中國過濾材料性能測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀及建標(biāo)工作
文章摘要: 闡述了國內(nèi)外通油過濾材料和空氣過濾器材料的主要性能及其測(cè)試方法。指出我國尚未建立“過濾材料性能測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)”，不利于過濾材料行業(yè)的發(fā)展，建議正視現(xiàn)實(shí)，推動(dòng)該標(biāo)準(zhǔn)的建立，并提出了建標(biāo)原則和具體項(xiàng)目的建議。
關(guān)鍵詞:過濾材料,性能測(cè)試方法,標(biāo)準(zhǔn)中圖分類號(hào):TS107 8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C 文章編號(hào):1004-7093(2007)01-0031-05
過濾材料性能測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)與過濾器的性能測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)不一樣,過濾器性能測(cè)試要滿足其所在的流體系統(tǒng)(或工作位)的特性要求,而過濾材料要在滿足過濾器性能要求的同時(shí),還要滿足過濾器生產(chǎn)過程中的工藝性要求和理化性能要求,以實(shí)現(xiàn)過濾器的較長壽命、良好工藝、可靠的強(qiáng)度和阻截微小尺寸顆粒的高效率。在過濾材料的諸多性能中,有些性能近似過濾器的性能,如“過濾精度”、“納污容量”和“流量阻力”等,但過濾材料畢竟是制造過濾器的“材料”,必須按材料特點(diǎn)去檢測(cè)其性能,這就是所謂“過濾材料性能測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)”;還有—些屬理化性能的項(xiàng)目,如耐折強(qiáng)度、頂破強(qiáng)度、與工作流體的相容性等則是有利于加工工藝、成品質(zhì)量及壽命的相關(guān)規(guī)定。
1 國外通油過濾材料主要性能定義及測(cè)試方法現(xiàn)狀
現(xiàn)代通油過濾器的過濾精度定義都逐漸接受液壓過濾器的過濾特性評(píng)定方法,即對(duì)含有污染顆粒油液的過濾過程,以某尺寸顆粒的濾前與濾后的數(shù)量比值(效率)判定“過濾精度”。此方法稱為“多次通過試驗(yàn)法”。多次通過試驗(yàn)法最初由美國俄克拉何馬州立大學(xué)流體動(dòng)力研究中心費(fèi)奇博士領(lǐng)導(dǎo)開發(fā),后成為美國國家標(biāo)準(zhǔn),1981年被納入國際標(biāo)準(zhǔn),是液壓技術(shù)考核濾芯過濾性能的試驗(yàn)方法?，F(xiàn)在凡工業(yè)用油路系統(tǒng)和工程車輛油液系統(tǒng)使用的濾芯都逐漸釆用該標(biāo)準(zhǔn),過濾材料的性能考核在國外也有釆用?？己朔椒ㄊ?在試驗(yàn)系統(tǒng)按規(guī)定投入試驗(yàn)用粉末,該污染油液通過被試濾芯(或過濾材料)會(huì)在此試驗(yàn)段建立壓差,在幾個(gè)壓差點(diǎn)分別在濾芯前后取樣測(cè)試,測(cè)出濾前和濾后至少6個(gè)不同尺寸的顆粒數(shù)量,再將濾前顆粒數(shù)除以濾后對(duì)應(yīng)尺寸顆粒數(shù)得出過濾比(β)(參照?qǐng)D1)。在建立濾芯壓差過程試驗(yàn)系統(tǒng)污染液中減少的顆粒數(shù)量會(huì)由另一污物注入系統(tǒng)緩慢提供(高濃度污染液)。壓差達(dá)額定值即停止試驗(yàn)。在6個(gè)尺寸顆粒的過濾比β值中,若有達(dá)到75者,則被測(cè)試的濾芯精度值就被確定為該尺寸。多次通過試驗(yàn)法與20世紀(jì)80年代以前的玻璃球試驗(yàn)法不同,是以光學(xué)技術(shù)裝備的自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器直接測(cè)量通過顆粒的尺寸和數(shù)量,最終評(píng)定某尺寸顆粒之過濾比率,並認(rèn)定過濾精度即為指定比率下的尺寸(微米)。早年的玻璃球法在外國過濾材料公司中有意大利Boss公司和比利時(shí)Bekaert公司使用,是借鑒過濾器精度測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)即MIL F 8815D“玻璃微珠通過法”。當(dāng)時(shí)有很多公司使用該標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定過濾器,中國航空標(biāo)準(zhǔn)HB5825、HB6146(航空過濾器通用技術(shù)條件)就明確規(guī)定在最大粒子通過試驗(yàn)中使用F 9、F 13、F 15、F 17和F 19等不同尺寸分布的玻璃微珠粉末,其試驗(yàn)方法均等同于MIL F 8815D。進(jìn)入90年代后,較有名氣的國外過濾材料公司不再使用MIL F4 8815D,而采用ISO4572(1995年改為ISO16889)標(biāo)準(zhǔn),即多次通過試驗(yàn)法。圖1是Bekaert公司在樣本上顯示的多次通過試驗(yàn)的系統(tǒng)線路圖。Lydall和Bekaert公司是國際上率先借鑒過濾器過濾精度評(píng)定法的過濾材料制造公司,把過濾器的主要性能過濾精度定義及評(píng)定法直接和自已生產(chǎn)的過濾材料等同起來,深受過濾器制造廠家歡迎,給新型過濾器設(shè)計(jì)選材和試驗(yàn)定型創(chuàng)造了極大方便並少走不少彎路。
目前國際上過濾材料性能測(cè)試方法並沒有統(tǒng)一的方法標(biāo)準(zhǔn)。單從過濾精度測(cè)試方法就可看出:在Bekaert公司樣本中,孔徑測(cè)試、透氣度測(cè)試及納污容量測(cè)試都注明了測(cè)試方法釆用的標(biāo)準(zhǔn),惟獨(dú)過濾精度一欄未作標(biāo)注,雖說不見從前樣本標(biāo)注的“MIL F 8815D”字樣,但可以認(rèn)為Bekaert公司仍在沿用老方法。Lydall公司與其不同,圖2的多次通過試驗(yàn)臺(tái)一看就知道是專門對(duì)過濾材料進(jìn)行多次通過試驗(yàn)的臺(tái)子。而圖3Bekaert公司的大臺(tái)子不可能用于做過濾材料的過濾精度測(cè)試,那只是用于納污容量測(cè)試,因?yàn)樵撛囼?yàn)要取得過濾材料初始阻力值和加試驗(yàn)灰后阻力值兩參數(shù)。美國Pall公司是世界公認(rèn)的過濾器制造頂級(jí)企業(yè),一貫聲稱所用過濾材料自產(chǎn)自用,肯定有自已的過濾材料性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),自產(chǎn)過濾材料不外賣,其性能測(cè)試方法也不向外公布。該公司曾參與國際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)ISO組織的多起過濾器性能測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)制訂工作,其自用的過濾材料測(cè)試方法也會(huì)十分貼近過濾器,與其他過濾材料生產(chǎn)廠家測(cè)試方法也會(huì)有所區(qū)別。由此可以判斷國外各公司過濾材料性能測(cè)試方法都有各自的標(biāo)準(zhǔn)。
我國通油過濾材料性能測(cè)試方法概況
我國率先對(duì)購買的過濾材料進(jìn)行性能測(cè)試的當(dāng)屬航空過濾器制造業(yè),然而當(dāng)時(shí)卻無測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)。以過濾精度測(cè)試為例,其測(cè)試方法是“示范”式傳教,現(xiàn)已延續(xù)26年之久。目前在溫州黎明液壓機(jī)電廠、新鄉(xiāng)東風(fēng)過濾技術(shù)有限公司也都釆用相似方法,由于各家都無測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn),除基本方法相同之外,由于年代久遠(yuǎn),無根據(jù)的方法改進(jìn),也造成其測(cè)試數(shù)據(jù)的差別。企業(yè)之間沒有統(tǒng)一的測(cè)量儀器的校準(zhǔn)規(guī)則,沒有協(xié)商一致的測(cè)試比對(duì)活動(dòng),也是因沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)制約的結(jié)果。例如過濾精度測(cè)試都釆用單次通過法測(cè)定過濾比β,但在過濾材料取樣面積上差異很大,所取圓形試樣的直徑各不相同;有的釆用多次通過法測(cè)定β值;有的采用單次通過法,不用手工注入污染液而改為系統(tǒng)傳輸污染液且建立微小壓差;有的自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器購買了十幾年向來不計(jì)量、不比對(duì)。以上各種各樣的性能測(cè)試方法造成了同一過濾材料在多家單位測(cè)試時(shí)會(huì)得到各不相同的數(shù)據(jù)。
3 空氣過濾材料主要性能測(cè)試方法概述
空氣過濾材料有三大類型:①控制煙粉塵排放類,包括燃燒煙囪、水泥及卷煙工廠、燃煤電廠及鋼鐵企業(yè)高爐等;②機(jī)器進(jìn)氣系統(tǒng)保護(hù)類,如工程機(jī)械、車輛及空氣壓縮機(jī)等的進(jìn)氣系統(tǒng);③創(chuàng)建潔凈空間類,如潔凈室、防護(hù)面罩及凈化工作臺(tái)等。由于使用要求不同,其性能和測(cè)試方法都不同。早年常用的濾清器其過濾材料性能測(cè)試方法雖然有國外公司因推銷過濾材料而介紹的性能測(cè)試項(xiàng)目,如濾除效率(灰塵濾除重量效率百分比)和DOP氣溶膠顆粒穿透率(0.3μm顆粒穿透百分比)等,但國內(nèi)無一企業(yè)具有測(cè)試能力,加之無標(biāo)準(zhǔn)可循,因而對(duì)外來的測(cè)試方法只能是望洋興嘆。由于車用三濾行業(yè)推薦介紹,美國SAE標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)入國內(nèi),于是有了車用空氣濾清器測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn),如濾除效率。然而對(duì)濾清器產(chǎn)品上游材料之性能測(cè)試仍然是空白。大氣保護(hù)類空氣過濾是近20年國際上新發(fā)展起來的,新型空氣濾清器的性能要求和測(cè)試方法都不同于后兩類。我國近年也對(duì)環(huán)保措施重視起來,但此類濾清器性能測(cè)試和過濾材料測(cè)試均屬空白。在本次過濾材料性能測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)制訂中爭取在煙粉塵排放類空氣過濾材料的測(cè)試技術(shù)水平上一步到位,與國際上過濾材料測(cè)試方法接軌。雖說我國大氣環(huán)境保護(hù)法規(guī)的出臺(tái)時(shí)間落后于其他國家,但若制訂的過濾材料性能測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)是先進(jìn)的,則會(huì)促使優(yōu)質(zhì)濾清器發(fā)展且占據(jù)國內(nèi)市場,因此必須借鑒美國EPA公司FEMA試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和“100個(gè)循環(huán)標(biāo)準(zhǔn)”以及歐洲ETV試驗(yàn)項(xiàng)目。近年三類空氣濾清器的標(biāo)準(zhǔn)中都有“脈沖清灰效果”的性能要求,所以應(yīng)在所有三大類空氣過濾材料上增加該性能的測(cè)試方法?，F(xiàn)在的困難是:由于一直未重視過濾材料性能測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn),國內(nèi)目前見不到美國和歐洲的過濾材料性能測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn),僅靠外商來華產(chǎn)品參展時(shí)的技術(shù)交流及簡要資料介紹不能了解其測(cè)試方法細(xì)節(jié),達(dá)不到與其接軌目的。
4 正視現(xiàn)實(shí),推動(dòng)我國的建標(biāo)工作
綜上所述,我國建立過濾材料性能測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)的必要性日益顯現(xiàn),且已具備一定的條件。
4 1 標(biāo)準(zhǔn)的制訂原則
在過濾材料性能測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)制訂中,可以考慮遵循下列原則:
(1)確定有用的技術(shù)指標(biāo)。采用對(duì)過濾器性能指標(biāo)和過濾芯工藝能夠一致的指標(biāo),例如液壓過濾器要求過濾精度以β表示,在國外有些過濾材料公司已率先使用,應(yīng)在制訂的標(biāo)準(zhǔn)中使用。
(2)沒有用的指標(biāo)不列入標(biāo)準(zhǔn)中。例如,濾紙拉伸強(qiáng)度、耐破度可以用濾紙耐折強(qiáng)度和耐疲勞強(qiáng)度代替;耐酸抗水性可用過濾器指標(biāo)檢測(cè);過濾材料幅寬和面密度可以不列入標(biāo)準(zhǔn)。
(3)測(cè)定方法要有可靠且準(zhǔn)確的依據(jù)。每個(gè)指標(biāo)的測(cè)定方法都要有借鑒的文字依據(jù),或部分釆用或等效釆用,需要有充分理由,而且每項(xiàng)都有驗(yàn)證試驗(yàn)。
(4)兼收并蓄,擴(kuò)大使用方法。根據(jù)已掌握的國外部分過濾材料標(biāo)準(zhǔn),有些指標(biāo)的定義和測(cè)量方法多種多樣(例如透氣度),可以有選擇地確定多個(gè)方法成為標(biāo)準(zhǔn),由使用標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)任意選擇。
(5)創(chuàng)造新測(cè)試方法,給新指標(biāo)下定義。例如,現(xiàn)代新過濾器出現(xiàn)“反沖性能”項(xiàng)目,則對(duì)過濾材料的測(cè)試方法和性能定義一定要遵循過濾器的性能要求,慎重定義,測(cè)試方法須多次反復(fù)驗(yàn)證。
(6)標(biāo)準(zhǔn)要使用方便,符合國情。不要把標(biāo)準(zhǔn)制訂得高不可攀,行文要通俗易懂,用詞準(zhǔn)確不含糊;數(shù)據(jù)整理不煩瑣復(fù)雜;具有簡便的工藝性和可操作性。例如,通油過濾材料“過濾特性”考核用“單次通過法”就非常簡便和實(shí)用。結(jié)合中國的實(shí)際,制訂出等同于國際水平的科學(xué)實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)就是符合國情(例如,將“單次通過法”和“多次通過法”兼收并蓄在標(biāo)準(zhǔn)中)。標(biāo)準(zhǔn)要遵循國家計(jì)量法規(guī),統(tǒng)一詞語。(7)標(biāo)準(zhǔn)只制訂性能測(cè)試方法,不規(guī)定性能指標(biāo)。
4 2 空氣過濾材料和通油過濾材料主要性能項(xiàng)目的確立及測(cè)試方法
建立“過濾材料性能測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)”是一項(xiàng)帶有研究性質(zhì)的工作,是一種資源開發(fā)式工作,但該工作需要細(xì)致入微和反復(fù)驗(yàn)證,以求切合實(shí)際。各類過濾材料有不同的性能要求,已有的測(cè)試方法的成熟程度亦各不相同,因此建標(biāo)工作的難易程度亦有差異。相信過濾材料性能測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)的建立將進(jìn)一步推動(dòng)我國過濾材料的發(fā)展。
