天然气净化用过滤元件性能测定与分析.pdf

◀油气田开发工程▶ 天然气净化用过滤元件性能测定与分析 ∗ 肖 连１ 古自强１ 常 程２ 邵春明１ 姬忠礼２ （１􀆱 中国石油西部管道公司 ２􀆱 中国石油大学 （北京） 机械与储运工程学院） 摘要 在天然气长距离管道输送过程中， 天然气夹带的固态及液态杂质严重影响压缩机组及 管道的可靠运行。 为此， 利用天然气净化用过滤元件性能检测装置对离心压缩机干气密封过滤器 滤芯的性能进行了检测。 检测结果表明， 所建立的检测方法可有效评价过滤元件的气液过滤性能、 气固过滤性能、 耐冲击性能和压溃特性； 滤芯压降变化情况在不同过滤过程中存在明显差别， 气 液过滤中滤芯压降逐渐升高， 最终在稳态阶段保持稳定， 而在气固过滤中， 滤芯压降始终呈增长 趋势； 滤芯气液过滤效率与气固过滤效率之间无对应关系， 现场工况下， 天然气内含有液态杂质 时， 宜选用气液过滤效率作为滤芯过滤性能考核指标； 当滤芯工作压力波动小于 ０􀆱 ５ ＭＰａ 时， 短 暂的气流冲击不会影响滤芯的过滤性能。 研究结果可为滤芯的选用提供试验依据。 关键词 天然气； 滤芯； 过滤； 耐冲击； 压溃； 干气密封 中图分类号 ＴＥ８３２ 文献标识码 Ａ ｄｏｉ １０􀆱 １６０８２／ ｊ􀆱 ｃｎｋｉ􀆱 ｉｓｓｎ􀆱 １００１－４５７８􀆱 ２０１５􀆱 １２􀆱 ０１８ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｔｅｓｔ ｏｆ Ｆｉｌｔｅｒ Ｃａｒｔｒｉｄｇｅ ｆｏｒ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｘｉａｏ Ｌｉａｎ１ Ｇｕ Ｚｉｑｉａｎｇ１ Ｃｈａｎｇ Ｃｈｅｎｇ２ Ｓｈａｏ Ｃｈｕｎｍｉｎｇ１ Ｊｉ Ｚｈｏｎｇｌｉ２ （１􀆱 ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ Ｗｅｓｔ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ Ｃｏｍｐａｎｙ； ２􀆱 Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ （Ｂｅｉｊｉｎｇ） ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｔｈｅ ｌｏｎｇ⁃ｄｉｓｔａｎｃｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ， ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｕ⁃ ｎｉｔｓ ａｎｄ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ ｉｓ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｄｕｓｔｓ ａｎｄ ｄｒｏｐｌｅｔｓ ｅｎｔｒａｉｎｅｄ ｉｎ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ􀆱 Ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｄｒｙ ｓｅａｌ ｇａｓ ｆｉｌｔｅｒ ｃａｒｔｒｉｄｇｅｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｓ ｉｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ􀆱 Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｇａｓ⁃ｌｉｑｕｉｄ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｐｅｒ⁃ ｆｏｒｍａｎｃｅ， ｇａｓ⁃ｓｏｌｉｄ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ， ｉｍｐａｃｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｃａｎ ｂｅ ｅｆｆｅｃ⁃ ｔｉｖｅｌｙ ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ􀆱 Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｒｏｐ ｃａｎ ｂｅ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ􀆱 Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｒｏｐ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｕｎｔｉｌ ｉｔ ｒｅｍａｉｎｓ ｃｏｎｓｔａｎｔ ａｔ ｔｈｅ ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ｇａｓ⁃ｌｉｑｕｉｄｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ􀆱 Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｒｅｍａｉｎｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｇａｓ⁃ｓｏｌｉｄｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ􀆱 Ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｎｏ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｇａｓ⁃ｌｉｑｕｉｄ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｇａｓ⁃ｓｏｌｉｄ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎ⁃ ｃｙ􀆱 Ｗｈｅｎ ｄｒｏｐｌｅｔｓ ａｒｅ ｅｎｔｒａｉｎｅｄ ｉｎ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ ａｔ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ， ｇａｓ⁃ｌｉｑｕｉｄ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｉｓ ｐｒｅｆｅｒａｂｌｅ ｆｏｒ ｂｅｉｎｇ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ􀆱 Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ０􀆱 ５ ＭＰａ， ｔｈｅ ｐｅｒ⁃ ｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｌｔｅｒ ｃａｒｔｒｉｄｇｅｓ ｗｉｌｌ ｎｏｔ ｂｅ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｓｈｏｒｔ ｐｅｒｉｏｄ ａｉｒｆｌｏｗ ｉｍｐａｃｔ􀆱 Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ； ｆｉｌｔｅｒ ｃａｒｔｒｉｄｇｅ； ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ； ｉｍｐａｃｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ； ｃｏｌｌａｐｓｅ； ｄｒｙ ｇａｓ ｓｅａｌ ０ 引 言 在天然气长距离管道输送过程中， 天然气内含 有的固态及液态杂质会对大型压缩机组和计量仪器 等造成损害， 严重影响压缩机组及管道的供气安全 和长周期运行［１－２］。 为除去天然气中夹带的杂质， 长输管线各压气站和分输站中一般通过安装相应的 １８ ２０１５ 年 第 ４３ 卷 第 １２ 期 石 油 机 械 ＣＨＩＮＡ ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ ∗基金项目 国家自然科学基金项目 “天然气净化用气液聚结滤芯过滤分离机理研究” （５１３７６１９６）； 国家科技重大专项 “百亿方级净 化厂安全优质运行技术” （２０１１ＺＸ０５０１７－００５）、 “煤层气除液技术及其装备” （２０１１ＺＸ０５０３９－００１－００３）； 西部管道公司科研项目 “天然气 压缩机组干气密封过滤系统国产化研究与应用” （ＸＧ２２－２０１３－０１０）。 过滤分离设备对天然气进行净化处理。 滤芯作为天 然气过滤分离设备的核心元件， 在高压工况下， 其 是否具有良好的过滤性能、 耐冲击性能和压溃特性 直接决定着天然气的净化效果及滤芯的使用寿命。 因此， 对天然气净化用过滤元件性能试验方法进行 研究具有重要意义。 近年来， 国内外学者多采用粒径计数法测定滤 材过滤性能， 并根据测试结果对过滤性能的影响因 素、 滤材内部液体分布以及过滤模型的建立等方面 进行了相关研究［３－８］。 熊至宜等［９］利用 Ｐａｌａｓ 光学 粒子计数器对聚结滤芯上、 下游气体中气溶胶浓度 进行测定， 研究了滤芯的厚度、 填充密度及放置方 式等因素对滤芯气液过滤性能的影响。 Ａ􀆱 Ｃｈａｒｖｅｔ 等［１０］利用 Ｇｉｍｍ 光学粒子计数器测量了粒径范围 在 ０􀆱 ３～２０􀆱 ０ μｍ 内的颗粒分布情况， 分析了气溶 胶浓度及过滤速度对滤材过滤效率的影响。 Ｈｕａｎｇ 等［１１］利用 ＴＳＩ ３３２１ 空气动力学粒径分析仪及 ＴＳＩ ３９３６ 扫描电迁移粒径仪测量了过滤分离器上、 下 游气溶胶浓度和粒径分布， 从而确定气溶胶粒子透 过率。 Ｕ􀆱 Ｐ􀆱 Ｓｈａｇｕｆｔａ 等［１２］利用 ＴＳＩ ３０８０ 扫描电迁 移粒径仪分析了聚结滤芯排液层分布位置、 排液层 不同材料类型及排液通道角度对气液过滤效果的影 响。 目前， 关于滤芯性能的研究主要集中于滤芯过 滤效率及压降的测定， 而对于实际工业滤芯使用过 程中存在的气流冲击和滤芯压溃等问题研究较少。 笔者利用适用于天然气净化用过滤元件性能检测装 置， 对天然气离心压缩机干气密封过滤器滤芯的气 液过滤性能、 气固过滤性能、 耐冲击性能和压溃特 性进行了检测， 以期为滤芯的性能评价及滤芯选用 提供基础数据和试验依据。 １ 试验装置及方法 １􀆱 １ 滤芯过滤性能试验装置 根据中国、 美国及欧洲相关测试标准［１３－１４］， 建立了全尺寸滤芯过滤性能检测装置， 可对过滤元 件的气固和气液过滤性能进行评价。 试验装置由气 溶胶粒子发生单元、 计量检测单元和流量调节单元 ３ 部分组成， 如图 １ 所示。 在测试过程中将系统温度维持在 ２４～２６ ℃ 范 围内， 相对湿度维持在 （５０～５６）％。 在试验过程 中， 通过控制流量调节阀的开度， 使流经滤芯的气 体体积流量保持恒定。 现以气液过滤为例说明试验 方法 试验采用目前国际测试标准中常用的癸二酸 二辛酯 （ＤＥＨＳ） 作为试验液体， 其密度为 ９１２ ｋｇ／ ｍ３， 动力黏度为 ０􀆱 ０２３ Ｐａｓ， 常温下不易挥 发。 利用德国 ＴＯＰＡＳ 公司生产的 ＳＬＧ－２５０ 气溶胶 发生器产生粒径在 ０􀆱 １～６􀆱 ０ μｍ 范围内的液滴， 与 洁净空气混合后进入过滤器， 由垂直放置的滤芯内 侧向外流动， 经滤芯过滤， 未被过滤下来的液体颗 粒随气流进入过滤器下游， 在滤芯上游和下游处采 用德国 Ｐａｌａｓ 公司生产的 Ｗｅｌａｓ ２０００ 光学粒子计数 器 （ＯＰＣ） 对气体中液滴的浓度及粒径分布等进 行测量。 试验过程中， 金属浮子流量计用于测量气 体流量， 量程为 ０～２０ ｍ３／ ｈ， 精度为 １􀆱 ５ 级。 差压 变送器用于测定滤芯的压降值， 量程为 ０～５０ ｋＰａ， 精度为 ０􀆱 １ 级。 对滤芯进行气固过滤性能检测时， 试验原理和流程等与气液过滤性能测试相同， 仅将 测试介质更换为 ＫＣｌ 固体颗粒， 并配以相应的气溶 胶发生器即可进行测试。 １、 ４高效空气过滤器； ２压力调节阀； ３气溶胶发生器； ５大气压力、 温度和相对湿度测量仪； ６稀 释器；７光学粒子计数器；８待测滤芯；９压力变送器；１０体积流量计；１１流量调节阀；１２真空泵。 图 １ 滤芯过滤性能试验装置 Ｆｉｇ􀆱 １ Ｔｅｓｔ ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ ｆｉｌｔｅｒ ｃａｒｔｒｉｄｇｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ １􀆱 ２ 滤芯耐冲击性能试验装置 在现场过滤器内安装滤芯后或工况压力突然升 高时， 高压气体会对滤芯滤材形成短暂的冲击， 如 果滤材材质较差， 气流冲击将造成滤材破裂， 导致 滤芯失效。 为考察滤芯耐冲击性能， 建立试验装置 如图 ２ 所示。 试验时， 将洁净的压缩空气通入储气 ２８ 石 油 机 械２０１５ 年 第 ４３ 卷 第 １２ 期 罐形成稳定实验气源， 利用调压阀调节气体压力， 而后通过电磁阀快速启闭， 使一定压力下的压缩空 气对滤芯形成瞬时冲击。 试验过程中， 可通过电磁 阀控制系统对电磁阀的开启时间、 开启次数等参数 进行调节。 试验前将滤芯放置于过滤性能试验装置 内， 测定不同过滤气量下滤芯压降情况， 而后在不 同压力下对滤芯进行冲击， 对比滤芯冲击前、 后压 降与气量关系曲线， 如果滤材受冲击而发生破裂， 在相同气量下， 冲击后滤芯压降将明显低于冲击前 压降， 从而可判定滤芯在此冲击压力下发生破损。 如果相同气量下， 冲击前、 后滤芯压降保持稳定， 则说明滤芯可承受此冲击压力。 １储气罐； ２压力表； ３调压阀； ４电磁阀； ５待测滤芯。 图 ２ 滤芯耐冲击性能试验装置 Ｆｉｇ􀆱 ２ Ｔｅｓｔ ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ ｆｉｌｔｅｒ ｃａｒｔｒｉｄｇｅ ｉｍｐａｃｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ １􀆱 ３ 滤芯压溃特性试验装置 滤芯内部均设有金属或塑料骨架用以固定及支撑 滤材。 在滤芯使用过程中， 如果其骨架强度不满足要 求， 将导致滤芯发生变形及破损等现象。 为考察滤芯 骨架压溃强度， 参考 ＧＢ／ Ｔ １４０４１􀆱３ 相关内容， 建立 滤芯压溃特性试验装置， 如图 ３ 所示。 试验采用水 或油等液体作为试验介质， 试验前需对滤芯表面进 行密封处理， 以确保测试液体不会旁通待测滤芯。 试验介质由加液杯内注入， 待装置内部充满试验介 质后， 关闭进液阀。 缓慢旋转摇柄， 使试验装置内 压力缓慢上升， 利用压力表测定压力变化情况， 量 程为 ０～１ ＭＰａ， 精度为 ０􀆱 ４ 级。 当滤芯发生压溃 时， 压力会瞬间降低， 在记录中读取压力峰值即为 滤芯的压溃压力， 从而确定滤芯骨架压溃强度。 １摇柄； ２、 ４进液阀； ３加液杯； ５压力表； ６待测滤芯。 图 ３ 滤芯压溃特性试验装置 Ｆｉｇ􀆱 ３ Ｔｅｓｔ ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ ｆｉｌｔｅｒ ｃａｒｔｒｉｄｇｅ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ 笔者选取 ４ 种不同过滤精度的滤芯， 型号分别 为 Ａ、 Ｂ、 Ｃ 和 Ｄ， 在常温常压下， 对其气液过滤 性能、 气固过滤性能、 耐冲击性能及压溃特性进行 试验。 所有试验用滤芯均为相同尺寸规格， 即滤芯 内径 为 （ ５０􀆱 ０ ０􀆱 １） ｍｍ， 有 效 过 滤 长 度 为 （１０５􀆱 ００􀆱 ２） ｍｍ。 滤芯结构如图 ４ 所示。 图 ４ 滤芯结构 Ｆｉｇ􀆱 ４ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｆｉｌｔｅｒ ｃａｒｔｒｉｄｇｅ ２ 试验结果及分析 ２􀆱 １ 滤芯过滤性能测试 ２􀆱 １􀆱 １ 气固过滤性能 选取不同型号滤芯， 将过滤气量设为 ６􀆱 ０ ｍ３／ ｈ， 此值为实际现场工况下滤芯过滤气量， 同 时保持上游颗粒质量浓度在 （１８０１０） ｍｇ／ ｍ３范 围内对滤芯进行气固过滤性能测试。 图 ５ 为气固过滤过程典型滤芯压降随时间变化 情况。 由图可知， 依据压降变化特征， 整个气固过 滤过程可分为填充阶段 （ＳｔａｇｅⅠ ） 和表面过滤阶段 （ＳｔａｇｅⅡ ）。 在填充阶段， 固体颗粒被纤维拦截， 滤 芯内部孔隙率逐渐减小， 压降缓慢上升。 当滤芯进 气侧表面内孔隙完全被颗粒填充后， 滤材表面形成 粉尘层， 滤芯进入表面过滤阶段， 在此阶段随着颗 粒的不断沉积和粉尘层的增厚， 压降呈指数增长。 图 ５ 气固过滤过程滤芯压降曲线 Ｆｉｇ􀆱 ５ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｒｏｐ ｏｆ ｆｉｌｔｅｒ ｃａｒｔｒｉｄｇｅ ｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔ ｇａｓ⁃ｓｏｌｉｄ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ３８２０１５ 年 第 ４３ 卷 第 １２ 期肖 连等 天然气净化用过滤元件性能测定与分析 图 ６ 为气固过滤滤芯达到终阻力时， 滤芯的过 滤效率曲线。 试验中设置终阻力为３０ ｋＰａ， 当滤芯 压降变化值达到此值时， 测定滤芯上、 下游气体内 颗粒个数及粒径分布， 从而可得到终止条件下滤芯 的过滤效率曲线。 由图可知， 由滤芯 Ａ 至滤芯 Ｄ， 过滤效率逐渐降低， 对粒径 ０􀆱 ３ μｍ 以上的固体颗 粒， 过滤效率均可达到 ９９􀆱 ９９９％， 且可完全除去 ２ μｍ 以上的颗粒。 图 ６ 气固过滤终止时滤芯累积效率曲线 Ｆｉｇ􀆱 ６ Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｆｉｌｔｅｒ ｃａｒｔｒｉｄｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｄ ｏｆ ｇａｓ⁃ｓｏｌｉｄ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ２􀆱 １􀆱 ２ 气液过滤性能 选取不同型号滤芯， 在过滤气量 ６􀆱 ０ ｍ３／ ｈ、 上游液滴质量浓度在 （２００１０） ｍｇ／ ｍ３范围内对 滤芯进行气液过滤性能测试。 图 ７ 为气液过滤过程典型滤芯压降变化情况。 由图可以看出， 依据压降变化特征， 整个过滤过程 分为 ３ 个阶段 润湿阶段 （Ｓｔａｇｅ １）、 非稳态阶段 （Ｓｔａｇｅ ２） 及稳态阶段 （Ｓｔａｇｅ ３）。 润湿阶段与气 固过滤过程的填充阶段较为类似， 液滴被纤维所拦 图 ７ 气液过滤过程滤芯压降曲线 Ｆｉｇ􀆱 ７ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｒｏｐ ｏｆ ｆｉｌｔｅｒ ｃａｒｔｒｉｄｇｅ ｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔ ｇａｓ⁃ｌｉｑｕｉｄ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ 截， 滤芯内部孔隙率逐渐减小， 导致压降不断上 升； 当液体通过量达到一定程度时滤芯进入非稳态 阶段， 在此阶段压降开始迅速上升； 与气固过滤压 降变化相比所不同的是， 气液过滤过程压降最终逐 渐趋于平缓， 直至稳定状态。 由 Ｐ􀆱 Ｃｏｎｔａｌ 等［３］及 Ａ􀆱 Ｃｈａｒｖｅｔ 等［７］研究结果可知， 在稳态阶段滤芯完 全被液滴填充， 进出滤芯的液滴保持动态平衡， 故 滤芯压降在此阶段基本保持稳定。 图 ８ 为气液过滤稳态阶段滤芯过滤效率曲线。 由图可知， 滤芯 Ｃ 过滤效率最高， 而滤芯 Ａ 过滤 效率明显低于其他滤芯， 且由于下游中夹带有较大 液滴， 导致累积效率在粒径 ３～５ μｍ 处出现明显下 降。 与图 ６ 相比可知， 在试验终止条件下， 滤芯气 固过滤效率明显高于气液过滤效率， 且滤芯气固过 滤效率与气液过滤效率之间无对应关系， 滤芯气固 过滤性能的优劣不能直接用于判定其气液过滤 性能。 图 ８ 气液过滤稳态阶段滤芯累积效率曲线 Ｆｉｇ􀆱 ８ Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｆｉｌｔｅｒ ｃａｒｔｒｉｄｇｅ ａｔ ｔｈｅ ｓｔｅａｄｙ ｐｈａｓｅ ｏｆ ｇａｓ⁃ｌｉｑｕｉｄ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ２􀆱 ２ 耐冲击性能 选取滤芯 Ａ 测试滤芯耐冲击性能。 冲击前将 滤芯放置于过滤性能试验装置内， 测定不同过滤气 量下滤芯压降情况。 根据现场实际工作情况， 过滤 器内滤芯工况压力短时间内波动基本不超过 ０􀆱 ５ ＭＰａ， 因此将冲击压力分别设定为０􀆱 ３ 和０􀆱 ５ ＭＰａ， 电磁阀开启时间间隔设为 ５ ｓ， 在 ２ 种压力下分别 对滤芯冲击 ２０ 次， 测试结果如图 ９ 所示。 图 ９ 滤芯耐冲击性能测试结果 Ｆｉｇ􀆱 ９ Ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｆｉｌｔｅｒ ｃａｒｔｒｉｄｇｅ ｉｍｐａｃｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ 由图 ９ 可见， 冲击前、 后滤芯过滤气量与压降 关系曲线基本重合， 冲击后滤材未发生破裂， 滤芯 可承受此冲击压力。 因此， 即使现场过滤器内滤芯 ４８ 石 油 机 械２０１５ 年 第 ４３ 卷 第 １２ 期 工况压力出现突然升高， 高压气体对滤芯造成短暂 的冲击， 也不会影响其过滤性能。 ２􀆱 ３ 压溃特性 选取不同型号滤芯， 试验前在滤芯外侧包裹塑 料薄膜以进行密封， 使试验介质不会直接经滤材进 入滤芯内部而形成旁通， 将处理后的滤芯放置于压 溃特性试验装置内， 测试滤芯骨架压溃强度。 试验 采用纯净水为试验介质。 由试验结果可知， 滤芯达 到压溃压力后， 内部骨架发生不同程度的变形， 且 根据测试结果可得， 滤芯 Ａ 至滤芯 Ｄ 骨架压溃强 度分别为 ３４０、 ６２０、 ７００ 和 ４２０ ｋＰａ。 利用此方法 可简便、 快捷地对滤芯骨架压溃强度进行测定。 ３ 结 论 （１） 建立的天然气净化用过滤元件性能检测 方法， 可有效评价天然气净化用过滤元件的气液过 滤性能、 气固过滤性能、 耐冲击性能和压溃特性， 所得测试结果为过滤元件的设计提供了基础数据。 （２） 滤芯压降变化情况在不同过滤过程中存 在明显差别， 气液过滤过程中滤芯压降逐渐升高， 最终在稳态阶段保持稳定； 气固过滤过程中滤芯压 降则始终呈增长趋势。 （３） 滤芯气固过滤效率与气液过滤效率之间 无对应关系， 滤芯气固过滤性能的优劣不能直接判 定其气液过滤性能， 在相同条件下， 滤芯气固过滤 效率要高于滤芯气液过滤效率， 因此， 如在滤芯使 用工况下， 天然气内含有液态杂质时， 宜选用气液 过滤效率作为滤芯过滤性能考核指标。 （４） 当滤芯工作压力波动小于 ０􀆱 ５ ＭＰａ 时， 短暂的气流冲击不会影响滤芯的过滤性能。 参 考 文 献 ［１］ Ａｚａｄｉ Ｍ， Ｍｏｈｅｂｂｉ Ａ， Ｓｃａｌａ Ｆ， ｅｔ ａｌ􀆱 Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ ｉｎ ｕｒｂａｎ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ Ａ ｃａｓｅ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｃｉｔｙ ｏｆ Ｋｅｒｍａｎ， Ｉｒａｎ ［Ｊ］ 􀆱 Ｆｕｅｌ， ２０１１， ９０ （３） １１６６－１１７１􀆱 ［２］ Ａｚａｄｉ Ｍ， Ｍｏｈｅｂｂｉ Ａ， Ｓｏｌｔａｎｉｎｅｊａｄ Ｓ， ｅｔ ａｌ􀆱 Ａ ｃａｓｅ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｉｎ ａ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ ｕｒｂａｎ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ［Ｊ］ 􀆱 Ｆｕｅｌ Ｐｒｏ⁃ ｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２０１２， ９３ （１） ６５－７２􀆱 ［３］ Ｃｏｎｔａｌ Ｐ， Ｓｉｍａｏ Ｊ， Ｔｈｏｍａｓ Ｄ， ｅｔ ａｌ􀆱 Ｃｌｏｇｇｉｎｇ ｏｆ ｆｉｂｅｒ ｆｉｌｔｅｒｓ ｂｙ ｓｕｂｍｉｃｒｏｎ ｄｒｏｐｌｅｔｓ􀆱 Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ ａｎｄ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ［Ｊ］ 􀆱 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｅｒｏｓｏｌ Ｓｃｉ⁃ ｅｎｃｅ， ２００４， ３５ （２） ２６３－２７８􀆱 ［４］ Ｆｒｉｓｉｎｇ Ｔ， Ｔｈｏｍａｓ Ｄ， Ｂｅｍｅｒ Ｄ， ｅｔ ａｌ􀆱 Ｃｌｏｇｇｉｎｇ ｏｆ ｆｉｂ⁃ ｒｏｕｓ ｆｉｌｔｅｒｓ ｂｙ ｌｉｑｕｉｄ ａｅｒｏｓｏｌ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎｄ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｓｔｕｄｙ ［Ｊ］ 􀆱 Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ， ２００５， ６０ （１０） ２７５１－２７６２􀆱 ［５］ 李柏松， 姬忠礼， 陈洪玉 􀆱 天然气过滤器气液分离 性能的实验研究 ［Ｊ］ 􀆱 天然气工业， ２００７， ２７ （１０） １２３－１２５􀆱 ［６］ 李柏松， 姬忠礼， 冯亮 􀆱 液体粘度和表面张力对滤 材气液过滤性能的影响 ［Ｊ］ 􀆱 化工学报， ２０１０， ６１ （５） １１５０－１１５６􀆱 ［７］ Ｃｈａｒｖｅｔ Ａ， Ｒｏｓｃｏａｔ Ｓ Ｒ， Ｐｅｒａｌｂａ Ｍ， ｅｔ ａｌ􀆱 Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉ⁃ ｏｎ ｏｆ ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ Ｘ⁃ｒａｙ ｈｏｌｏｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｔｏ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒ⁃ ｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ ｌｉｑｕｉｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ ｍｅｄｉｕｍ ｄｕｒｉｎｇ ｌｉｑｕｉｄ ａｅｒｏｓｏｌ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ［Ｊ］ 􀆱 Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ， ２０１１， ６６ （４） ６２４－６３１􀆱 ［８］ 顾丛汇， 吕士武， 李瑞， 等 􀆱 纤维对 ＰＭ２􀆱 ５ 过滤性 能的影响 ［Ｊ］ 􀆱 化工学报， ２０１４， ６５ （６） ２１３７－ ２１４７􀆱 ［９］ 熊至宜， 姬忠礼， 冯亮， 等 􀆱 聚结型滤芯过滤元件 过滤性能影响因素的测定与分析 ［Ｊ］ 􀆱 化工学报， ２０１２， ６３ （６） １７４２－１７４８􀆱 ［１０］ Ｃｈａｒｖｅｔ Ａ， Ｇｏｎｔｈｉｅｒ Ｙ， Ｇｏｎｚｅ Ｅ， ｅｔ ａｌ􀆱 Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ⁃ ａｌ ａｎｄ ｍｏｄｅｌｌｅｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｌｉ⁃ ｑｕｉｄ ａｅｒｏｓｏｌ ｗｉｔｈ ａ ｆｉｂｒｏｕｓ ｍｅｄｉｕｍ ［Ｊ］ 􀆱 Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ， ２０１０， ６５ （５） １８７５－１８８６􀆱 ［１１］ Ｈｕａｎｇ Ｓｈｅｎｇｈｓｉｕ， Ｃｈｅｎ Ｃｈｕｎｗａｎ， Ｃｈａｎｇ Ｃｈｅｎｇｐｉｎｇ， ｅｔ ａｌ􀆱 Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ４􀆱 ５ ｎｍ ｔｏ １０ μｍ ａｅｒｏｓｏｌ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｆｉｂｒｏｕｓ ｆｉｌｔｅｒｓ ［ Ｊ］ 􀆱 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｅｒｏｓｏｌ Ｓｃｉ⁃ ｅｎｃｅ， ２００７， ３８ （７） ７１９－７２７􀆱 ［１２］ Ｓｈａｇｕｆｔａ Ｕ Ｐ， Ｐｒａｓｈａｎｔ Ｓ Ｋ， Ｓａｒｆａｒａｚ Ｕ Ｐ， ｅｔ ａｌ􀆱 Ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ ｃｏａｌｅｓｃｉｎｇ ｆｉｌｔｅｒ ｍｅｄｉａ ａｕｇｍｅｎｔｅｄ ｗｉｔｈ ｐｏｌｙ⁃ ｍｅｒｉｃ ｓｕｂｍｉｃｒｏｎ ｆｉｂｅｒｓ ａｎｄ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｗｉｔｈ ａｎｇｌｅｄ ｄｒａｉｎ⁃ ａｇｅ ｃｈａｎｎｅｌｓ ［Ｊ］ 􀆱 Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈ⁃ ｎｏｌｏｇｙ， ２０１３， １２０ ２３０－２３８􀆱 ［１３］ ＧＢ／ Ｔ ６１６５２００８ 高效空气过滤器性能测试方法效 率和阻力 ［Ｓ］ 􀆱 北京 中国标准出版社， ２００８􀆱 ［１４］ ＥＮ７７９２０１２ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ａｉｒ ｆｉｌｔｅｒ ｆｏｒ ｇｅｎｅｒａｌ ｖｅｎｔｉｌａ⁃ ｔｉｏｎ⁃ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ［Ｓ］ 􀆱 Ｅｎｇｌａｎｄ Ｔｈｅ Ｂｒｉｔｉｓｈ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ， ２０１２􀆱 第一作者简介 肖 连， 高级工程师， 生于 １９７５ 年， １９９８ 年毕业于石油大学 （华东） 计算机专业， 现从事油气 储运工作。 地址（８３００１２）新疆乌鲁木齐市。 Ｅ⁃ｍａｉｌｌｘｉａｏ ＠ ｐｅｔｒｏｃｈｉｎａ􀆱 ｃｏｍ􀆱 ｃｎ。 收稿日期 ２０１５－０５－２９ （本文编辑 刘 锋） ５８２０１５ 年 第 ４３ 卷 第 １２ 期肖 连等 天然气净化用过滤元件性能测定与分析