不同粒径分布的粉尘对滤清器过滤比与纳污容量的影响分析

马鹏杰

(航空工业过滤产品质量监督检测中心，河南新乡 453019)

不同粒径分布的粉尘对滤清器过滤比与纳污容量的影响分析

马鹏杰

(航空工业过滤产品质量监督检测中心，河南新乡 453019)

按照多次通过试验标准滤清器的试验条件通常是固定的，而在滤清器实际使用过程中，颗粒的种类、粒径分布等因素都是不确定的。分别使用ISO FTD与ISO MTD试验粉尘对两组同型号滤清器进行对比试验，以探究不同粉尘对滤清器纳污容量的影响，并进一步分析原因。

试验粉尘；纳污容量；对比分析

0　引言

评价一款过滤器寿命长短的重要参数就是纳污容量。不同过滤器所使用的环境往往不一样，而在不同的流体系统中，颗粒的种类、粒径分布也是不同的。不同的粉尘是否会对纳污容量产生影响，具体能有多大的影响，而不同粉尘影响滤清器纳污容量的更本质原因是什么？文中采用两款性能稳定的滤清器(分别编号G款、H款)，分别使用ISO FTD(ISO 12103-1,A2 FINE TEST DUST，A2试验粉尘)和ISO MTD(ISO 12103-1,A3 MEDIUM TEST DUST，A3试验粉尘)进行对比试验，通过数据进一步分析上述问题。

1　试验条件

试验中分别采用粒径分布不同的A2、A3粉尘，其余试验条件、步骤均采用ISO 16889:2008作为试验标准。为得到可信的试验结果，保持试验设备相同、试验人员相同、试验参数相同，在对比试验中保证试验粉尘为唯一变量。

G款滤清器主要试验条件：

(1)试验流量：136.3 L/min；

(2)试验介质：YH-15；

(3)介质黏度：15 mm2/s；

(4)滤芯极限压差：0.62 MPa；

(5)上游基本质量污染度：2 mg/L；

(6)污注流量：0.25 L/min。

H款滤清器主要试验条件：

(1)试验流量：10.6 L/min；

(2)试验介质：YH-15；

(3)介质黏度：15 mm2/s；

(4)滤芯极限压差：0.22 MPa；

(5)上游基本质量污染度：3 mg/L；

(6)污注流量：0.05 L/min。

2　试验数据

2.1G款滤清器纳污容量数据

(1)G款ISO FTD(A2粉)组

G款A2粉组时间对应压差见图1。

A2粉组粉尘注入质量计算公式mA2如下：

试验系统残留污染物分析结果(用0.8 μm的微孔滤膜进行收集)见表1。

纳污容量：

m1=mA2-m残=3.61 g

表1　G款A2粉纳污容量分析

(2)G款ISO MTD(A3粉)组

G款A3粉组时间对应压差见图2。

A3粉组粉尘注入质量mA3计算公式如下：

式中：γ为平均注入质量污染度；

q为注入流量平均值；

t′为时间。

试验系统残留污染物分析结果(用0.8 μm的微孔滤膜进行收集)见表2。

纳污容量:

表2　G款A3粉纳污容量分析

2.2H款滤清器纳污容量数据

(1)H款ISO FTD(A2粉)组

H款A2粉组时间对应压差如图3所示。

式中：γ为平均注入质量污染度；

q1为注入流量平均值；

t′为时间。

试验系统残留污染物分析结果(用0.8 μm的微孔滤膜进行收集)见表3。

纳污容量：

表3　H款A2粉纳污容量分析

(2)H款ISO MTD(A3粉)组

H款A3粉组时间对应压差如图4所示。

式中：γ为平均注入质量污染度；

q′为注入流量平均值；

t为时间。

试验系统残留污染物分析结果(用0.8 μm的微孔滤膜进行收集)见表4。

纳污容量：

表4　H款A3粉纳污容量分析

3　对比分析

对比上述两组数据，得出在相同试验条件下两组不同的滤清器对A2粉的纳污能力均小于对A3粉的纳污能力。而滤清器对A2粉的过滤比β与对A3粉的过滤比β′基本相同。在G、H款滤清器过滤精度足够的情况下(对于10 μm的颗粒，β>60)，对于同一款滤清器而言，它在过滤效率、纳污容量等方面的参数应该是相对稳定的，故进一步分析A2、A3两种粉尘的本质区别。此次试验所使用的A2、A3试验粉尘均为PTI公司生产，其化学成分相同。ISO 12103-1, A2精细试验粉尘与1993年之前PTI公司生产的 SAE Fine Test Dust 是相同的。ISO 12103-1, A3中级试验粉尘即是取代ACFTD成为国际主流的试验粉尘。A2、A3粉的最本质区别在于其粒径分布，详见表5。

表5　A2、A3粉粒径分布表

由表5可看出：A2粉的小颗粒体积多于A3粉，而同体积小颗粒的数量要远远大于同体积大颗粒数量。当滤材精度足够过滤较小颗粒且污染液浓度相同的情况下，A2粉通过滤清器时将会有更多数量的颗粒附着在滤材上。相对大量的小颗粒附着在滤材上比一个大颗粒附着在滤材上对流阻的影响更大，因而过滤器流阻上升速度更快，寿命也会相对较短。另外对于10 μm以上的颗粒，A2的颗粒数更少，β略高于A3的试验结果，但总体过滤效率差别不大。

4　结论

此次试验主要是为了探究不同粒径分布颗粒对于纳污容量的影响，A2、A3粉尘较好体现了粒径分布的差别。由试验结果可知：在滤清器过滤精度足够的情况下，如果流体系统中颗粒尺寸变小，可能会降低滤清器的预期使用寿命。因此，根据滤清器具体使用环境，预估可能的粒径分布，采用相应的试验标准和试验粉尘，那么检测结果将会更加准确。根据结果再改进方法和思路，对于制定完善试验标准也有一定的指导意义。

【1】ISO 16889:2008液压传动过滤器评定滤芯过滤性能的多次通过法[S].

【2】滤清器技术国际标准及先进国家标准选编[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

马鹏杰(1989—)，男，本科，工程师，从事液压流体污染控制技术和过滤产品的检测技术工作。E-mail：yywkfb@sina.com。