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1、10/10/2021,1,谈过滤精度,新乡市绿叶环保机电设备有限公司 2011.5.16 王宏兴,10/10/2021,2,过滤精度是衡量过滤器的首要性能指标： 在过滤器和滤材的技术参数中有二大类,一类是借助于其他物理两单位来测定的.如尺寸规格、耐温、强度、透气度、重量等。但是他们都表达不出过滤器的过滤效果。所以人们用了过滤精度这个独有的参数来评价过滤器的优劣。 过滤器和滤芯是流体净化的重要产品。任何产品都要有衡量它性能的指标。过滤精度是表达过滤器滤芯的首要性能指标。,谈过滤精度,机械零件性能指标，可以用形状、尺寸、误差和表面光洁度，来衡量它的质量指标。电视机用它的分辨率和颜色来衡量它的质量指
2、标。评价过滤器滤芯也要有一种性能指标，用滤后的流体清洁度？不行。相同的过滤器在不同场合使用，流体的清洁度也不一样，相同的场合用不同的过滤器；或者流体上游原始的含污染物不同也会造成清洁度不一样。只能用过滤精度来衡量滤芯的区别。 过滤器的制造商需要它，同时也是非常烦它。因为没有合理统一的测量方法，也没有相应准确标称的滤材。,10/10/2021,4,过滤精度的标称必须要标准化: 在70年代就有德国的过滤技术权威科尔(Cole)，提出当时的液压界的过滤精度标称方法的混乱，要有统一的标准。70年代很多公司都把过滤颗粒的效率定义为过滤精度。即把某尺寸颗粒滤除的效率达到的百分比定义为过滤精度。 过滤效率：
3、 Ex =（NONd）/ NO 100% 式中：NO滤前单位体积内颗粒数量 Nd滤后单位体积内颗粒数量,10/10/2021,5,X-颗粒尺寸 m 过滤效率的百分比也不统一。 70年代中期美国俄克拉马州立大学的费奇 （E.C.Fitch)博士等人,对过滤精度有了新的概念。用过滤比来确定过滤精度。过滤比就是滤前和滤后的颗粒数比值。 X = N0/ Nd 两者的关系式： E X = 1- 1/ 用过滤比不会有100%（小于40m的颗粒是比例过滤器，不是绝对过滤器） 过滤器必须要有自己的标称来反应过滤器的质,10/10/2021,6,量。过滤精度就是反应过滤器控制污染物能力的首要性能指标。 对过滤精
4、度的测量有: 单次通过法（HB5825-96）和多次通过法ISO4572到ISO16889,国标是GB/T18853-2002 单次通过法：过滤元件上游和下游油液单位体积内所含大于某一尺寸颗粒数之比。系统中油液是不循环的，测试时滤层是清洁的没有颗粒的桥接层。 多次通过法：液体是在过滤元件内循环过滤，同时又连续性的注入试验污染物，污染颗粒的,10/10/2021,7,积累形成滤饼，压差增加，过滤比也增大。到额定压力值时值又会下降。用多点的平均表示。这种方法接近表达了液压过滤器的工作状态。PALL公司又把值提到200，现在又提到1000。这里存在着颗粒性质和取值是初期、 、中期和平均为最后值的问题
5、。 单通和多通对同一过滤元件的测量值是不一样的（多通的值高）。 最早是定为： X20的X值是名义过滤精度。 X75的X值是绝对过滤精度。,8,单次通过试验方法(HB5825-96):过滤元件上游油液单位体积内含大于某一确定尺寸的颗粒数与下游油液单位体积内含大于某一确定尺寸的颗粒数之比。 加入系统的试验粉尘（ISO12013-A3）只通过滤元件一次,油液是航空液压油YH-10,在一定的抽取压力下(-500Pa)。将抽取的油样，在效验过的自动颗粒计数器上测量滤层上下游颗粒尺寸的数量来确定20、75、200的颗粒值。即过滤精度。系统油液是不循环的。,10/10/2021,9,多次通过试验方法（ISO
6、16889替代ISO4572）： 模拟过滤器元件在工作中实际状况。即污染物不断的从外界浸入，滤层不断的滤除污染物。而未滤除部分仍在系统内循环过滤。直到压力差达到规定的极限值，同时记录压差随时间的变化。并在规定的时间间隔内同时取样测量值。如 GB/T 18853-2002中的一个测试记录和值的计算过程.可以看出过滤精度的多次通过法是这么一个繁杂的程序。在国际上有多少个试验室是符合条件，就是116厂的污染测试站又做过多少次这样的试验。我们这么多过滤器厂有那一家去做过多次通过试验？,如果5=75，说明对5的颗粒，上下游颗粒数去除掉了75倍的5颗粒。如下表的NAS1638的 12级 5m的颗粒数是10
7、24000个/100ml, 6级 5m的颗粒数是16000个/100ml, 1024000 / 16000=64倍,就是说油液可以提高6个级别，实际不是这样情况。进口的46号油用美国的3m过滤器一个月循环净化只达到 NAS 8级。 这里有过滤器厂的标准不统一问题，即是符合标准的多次通过法，与实际的使用有着很不协调的数据。,10/10/2021,14,即使有一些试验和实际有些差异，其悬殊如此之大,令人迷惑。如果反过来算，流体通过如此之多，过滤比小到了1.0005。过滤器的精度是对过滤器产品性能的描述，但使用中并没有体现出来。目前只能说是一个描述过滤器的重要参数。没有不行，有了又不好确定其值。 美
8、国CUNO公司有一个宣传页.他的0.5m线绕滤比其它的同精度滤芯寿命长500倍。目前的 颗粒计数最高只能测到2.5,0.5怎么得的？ 500倍寿命又是怎么得到的？,30年过去了到现在由于对过滤精度的测试的条件不统一，以及对过滤精度的描述有差异，形成过滤精度的混乱仍然存在。不同厂家标称同一个过滤精度，可实际的过滤精度并不相同。原本让大家知道对污染物的控制能力，然而反让人们迷惑了。 有一个用户提出要5m金属网滤芯，说他的采购价很低，价格连滤网价的1/5都不到。我们怀疑他提的过滤精度不对。拿样件一看是相当于100目的金属网。后来他说这就是5m。对这些上帝用户也不敢反驳。只好把他说的100目的金属网当
9、成5m的过滤器了。,就美国的过滤器厂家也不统一。如美国的坤诺（Cuno）和帕尔（Pall）的过滤精度标称差异就很大。戴天翼高工建议把油过滤器分成 粗滤（冒泡点压力低于800Pa）； 一般滤（冒泡点压力在800-1600Pa）； 精滤（冒泡点压力大于1600Pa）； 不同过滤精度用不同的测试方法。 目前用户给我们提出的是过滤精度，实际要求的是过滤后的清洁度和寿命。 我的看法用冒泡法和滤材透气度或滤芯的流量阻力特性来反应过滤精度更实际和可行。,人们都想有个即反应过滤精度,又能很快设计出一个油滤来的系数。 这个滤材过滤系数 (L/c)只能由不同滤材试验来定。对滤芯的设计来说流体的流量、压力降、粘度和
10、滤材本身的通过能力有关。 滤芯过滤面积 A ： A = （Q） / （p） 式中：Q-流量 L/min -动力粘度P(泊) （1P=0.1 Pa.S 厘泊1CP = 1 P %) (过去是50时粘度,新的规定为40 时粘度) p-压力降 /c -滤材过滤系数(L/c),如果上式中的介质黏度和压差确定之后则: A = （Q） / （p） =(Q/)(/p) = Q/ 例: 某油滤产品(粘度和初始压力降,近于标准态) 流量 Q = 145 L/min 过滤系数= 0.41 L/c (油粘度=32cst 初始压力降p = 8 Kpa) 过滤面积 A = 145 / 0.41 =,目前人们已经认识到了
11、空气滤和液压过滤器的过滤精度概念是不一样的。因为过滤的介质一个是液体,一个是气体。蔡杰蔡博士在空气过滤精度的标称上给大家引导开了一个头，做了一个对照表,被业内人士广泛采用。 空气过滤上都用欧州新的分级G、F、H、U和中国的高、中、初来区分空气滤的性能。不同的区域用不同的测试方法来测定。,10/10/2021,21,10/10/2021,22,就是在空气的过滤标称上仍存在很大差异，他发表了一片文章。 13个单位测量同一个滤材，确得出不同的结果。这说明在过滤行业存在着过滤精度标称的统一问题。不但在中国在世界上也是亟待解决的课题。过滤精度的标称必须要标准化。 对于空气过滤由于应用的位置不同也有不同的
12、清洁度标准，房间净化、机器内的净化、天空环境的净化是不一样的。 粗效过滤：提到的是过滤效率多高，是用SiO2的细粉来测效率的。（G1G4）,中效过滤：提到的是45%、65%、85%、和95%，用比色法测定的。（F5F9） 高效过滤：提出要几个9，99%、999%、9999%，是指用钠焰粒子 （0.30.5),欧州人说钠焰粒子是0.65。还有用DOP法测定的。用户经常说要0.3过滤器。（H10H14） 超高效过滤：用最易穿透粒子（0.10.2)法测定的(U15以上),这类滤芯包括面很广:,中效过滤器主要是袋式滤:,高中效有袋式过滤器还有V形(马鞍滤):,高效过滤器:为箱式的,包括有隔板和无隔板的
13、,以上过滤器的结构都是为在有限的空间内,在保证过滤器的上下游分开的条件下有最大的过滤面积。由于空气的粘度变化不大，空气的粘度变化不大的, (20时0.0001808P,34时0.0001876P)所以在过滤器的设计参数上比较统一。 初效过滤器通道流速 U=0.25 M/S 初效过滤器滤材面速 Um=U/(1-8)也可以说滤材面积是通道面积的1-8倍 中效过滤器通道流速 U=0.25 M/S 中效过滤器滤材面速 Um=U/(20-30)也可以说滤材面积是通道面积的20-30倍,10/10/2021,30,高效过滤器通道流速 U=0.125 M/S 比初效 中效流速小一倍 高效过滤器滤材面速 Um
14、=U/(60-68)也可以说滤材面积是通道面积的60-68倍 机器净化用过滤器: U=0.03-0.035M3/M2.S (1.82.1 M3/M2.min) 除尘排放用过滤器: U=0.04-0.08 M3/M2.S,10/10/2021,31,深度型滤材（depth filtration）,1。深度型滤材是表面型滤材的层串联集合。每一层又是纤维交叉成的多边形 ，这就是多边形滤材的过滤的精度远远小于他们孔径的原因。 纤维交叉成的多边形数量:可以用数学推倒出下式 N = (KL)2/(A) 式中:K-纤维数量 L-纤维平均长度 A-滤材的平面面积 KL也是纤维的总长度,多边形数量N与纤维的总长
15、度的平方 成正比。在同一个面积上多边形数量N越多则孔径越小，纤维 越细形成的多边形数量N也越多。玻璃纤维和化学纤维可以制 成比草、木、棉纤维（1550M）细的多纤维，用于高精度滤材。 多边形围成了空隙,形成了孔径，每层多边形围成孔的 罗列交叉又形成了更小的孔。这些孔很少或者说没有一个 垂直 滤材表面的贯穿孔,这也是深度型滤材的过滤精度远大于孔径的原因之一吧。,10/10/2021,32,2。深度型滤材上下游承受的压力降不同。 上游承受的压力降是最大值，理论上，滤材 下游是承受的压力降等于零的一层。把深度 型滤材看成是多层表面型滤材,则后层就成 为前一层的支承体。实际上下层间的支承是 纤维的桥接
16、，靠粘接剂或焊接点来支承，这 些支承一但遭到破坏深度型滤材的容尘 （也是流体通过的空间）空间就不存在了， 其结果是压力降的急剧上升，滤芯寿命短。 这也是很多制造过滤器失败的原因。 形成压力降的急剧上升原因： a。过滤器的滤芯面积小， 流速高，纤维变形塌陷。 b。滤材的浸渍树脂处理不当，树脂在加热 固化时聚合物链接之间发生交联，这一化学反应用于滤材时 就是我们常说的“固化”交联结果形成一种三维结构。没有固化或固化温度不对都会在滤材工作中出 现问题。（通常160175固化1020分钟） c。滤材浸渍树脂不适应：有的滤材是用水溶性树脂，又没有防水剂，不抗水（应添加硅酮树脂） d。非开放型深度型滤材：
17、前层堵塞后形成大的压力降，使滤层压成一块饼，而过早到达报警压力。,10/10/2021,33,3。正常的滤材应该是前疏后密的开放型滤材，前层拦截了大污染，形成桥接的滤饼并不 影响过滤。后层虽然密度大，此时只剩小颗粒，又是压力低的状态下工作。使整体过滤效率和寿命都为最佳状态。 4。深度型滤材的压力降变化： 流体总是优先通过滤材中孔径最大 的通路，开始会把最大孔径堵上，压力 有一个快速上升的的过程。随后逐渐形 成孔径的均衡状态，在这段时间变化时 压力降变化很小，是过滤器稳定的工作 过程。当滤层空间塞满了污染物时， 滤层成了通路很小的滤饼时压力降会迅 速上升，过滤器的寿命就结束了。 过滤器滤纤维滤材
18、对不同粘度液体的 通过速度是有区别的油和水同时经过 滤材水同过的快油通过的慢,10/10/2021,34,滤材的选用中应该注意: 滤材的材质是那一类,棉、木、草纤维、化学纤维、玻璃纤维、金属丝纤维等。 滤材的类型：表面型、深度型滤材 滤材的过滤精度 滤材的上下游，光面印有条文线，用反了寿命差40% 固化和非固化滤材 耐温是多少度？ 相溶性 耐破、耐折的工艺性如何？ 对流体的通过能力,10/10/2021,35,室内净化用过滤器(进风口要尽量高) 初效过滤器通道流速 U=0.25 M/S 初效过滤器滤材面速 Um=U/(1-8)也可以说滤材面积是通道面积的1-8倍 中效过滤器通道流速 U=0.2
19、5 M/S 中效过滤器滤材面速 Um=U/(20-30)也可以说滤材面积是通道面积的20-30倍 高效过滤器通道流速 U=0.125 M/S 比初效中效流速小一倍 高效过滤器滤材面速 Um=U/(60-68)也可以说滤材面积是通道面积的60-68倍 机器净化用过滤器: U=0.03-0.035 M3/M2.S(1.82.1 M3/M2.min) 除尘排放用过滤器: U=0.04-0.08 M3/M2.S 油滤的设计要靠试验和累积来确定，人们应该注意的是，过滤器的使用环境不同的介质、不同的工作温度要达到要求的清洁度，选择滤材是核心问题。,10/10/2021,36,滤材的布局-波纹式的滤芯,不是
20、有了滤材和设计好的面积就能有好的过滤器。如何设计和安排滤材也是要考虑的问题。把滤材制做成波纹状在有效地空间内有最大的过滤面积和增加滤层的支承能力。 波纹式的滤芯： a。波纹太高受压时会并牙，造成过滤器 面积变小流速过大而失去过滤功能。 用支承网还要有中间的保护衬层， 许多滤材厂家在制造有衬网的滤材。 b。滤芯受力较大时，要在滤层上增加 支承，甚至是很强的支承， 美国Pall公司的滤芯 用了很强的孔板做支承。,10/10/2021,37,c。波纹折叠后滤材纤维断裂，使滤材精度降低。例如国外有名公司的 3m 滤材，冒泡点从5000Pa用手折叠再伸平就成了2800Pa了。这个问题是普遍存在的。可以说
21、所有滤材都存在这样的问题。我们把滤材拿来可以用冒泡试验台去检测。目前已有滤材复合后的有的在生产滤材时就加入了防断的材料，使折后不降精度。 d。波纹内径的间距：过大的间距造成滤芯面积小，过小的间距会造成内径处波纹挤在一起，阻力增大,影响通过流量。对要求有反吹功能的滤芯间距影响更大。有以下数据供参考 油滤 有1830目/吋双层衬网的滤层-2.53mm 有1830目/吋双层衬网并有衬层的滤层-2.83.5mm 有1830目/吋单层衬网的滤层-2.22.5mm 单滤层时-1.72mm 空气滤 高精度空气滤芯单滤层时-2-2.5mm 一般空气滤芯单滤层时-34mm 要求有反吹的空气滤芯-3.5-5.5m
22、m 室内净化的无隔板空气滤-3.1-3.4mm 水滤 高精度折叠水滤芯-1.2-1.4mm,10/10/2021,38,滤材的布局围网式的滤芯,围网式的滤芯：把滤材围在一个支承体上的滤芯。 支撑体是圆筒形孔板，滤材与无孔区接触部分 失去通过面积，在批量生产中的支撑体是波纹管或 钢丝焊接管，这样的支撑体与滤材的接触点是线接 触可以增大使用面积。有时又因为接触点间距离过大， 滤材的受力不好。 支撑体圆筒孔板外加上一层粗丝网，使流体可以经 过粗丝网间隙通过。 聚结滤芯和油气分离滤芯也是用围网式结构，在滤 层间有包装网，这层网除了捆扎包装，还有增加容尘 和流通空间的作用。不可去除。 为了组成有新的机能人们用二种或多种滤材组成复 合型的滤层，这种复合型滤层也有围网式结构， 在层间要考虑围网的组合形式。,10/10/2021,39,结束语：,过滤行业仍然是一个正在发展的行业，新的净化要求，对滤材提出新的要求。我们目前的滤材种类远远满足不了发展的需要。在本文中要说明怎么认识滤材和合理使用滤材，在认识滤材的过程中我们发现滤材的检测标准的不统一。同一种材料在不同滤材厂家出现不同指标，用通俗的话讲是”我们说的不是同一种话”。 新乡市绿叶环保机电 设备有限公司 王宏兴 2011.5.16,