá)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(jīng)濟(jì)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(tǒng)主要包括以下部分：

（1）油箱。其結(jié)構(gòu)和要求與試驗系統(tǒng)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(jìn)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(jìn)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(tǒng)相同。

在線顆粒計數(shù)器系統(tǒng)及其配套的稀釋系統(tǒng)，按ISO 11943要求設(shè)計。

4.2 試驗條件

對玻纖濾材做多次通過試驗，試驗參數(shù)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(guī)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(guān)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(dá)到最終壓力差所需的時間，min。

未被攔截的試驗灰質(zhì)量Mia（g）為：

式中Vf——試驗結(jié)束時，注入系統(tǒng)油液體積的

測量值，L；

G80——在濾材達(dá)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(tǒng)下游物料取樣流量，L/min；

Gb——試驗系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)量與過濾后單位流體中大于某一尺寸顆粒數(shù)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(tǒng)中殘留污染顆粒數(shù)量在試驗條件規(guī)定的范圍內(nèi)時，

式中A——過濾前單位流體中顆?？倲?shù) （大于某尺寸顆粒）;

B——過濾后單位流體中顆粒總數(shù) （大于某尺寸顆粒）。

本文的有關(guān)過濾比測試數(shù)據(jù)系按上述公式計算，并由試驗臺控制軟件自動生成計算結(jié)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(jié)語

隨著過濾技術(shù)的不斷發(fā)展，目前制約中國過濾器產(chǎn)業(yè)的真正瓶頸，正是國內(nèi)缺少過濾行業(yè)相關(guān)的檢測標(biāo)準(zhǔn)及檢測設(shè)備。只有通過各大濾材及過濾器生產(chǎn)廠家的重視及通力合作，盡快推動相關(guān)行業(yè)檢測標(biāo)準(zhǔn)的出臺，才能進(jìn)一步提高國內(nèi)過濾器生產(chǎn)制造水平，才能早日實現(xiàn)中國過濾器產(chǎn)業(yè)與國際接軌，這對中國民族過濾器工業(yè)的發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。

[1]戴天翼.過濾器——設(shè)計、制造和使用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[2]戴天翼.液壓過濾器過濾精度標(biāo)稱的現(xiàn)狀與發(fā)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(xiāng)市，453002。