李妮妮，梁濤，譚仲毅，張鵬，彭業(yè)成

(廣州機(jī)械科學(xué)研究院有限公司，廣東廣州 510700)

濾清器多次通過試驗(yàn)臺污注系統(tǒng)的研究與改進(jìn)

李妮妮，梁濤，譚仲毅，張鵬，彭業(yè)成

(廣州機(jī)械科學(xué)研究院有限公司，廣東廣州 510700)

濾清器多次通過試驗(yàn)可以更準(zhǔn)確地評價(jià)產(chǎn)品的濾清性能。濾清器多次通過試驗(yàn)臺包括污注系統(tǒng)、濾清器測試系統(tǒng)和在線顆粒計(jì)數(shù)系統(tǒng)。在ISO 19438-2003和ISO 4548-12∶2000的基礎(chǔ)上，對濾清器多次通過試驗(yàn)臺的污注系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出一套改進(jìn)方案，可有效地提高加污流量穩(wěn)定性和污染液均勻性。

多次通過試驗(yàn);污注系統(tǒng);濾清器檢測

濾清器的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，油液攜帶污染物連續(xù)不斷地通過濾清器。濾清器多次通過試驗(yàn)即是模擬該工況，在特定試驗(yàn)流量和特定污染物濃度下，讓試驗(yàn)油循環(huán)通過濾清器，利用顆粒計(jì)數(shù)器采集濾清器前后端顆粒數(shù)，直到濾清器前后壓差達(dá)到設(shè)定的極限壓降。濾清器多次通過試驗(yàn)采用在線顆粒計(jì)數(shù)法，引入過濾比和過濾精度，可以更準(zhǔn)確地評價(jià)產(chǎn)品的濾清性能。歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)對濾清器質(zhì)量要求有所提高，濾清器必須經(jīng)過多次通過試驗(yàn)合格后方能使用［1］。

目前，國內(nèi)外大部分企業(yè)已采用ISO 19438-2003《內(nèi)燃機(jī)柴油濾清器和汽油濾清器－采用粒子計(jì)數(shù)法測定濾清器和雜質(zhì)儲存能力》和ISO 4548-12∶2000《內(nèi)燃機(jī)全流式機(jī)油濾清器試驗(yàn)方法:第12部分:采用顆粒計(jì)數(shù)法測定濾清效率和容灰量》等顆粒計(jì)數(shù)法的濾清器過濾精度檢測標(biāo)準(zhǔn)。

濾清器多次通過試驗(yàn)臺主要由污注系統(tǒng)、濾清器測試系統(tǒng)和在線顆粒計(jì)數(shù)系統(tǒng)組成。文中在ISO 19438-2003和ISO 4548-12∶2000基礎(chǔ)上，對自主研發(fā)

的濾清器多次通過試驗(yàn)臺的污注系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，探討其不足之處，提出一套改進(jìn)方案。改進(jìn)后的污注系統(tǒng)其加污流量穩(wěn)定性和污染液均勻性獲得提高。

1 濾清器多次通過試驗(yàn)原理及試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)原理

濾清器多次通過試驗(yàn)是指在特定試驗(yàn)流量，讓試驗(yàn)油攜帶已知數(shù)量污染物循環(huán)通過被試濾清器，利用顆粒計(jì)數(shù)器采集被試濾清器前后端污染物顆粒數(shù)，直到濾清器前后壓差達(dá)到設(shè)定的極限壓降，以檢測被試濾清器性能參數(shù)。濾清器多次通過試驗(yàn)包括兩個試驗(yàn)項(xiàng)目:過濾效率和容塵量。根據(jù)ISO 19438-2003和ISO 4548-12∶2000，濾清器多次通過試驗(yàn)原理如圖1［2－3］所示。

圖1 濾清器多次通過試驗(yàn)原理圖

濾清器多次通過試驗(yàn)臺包括污注系統(tǒng) (圖1中A)、濾清器測試系統(tǒng) (圖1中B)和在線顆粒計(jì)數(shù)系統(tǒng) (圖1中C)。

污注系統(tǒng)。根據(jù)一定濃度要求配置污染液，通過高流速循環(huán)和不斷攪拌使污染液均勻，將配置好的污染液以穩(wěn)定流量注入到濾清器測試系統(tǒng)。

濾清器測試系統(tǒng)。將配置好的污染液與系統(tǒng)中的潔凈油液混合，以恒定試驗(yàn)流量不斷循環(huán)經(jīng)過濾清器，檢測濾清器前后壓差。在試驗(yàn)過程中，要求保持系統(tǒng)油箱液位穩(wěn)定。

在線顆粒計(jì)數(shù)系統(tǒng)。實(shí)時檢測濾清器前后端的污染物顆粒濃度。

1.2 試驗(yàn)方法

污染液注入流量為Qi(不大于0.25 L/min)，試驗(yàn)流量為Q(單位:L/min)，基準(zhǔn)上游重量級G(單位:mg/L)。

作為教師，應(yīng)提高自身的業(yè)務(wù)水平，積極參與各種培訓(xùn)教育，致力于提高自身的教學(xué)水平與綜合素質(zhì)，在教學(xué)中不斷自我發(fā)展，自我完善。

(1)試驗(yàn)前的準(zhǔn)備

(2)清洗管道及過濾試驗(yàn)油液。

(3)配置污染液。根據(jù)第一步確定的污染物質(zhì)量，稱量粉塵將其加入到油液中，使系統(tǒng)中油液循環(huán)直到污染物完全分散。

(4)調(diào)整濾清器測試系統(tǒng)油液總體積，使其在數(shù)值上等于試驗(yàn)流量 (單位:L/min)的1/2，最低為6 L。

(5)將不帶試驗(yàn)濾芯的濾清器殼體安裝到濾清器測試系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)系統(tǒng)流量，待流量穩(wěn)定后，記錄濾清器空殼前后端壓力差。

(6)將濾芯裝在殼體內(nèi)，再重新安裝到濾清器測試系統(tǒng)中，開啟循環(huán)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)流量，記錄濾清器總成壓力差，并計(jì)算濾芯壓力差。開啟污注系統(tǒng)，使污染液勻速注入到測試系統(tǒng)中，啟動在線顆粒計(jì)數(shù)系統(tǒng)，測定和記錄試驗(yàn)濾芯總成的壓力差和前后端的污染物顆粒數(shù)。

(7)當(dāng)濾清器總成壓力差達(dá)到終止條件時，停止試驗(yàn)。

2 污注系統(tǒng)分析與改進(jìn)

污注系統(tǒng)根據(jù)一定濃度配置污染液，通過高流速循環(huán)和不斷攪拌使污染液均勻，將配置好的污染液以穩(wěn)定流量注入到濾清器測試系統(tǒng)。濾清器多次通過試驗(yàn)的關(guān)鍵是要維持注入油液的污染液重量級和保持注入流量的恒定［4］。污染液是否均勻，注入流量是否穩(wěn)定直接影響到濾清器測試系統(tǒng)上游基準(zhǔn)重量級。污染液不均勻?qū)⑹够鶞?zhǔn)上游重量級達(dá)不到設(shè)定值，從而影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

污注系統(tǒng)需具備以下功能:

(1)自清洗。污注系統(tǒng)需要配置潔凈過濾器，可清潔管道和油液。

(2)配置污染液。按一定濃度配置污染液，并能確保污染物均勻分布在油液中。

(3)以穩(wěn)定流量將污染液注入到濾清器測試系統(tǒng)中。

2.1 污注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

污注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 污注系統(tǒng)原理圖

在污注系統(tǒng)油路中串聯(lián)了兩個泵，分別為內(nèi)循環(huán)泵和加污泵。加污泵流量較小，不大于0.25 L/min。而內(nèi)循環(huán)泵流量較大，遠(yuǎn)大于加污泵流量，以確保加污泵能吸入足夠油量，保持流量穩(wěn)定。另外以較大的流量進(jìn)行油液循環(huán)，可以更快地清潔油液或配置污染液。

這種結(jié)構(gòu)有以下不足之處:

(1)內(nèi)循環(huán)泵處于管道前端，加污泵處于管道后端，加污泵承受較大壓力，容易出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。

(2)兩個泵串聯(lián)容易造成加污泵吸油口壓力不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致管路內(nèi)部壓力脈動、加污流量不穩(wěn)定，污染液不均勻，影響試驗(yàn)精度。

2.2 污注系統(tǒng)的改進(jìn)

泵串聯(lián)結(jié)構(gòu)對泵密封性要求較高，也影響加污流量的穩(wěn)定性，因此需對其進(jìn)行改進(jìn)。另外作者在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，由于加污流量較小，油箱液位高度對加污流量有影響，因此保持油箱液位高度非常必要。對污注系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，如圖3所示。

圖3 改進(jìn)后污注系統(tǒng)原理圖

改進(jìn)后的污注系統(tǒng)劃分為兩個子系統(tǒng)，分別為內(nèi)循環(huán)子系統(tǒng)和加污子系統(tǒng)。內(nèi)循環(huán)子系統(tǒng)主要進(jìn)行循環(huán)配置污染液和清潔油液。加污子系統(tǒng)進(jìn)行加污。兩個泵被隔開，分配在兩個子系統(tǒng)中，可有效地避免它們之間互相影響，導(dǎo)致壓力脈動。增加一個污染液油箱，污染液油箱安裝水平高度高于內(nèi)循環(huán)油箱，污染液油箱壁中部開一溢流口，當(dāng)油箱中液位高于溢流口位置時，油液將從溢流口溢流回到內(nèi)循環(huán)油箱，形成一條新的循環(huán)油路，可加快污染液循環(huán)速度，同時油箱中液位將保持在溢流口高度。另外污染液油箱容積設(shè)計(jì)較小，約3～5 L，可進(jìn)一步加快油液循環(huán)速度，防止污染物沉積。這種設(shè)計(jì)可以提高循環(huán)速度、加快污染液配置速度，另外保持試驗(yàn)過程中液位高度不變，從而提高加污流量穩(wěn)定性和污染液均勻性。

3 改進(jìn)前后污注系統(tǒng)對比試驗(yàn)分析

假設(shè)試驗(yàn)時間為60 min，試驗(yàn)流量為10 L/min，基準(zhǔn)上游重量級10 mg/L。

改進(jìn)前后污注系統(tǒng)使用同樣的泵、閥和流量計(jì)等元器件。試驗(yàn)中，污染液注入到一空容器中，試驗(yàn)結(jié)束后稱量污染液注入總體積，以計(jì)算平均加污流量。每隔10 min進(jìn)行采樣分析污染液重量級。表1是試驗(yàn)結(jié)果對比。

表1 改進(jìn)前后污注系統(tǒng)加污流量和污染液重量級試驗(yàn)數(shù)據(jù)

從表2中發(fā)現(xiàn):改進(jìn)前污注系統(tǒng)的加污流量不穩(wěn)定，在試驗(yàn)過程中流量有下降趨勢，而污染液重量級有較大波動，最大波動20%，注入到濾清器測試系統(tǒng)的平均污染液重量級 (點(diǎn)b)為0.37 mg/L，與設(shè)定值偏差7.5%;改進(jìn)后污注系統(tǒng)加污流量穩(wěn)定，管道中3個采樣點(diǎn)的污染液重量級相近，污染液重量級較為穩(wěn)定，波動范圍在5%以內(nèi)，證明管道中污染物較為均勻，注入到濾清器測試系統(tǒng)的平均污染液重量級 (點(diǎn)c)為0.39 mg/L，與設(shè)定值0.4 mg/L偏差2.5%，比改進(jìn)前提高5%。

4 結(jié)論

研究了濾清器多次通過試驗(yàn)臺污注系統(tǒng)，提出一種改進(jìn)方案，通過對比試驗(yàn)，驗(yàn)證了改進(jìn)后污注系統(tǒng)可有效地提高加污流量穩(wěn)定性和污染液均勻性，從而提高了多次通過試驗(yàn)的可靠性。

［1］張津津，杜立鵬.自動顆粒計(jì)數(shù)技術(shù)在濾清器檢測中的應(yīng)用［J］.過濾與分離，2008，18(2):37 －41.

［2］ISO 19438-2003 Diesel Fuel and Petrol Filters for Internal Combustion Engines-Filtration Efficiency using Particle Counting and Contaminant Retention Capacity［S］.

［3］ISO 4548-12∶2000 Methods of Testfor Full-fow Lubricating Oil Filters for Internal Combustion Engines-Part 12∶Filtration Efficiency Using Particle Counting，and Contaminant Retention Capacity［S］.

［4］劉勇，高院安，龍學(xué)輝，等.過濾器多次通過試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)［J］.液壓與氣動，2006(10):69－71.

Study and Im provement of Contam inant Injection System of Filter Multi-pass Testing Bench

LINini，LIANG Tao，TAN Zhongyi，ZHANG Peng，PENG Yecheng
(Guangzhou Mechanical Engineering Research Institute Co.，Ltd.，Guangzhou Guangdong 510700，China)

Filtermulti-pass test canmore accurately evaluate the performance of filter.Filtermulti-pass testbench includes contaminant injection system，filter test system and online particle counting system.Based on ISO 19438-2003 standard and ISO 4548-12∶2000 standard，the contaminant injection system was studied，an improved solution was put forward based on experiments.The improved contaminant injection system can effectively improve the stability of the inject flow rate and pollution uniformity.

Multi-pass testing;Contaminant injection system;Filter testing

TH138.8+1

B

1001－3881(2014)10－108－3

10.3969/j.issn.1001 －3881.2014.10.033

2012－10－19

李妮妮 (1984—)，女，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)槠嚵悴考z測技術(shù)及相磁檢測設(shè)備。E－mail:lininilnn@sina.com。