几种高精度滤材的过滤比、测试方法及其设备

王海刚 李正江 梁 艳 戴天翼

(新乡市东风过滤技术有限公司)

过滤与分离

几种高精度滤材的过滤比、测试方法及其设备

王海刚*李正江 梁 艳 戴天翼

(新乡市东风过滤技术有限公司)

介绍了几种高精度玻纤滤材的测试结果，并进行对比、分析。提出了一种更科学全面的滤材检测方法及相关检测设备。该方法以多次通过为核心，采用在线颗粒计数器为检测元件。还介绍了检测设备的硬件结构、工作原理。

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自从液压技术诞生以来，液压系统的微颗粒污染就成为液压技术发展的大敌。液压过滤器是液压设备中不可缺少的重要液压污染控制附件。近年来，随着液压技术的快速发展，人们对液压过滤器也提出了更高要求。但目前，我国在过滤材料检测方面仍是一个空白，缺少相应的检测标准及检测设备。这已成为制约我国过滤器发展的一个重要瓶颈。国内许多滤材厂家缺少相应的滤材验收标准及高精度的检测设备，不能保证滤材的品质。由于这些原因，国内许多知名企业在过滤器选型时，往往不选用国产过滤器。我们深为我国过滤器产业的现状担忧。

笔者 （戴天翼）结合自身近50年的从业经验，自主研发了 “滤材多次通过试验台”，并制定了相关标准CFS/T 8007—2010《通油过滤材料—多次通过测试方法》（行业标准，待批准）。同时经过对目前国内外过滤材料大量的试验、对比、分析，总结出大量试验数据。现特别针对几种高精度玻纤滤材进行讨论。

1 几种滤材的测试结果

笔者对几家滤材生产厂家三类不同精度 （5 μm、10μm、20μm）的玻纤滤材进行了检测，检测所得的数据如表1和图1～图4所示。从这些检测数据不难看出，这三类玻纤滤材的测试结果差异较大，并且与标称精度相符的滤材非常少，大部分滤材与标称精度相差较多。

表1 几种标称5μm滤材的过滤比β值测试结果对比

我们经过多次试验，还发现同一卷滤材取样位置不同，试验结果也不同，且数据差异较大。例如标称5μm的滤材，同卷测试三个部位其精度分别是13μm、22μm、30μm。这种现象在检测实践中很常见。由此可见，我们所使用的滤材，其标称精度跟实际精度存在较大差异。这种情况直接影响到过滤器滤芯的设计、制造和使用。由于滤材精度的原因，往往最终导致过滤器总成过滤效果降低。

图5所示为笔者对某厂家的同种规格、不同销售地点的滤材所作的检测 （不同颗粒尺寸下的过滤比β值）。从检测结果可以判断：这绝对不是同一种滤材。这个试验结果也是我们在偶然中发现的。对偶然一次的试验数据不能轻易下结论，因此我们反复地对比试验，验证了所作的试验结论准确无误。这就充分说明，目前滤材市场也是鱼龙混杂，存在假冒伪劣商品。

图1几种标称5μm滤材过滤比测试结果

图2几种标称10μm滤材过滤比测试结果

图3几种标称20μm滤材过滤比测试结果

图4几种标称5μm滤材相同压降下的纳污量

图5两种滤材试样过滤比试验曲线

在2002年，笔者 （东风公司董事长戴天翼）在河北工作时，曾看到过国外公司的已经判定为 “不合格”的成卷滤材被运到中国销售，并且这种 “进口”滤材在国内销售还非常好。2007年，我们又发现了类似现象，新乡一家公司购买的 “名优”滤材 （5μm滤材）制成的滤芯运到用户手中，用户使用过程中发现并非5μm滤材，这就给用户造成了严重的损失，这家公司也因此承担了应有的责任。另外，还有一种现象就是：国内有的公司代销国外知名品牌滤材，但却用国内滤材以次充好。用户将滤材拿到新乡检测，于是假滤材原形毕露。

2 分析与思考

看到以上这些检测数据及出现的这些情况，许多过滤器厂家都束手无策。究其原因，正是因为国内目前还没有相关的滤材检测通用标准，也没有专用的滤材检测设备，用户只能按照滤材生产厂家所标称的精度去使用。也正因为如此，一些国内知名的企业才会在过滤器的选型上放弃国产品牌。

如今国内各个行业都在逐步与国际接轨，中国过滤器行业要适应形势的发展，也必须加快与国际过滤器行业接轨的步伐。目前，国内电子行业快速发展，这也为过滤器行业发展带来很大的帮助。例如，颗粒计数器的国产化，大大降低了试验台的成本，同时也使一些企业重新审视其是否使用或生产过滤器。目前，国内已经有几家过滤器公司使用了过滤器成品多次通过试验台，说明国内过滤器厂家和用户对什么是 “好的”过滤器有了新的认识。因此，我们有足够的理由相信：未来几年中，谁先掌握过滤器的检测技术，谁就将首先占据未来中国过滤器市场的主导地位。

3 检测标准

由于目前国内尚缺少相关的滤材检测标准，本文试验所采用的标准是笔者 （戴天翼）结合自身近50年的过滤检测技术经验，自行编制的过滤行业标准：CFS/T 8007—2010 《通油过滤材料—多次通过测试方法》，CFS/T 8002—2010《滤材孔径测试方法》。目前，笔者正致力于相关行业标准的起草编制工作。相信通过不懈的努力，相关的行业标准不久即将问世。

本文所用标准及滤材的检测流程如图6所示。

4 测试设备

4.1 试验台的结构及原理

图6 滤材检测流程

本文所采用的检测设备——滤材多次通过试验台，同样是笔者经过多年对相关标准的反复研究而设计研发的，其结构如图7所示。滤材多次通过试验台是多次 （即连续）通过被试滤材，连续加入污染物并用在线颗粒计数器计数的试验台。它主要由滤材试验系统、污染物注入系统、颗粒计数器及其配套的稀释系统所组成。

图7 滤材多次通过试验台

滤材试验系统主要包括以下部分：

（1）油箱。90°锥底的油箱，回油在油面以下扩散。这种结构油箱能够消除水平底部可能带来的污染物沉淀。

（2）系统用泵。选用在工作压力下对污染物相对不敏感的泵。泵的机构不应改变试验污染物的颗粒尺寸分布。齿轮泵和一些类型的柱塞泵能够达到上述要求。离心泵和步进式容积泵很难满足要求。

（3）净化过滤器。应能够使系统的污染度达到试验方法所要求的程度。采用高纳污容量的过滤器，目的是提高经济效果；同时，采用多个过滤器或大过滤器，使得单位面积的流量较小。

污染物注入系统主要包括以下部分：

（1）油箱。其结构和要求与试验系统相同。由于其容积较大，污染物注入油箱后需采用搅拌装置进行搅拌混合。

（2）泵。选择对磨损泥浆完全不敏感的泵。离心泵和步进式容积泵适用。

（3）净化过滤器。纳污容量是其最重要的考虑因素，其它因素和滤材试验系统相同。

在线颗粒计数器系统及其配套的稀释系统，按ISO 11943要求设计。

4.2 试验条件

对玻纤滤材做多次通过试验，试验参数如下：

（1）试验流量1 L/min；

（2）试验用油YH-10；

（3）被试滤材有效过滤面积100 cm2；

（4）注入污染物的浓度10mg/L；

（5） 最终压降 200 kPa；

（6）污染物为ISO 12103-A3所规定的中级试验灰。

4.3 计算公式

试验所用的计算公式都是按照ISO 16889的有关公式演变而来的。其中，滤材的纳污量Cr为：

式中qi——注入污染液平均流量，L/min；

Gi——单位体积污染液中颗粒含量，mg/L；tf——达到最终压力差所需的时间，min。

未被拦截的试验灰质量Mia（g）为：

式中Vf——试验结束时，注入系统油液体积的

测量值，L；

G80——在滤材达极限压降的80%时，试验

油箱中污染液的颗粒含量，mg/L；

qd——试验系统下游物料取样流量，L/min；

Gb——试验系统上游重量污染度平均值

（污染物中颗粒含量），mg/L；

qu——试验系统上游物料取样流量，L/min。

4.4 过滤比的测试

所谓过滤比，即过滤前单位流体中大于某一尺寸颗粒的数量与过滤后单位流体中大于某一尺寸颗粒数量之比，用β表示。过滤比的计算如下所述。

加入污染颗粒之前系统中残留污染颗粒数量在试验条件规定的范围内时，

式中A——过滤前单位流体中颗粒总数 （大于某尺寸颗粒）;

B——过滤后单位流体中颗粒总数 （大于某尺寸颗粒）。

本文的有关过滤比测试数据系按上述公式计算，并由试验台控制软件自动生成计算结果。

试验台控制界面如图8所示。

图8 滤材多次通过试验台控制界面

5 结语

随着过滤技术的不断发展，目前制约中国过滤器产业的真正瓶颈，正是国内缺少过滤行业相关的检测标准及检测设备。只有通过各大滤材及过滤器生产厂家的重视及通力合作，尽快推动相关行业检测标准的出台，才能进一步提高国内过滤器生产制造水平，才能早日实现中国过滤器产业与国际接轨，这对中国民族过滤器工业的发展有着至关重要的作用。

[1]戴天翼.过滤器——设计、制造和使用[M].北京：化学工业出版社，2009.

[2]戴天翼.液压过滤器过滤精度标称的现状与发展 [J].液压与气动，1995(4)：3-6.

[3]ISO 16889：1999.液压传动—过滤器—测定过滤特性的多次通过法 [S].

TQ 05

2010-12-13)

*王海刚，男，1982年11月生，助理工程师。新乡市，453002。