滤清器多次通过试验台污注系统的研究与改进

李妮妮，梁涛，谭仲毅，张鹏，彭业成

(广州机械科学研究院有限公司，广东广州 510700)

滤清器多次通过试验台污注系统的研究与改进

李妮妮，梁涛，谭仲毅，张鹏，彭业成

(广州机械科学研究院有限公司，广东广州 510700)

滤清器多次通过试验可以更准确地评价产品的滤清性能。滤清器多次通过试验台包括污注系统、滤清器测试系统和在线颗粒计数系统。在ISO 19438-2003和ISO 4548-12∶2000的基础上，对滤清器多次通过试验台的污注系统进行深入研究，在试验的基础上，提出一套改进方案，可有效地提高加污流量稳定性和污染液均匀性。

多次通过试验;污注系统;滤清器检测

滤清器的实际运转过程中，油液携带污染物连续不断地通过滤清器。滤清器多次通过试验即是模拟该工况，在特定试验流量和特定污染物浓度下，让试验油循环通过滤清器，利用颗粒计数器采集滤清器前后端颗粒数，直到滤清器前后压差达到设定的极限压降。滤清器多次通过试验采用在线颗粒计数法，引入过滤比和过滤精度，可以更准确地评价产品的滤清性能。欧Ⅳ标准对滤清器质量要求有所提高，滤清器必须经过多次通过试验合格后方能使用［1］。

目前，国内外大部分企业已采用ISO 19438-2003《内燃机柴油滤清器和汽油滤清器－采用粒子计数法测定滤清器和杂质储存能力》和ISO 4548-12∶2000《内燃机全流式机油滤清器试验方法:第12部分:采用颗粒计数法测定滤清效率和容灰量》等颗粒计数法的滤清器过滤精度检测标准。

滤清器多次通过试验台主要由污注系统、滤清器测试系统和在线颗粒计数系统组成。文中在ISO 19438-2003和ISO 4548-12∶2000基础上，对自主研发

的滤清器多次通过试验台的污注系统进行深入研究，在试验的基础上，探讨其不足之处，提出一套改进方案。改进后的污注系统其加污流量稳定性和污染液均匀性获得提高。

1 滤清器多次通过试验原理及试验方法

1.1 试验原理

滤清器多次通过试验是指在特定试验流量，让试验油携带已知数量污染物循环通过被试滤清器，利用颗粒计数器采集被试滤清器前后端污染物颗粒数，直到滤清器前后压差达到设定的极限压降，以检测被试滤清器性能参数。滤清器多次通过试验包括两个试验项目:过滤效率和容尘量。根据ISO 19438-2003和ISO 4548-12∶2000，滤清器多次通过试验原理如图1［2－3］所示。

图1 滤清器多次通过试验原理图

滤清器多次通过试验台包括污注系统 (图1中A)、滤清器测试系统 (图1中B)和在线颗粒计数系统 (图1中C)。

污注系统。根据一定浓度要求配置污染液，通过高流速循环和不断搅拌使污染液均匀，将配置好的污染液以稳定流量注入到滤清器测试系统。

滤清器测试系统。将配置好的污染液与系统中的洁净油液混合，以恒定试验流量不断循环经过滤清器，检测滤清器前后压差。在试验过程中，要求保持系统油箱液位稳定。

在线颗粒计数系统。实时检测滤清器前后端的污染物颗粒浓度。

1.2 试验方法

污染液注入流量为Qi(不大于0.25 L/min)，试验流量为Q(单位:L/min)，基准上游重量级G(单位:mg/L)。

作为教师，应提高自身的业务水平，积极参与各种培训教育，致力于提高自身的教学水平与综合素质，在教学中不断自我发展，自我完善。

(1)试验前的准备

(2)清洗管道及过滤试验油液。

(3)配置污染液。根据第一步确定的污染物质量，称量粉尘将其加入到油液中，使系统中油液循环直到污染物完全分散。

(4)调整滤清器测试系统油液总体积，使其在数值上等于试验流量 (单位:L/min)的1/2，最低为6 L。

(5)将不带试验滤芯的滤清器壳体安装到滤清器测试系统中，调节系统流量，待流量稳定后，记录滤清器空壳前后端压力差。

(6)将滤芯装在壳体内，再重新安装到滤清器测试系统中，开启循环，调节系统流量，记录滤清器总成压力差，并计算滤芯压力差。开启污注系统，使污染液匀速注入到测试系统中，启动在线颗粒计数系统，测定和记录试验滤芯总成的压力差和前后端的污染物颗粒数。

(7)当滤清器总成压力差达到终止条件时，停止试验。

2 污注系统分析与改进

污注系统根据一定浓度配置污染液，通过高流速循环和不断搅拌使污染液均匀，将配置好的污染液以稳定流量注入到滤清器测试系统。滤清器多次通过试验的关键是要维持注入油液的污染液重量级和保持注入流量的恒定［4］。污染液是否均匀，注入流量是否稳定直接影响到滤清器测试系统上游基准重量级。污染液不均匀将使基准上游重量级达不到设定值，从而影响试验数据。

污注系统需具备以下功能:

(1)自清洗。污注系统需要配置洁净过滤器，可清洁管道和油液。

(2)配置污染液。按一定浓度配置污染液，并能确保污染物均匀分布在油液中。

(3)以稳定流量将污染液注入到滤清器测试系统中。

2.1 污注系统结构分析

污注系统结构见图2。

图2 污注系统原理图

在污注系统油路中串联了两个泵，分别为内循环泵和加污泵。加污泵流量较小，不大于0.25 L/min。而内循环泵流量较大，远大于加污泵流量，以确保加污泵能吸入足够油量，保持流量稳定。另外以较大的流量进行油液循环，可以更快地清洁油液或配置污染液。

这种结构有以下不足之处:

(1)内循环泵处于管道前端，加污泵处于管道后端，加污泵承受较大压力，容易出现漏油现象。

(2)两个泵串联容易造成加污泵吸油口压力不稳定，从而导致管路内部压力脉动、加污流量不稳定，污染液不均匀，影响试验精度。

2.2 污注系统的改进

泵串联结构对泵密封性要求较高，也影响加污流量的稳定性，因此需对其进行改进。另外作者在试验中发现，由于加污流量较小，油箱液位高度对加污流量有影响，因此保持油箱液位高度非常必要。对污注系统进行改进，如图3所示。

图3 改进后污注系统原理图

改进后的污注系统划分为两个子系统，分别为内循环子系统和加污子系统。内循环子系统主要进行循环配置污染液和清洁油液。加污子系统进行加污。两个泵被隔开，分配在两个子系统中，可有效地避免它们之间互相影响，导致压力脉动。增加一个污染液油箱，污染液油箱安装水平高度高于内循环油箱，污染液油箱壁中部开一溢流口，当油箱中液位高于溢流口位置时，油液将从溢流口溢流回到内循环油箱，形成一条新的循环油路，可加快污染液循环速度，同时油箱中液位将保持在溢流口高度。另外污染液油箱容积设计较小，约3～5 L，可进一步加快油液循环速度，防止污染物沉积。这种设计可以提高循环速度、加快污染液配置速度，另外保持试验过程中液位高度不变，从而提高加污流量稳定性和污染液均匀性。

3 改进前后污注系统对比试验分析

假设试验时间为60 min，试验流量为10 L/min，基准上游重量级10 mg/L。

改进前后污注系统使用同样的泵、阀和流量计等元器件。试验中，污染液注入到一空容器中，试验结束后称量污染液注入总体积，以计算平均加污流量。每隔10 min进行采样分析污染液重量级。表1是试验结果对比。

表1 改进前后污注系统加污流量和污染液重量级试验数据

从表2中发现:改进前污注系统的加污流量不稳定，在试验过程中流量有下降趋势，而污染液重量级有较大波动，最大波动20%，注入到滤清器测试系统的平均污染液重量级 (点b)为0.37 mg/L，与设定值偏差7.5%;改进后污注系统加污流量稳定，管道中3个采样点的污染液重量级相近，污染液重量级较为稳定，波动范围在5%以内，证明管道中污染物较为均匀，注入到滤清器测试系统的平均污染液重量级 (点c)为0.39 mg/L，与设定值0.4 mg/L偏差2.5%，比改进前提高5%。

4 结论

研究了滤清器多次通过试验台污注系统，提出一种改进方案，通过对比试验，验证了改进后污注系统可有效地提高加污流量稳定性和污染液均匀性，从而提高了多次通过试验的可靠性。

［1］张津津，杜立鹏.自动颗粒计数技术在滤清器检测中的应用［J］.过滤与分离，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］刘勇，高院安，龙学辉，等.过滤器多次通过试验台的设计［J］.液压与气动，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，硕士，工程师，主要研究方向为汽车零部件检测技术及相磁检测设备。E－mail:lininilnn@sina.com。