液压过滤器多次通过试验技术现状与发展.pdf

2 0 1 3年 5月 第 4 l 卷 第 9期 机床与液压 MACHI NE TOOL HYDRAULI CS Ma v 2 01 3 Vo 1 ． 41 No ． 9 DO I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 3 ． 0 9 ． 0 4 8 液压过滤器多次通过试验技术现状与发展 杜 立鹏 航空工业过滤产品质量监督检测 中心 新乡 ，河南新 乡4 5 3 0 1 9 摘要介绍多次通过试验技术在液压过滤器过滤性能评定中的应用。阐述多次通过试验原理及试验方法。介绍我国目 前正在使用的液压过滤器多次通过试验标准及一般试验程序。并简要分析了多次通过试验技术的变化和发展趋势。 关键词液压；过滤器；过滤性能；多次通过试验 中图分类号T P 2 7 1 ． 3 1 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 3 91 7 6 3 Cu r r e n t S i t u a t i o n a n d De v e l o p me n t o f M u l t i - p a s s Te s t Te c h n o l o g y o f Hy d r a u l i c Fi l t e r s DU L i p e n g A v i a t i o n I n d u s t r y F i l t r a t i o n P r o d u c t Q u a l i t y S u p e r v i s i o n a n d T e s t C e n t e r X i n X i a n g ， X i n x i a n g H e n a n 4 5 3 0 1 9 。C h i n a Ab s t r a c t I n t r o d u c e t h e a p p l i c a t i o n o f mu l t i - p a s s t e s t t e c h n o l o g y i n t h e d e t e r mi n a t i o n o f fi l t r a t i o n p e rf o rm a n c e o f h y d r a u l i c fi l t e r s W a S i n t r o d u c e d ．T h e t h e o r y a n d me t h o d o n mu l t i - p a s s t e s t w e r e e x p o u n d e d ．T h e c u r r e n t mu l t i p a s s t e s t s t a n d a r d s a n d g e n e r a l t e s t p r o - c e d u r e b e i n g u s e d i n o u r c o u n t r y we r e i n t r o d u c e d ．Mo r e o v e r t h e t e c h n i c a l c h a n g e s a n d d e v e l o p me n t t e n d e n c y o f t h e mu l t i - p a s s t e s t t e c h n o l o g y a r e a n aly z e d i n b r i e f ． Ke y wo r d s Hy d r a u l i c ；F i l t e r ；F i l t r a t i o n p e rf o rm a n c e ；Mu h i - p a s s t e s t 液压过滤器用于控制液压系统中循环 的污染颗 粒数量 ，以满足系统的污染等级要求。为了评定过 滤器产品的性能及对产品质量进行控制，需要采用 相应的试验方法对其进行试验评估，多次通过试验 方法是 目前了解液压过滤器过滤性能最直接、最有 效的一种方法 ，为液压过滤器的设计应用提供了有 效依据。近年来 ，随着产品主体和系统设计以及用 户对性能精确度的需求逐步提高，国际上先进的试 验技术快速发展，带来了试验方法的不断改进，其 发展趋势是 试验条件更加贴近产品使用工况，采 用数据仿真、计算机模拟技术 ；数据采集更加贴近 真实 ，实 现在线检测 。 1 多次通过试验技术 1 ． 1试验 原理 多次通过试验法模拟过滤器在液压系统中的实 际 工作状况，污染物不断地从外界侵入并在内部产生， 过滤器不断滤除其中部分污染物 ，而未被滤除的部分 在系统内循环并多次通过过滤器。多次通过试验系统 主要由过滤器试验系统、污染物注入系统和在线颗粒 计数系统等分系统组成。其工作原理如图1 所示。试 验时，在稳定流量下 ，经试验油箱连续向试验系统注 入污染物 ，监测被试过滤器两端的压降，并按照一定 的取样间隔，从过滤器的上、下游取样点取样，进行 颗粒计数分析 ，统计颗粒数量，直至被试滤芯压降达 到规定的极限压降时试验结束。通过对试验数据的分 析与计算，得出被试滤芯的过滤 比、压降流量特性和 纳污容量等过滤性能参数。 4 l 一油箱2 一泵3 一被试过滤器4 一在线颗粒计数系统5 一调节阀 6 一净 化过滤器卜 流 量计8 一热交换器9 ～温度传感 器l O 一取样 阙 n一压降指示器1 2 一压力表 图 1 多次通过试验系统原理图 1 ． 2试验 方法 目前，国内液压行业常用的多次通过试验标准包 括 I S O 4 5 7 2 、I S O 1 6 8 8 9和 G B ／ T 1 8 8 5 3 。其中，I S O 1 6 8 8 9是 I S O 4 5 7 2的技术修订版，国际上已经废止 了 I S O 4 5 7 2 ，但由于历史原因，国内有些厂家仍在继续 使用 I S O 4 5 7 2 ；G B ／ T 1 8 8 5 3是对 I S O 1 6 6 8 9等同采标 转化而来的 。 按照标准要求 ，在进行正式试验前 ，这些子系统 收稿日期2 0 1 2 0 5一 o 3 作者简介杜立鹏 1 9 7 9 一 ，男，工程师，主要从事流体过滤净化测控技术的研究工作。Em a i l y y w k f b 1 6 3 ． c o rn。 第 9期 杜立鹏液压过滤器多次通过试验技术现状与发展 1 7 7 应按照相应的标准进行校准或验证 ，以保证它们达到 规定的使用要求。 正式试验前 ，按照标准程序要求 ，完成试验准 备工作 ，然后采用多次通过试验法来检测被试过滤 器的过 滤性能 。试 验准 备 和正 式试 验程 序 如 图 2所 示 。 检 查被 试滤 芯 的结 构完 整性 污注 系 统准 备 净化并检查系统本底清洁度 安 装过 滤器 壳 体 稳 定 系统 流 量和 温度 记录 被 试过 滤器 空 壳压 降 颗 粒计 数器 准 备 安 装被 试 滤芯 测试 并 记录 清 洁滤 芯压 降 从 污注 系 统取 样 试 验准 备 ． ⋯⋯⋯⋯ ⋯⋯⋯⋯ 正 式试 验 旁通 净化 过 滤器 启 动污 注系 统 ，开 始试 验 启动 上 、下游 粒 子计 数 ‘ 到极 限净 压 降 的8 0 ％取 样 达 到 极 限净压 降或 协 议 值 时终止 试验 拆 下 滤 芯 检 查 其 完 好 性 ● 计 算 结果 并 出具报 告 图2 液压过滤器多次通过试验程序图 1 ． 3 在线颗粒计数技术 随着现代科技的发展和测试技术的进步，在线检 测技术 广泛用于 国防 、民用工业各 个领域 ，是保证测 试结果准确性 的一种重要 的手段 。 目前 ，该技术在液 体过滤 系统污染检测 和过滤器性能评定方面也有着相 当成熟 的应用 经验 。如 图3是多次通过试验用在线颗 粒计数 系统原理图。 l 一被试过滤器2 一流量控制器3 一上游传感器4 一下游传感器 5 一 自动颗 粒 计数 器6 一 流量 计7 一 油箱 图3 多次通过试验用在线颗粒计数系统原理图 在线颗粒计 数系统主要 由自动 颗粒计数器 和流量 控制器组成，自动颗粒计数器与流量控制器配合使 用，可对流体系统进行在线颗粒分析。它配备两个遮 光型传感器，用以同时测定过滤器上游和下游液体的 污染 度，并 自动计 算出上、下游颗粒浓 度的 比值 即过滤比 。从过滤器的上游和下游分流一小部分 流量 ，分别流经上、下游传感器，两传感器的输出电 压脉冲信号传输到计数器 ，计数器对上、下游油液的 颗粒浓度 同时进行测定 ，然后计算 出过滤 比。由于在 线颗粒分析是按时间取样 ，要求通 过传感器 的流量稳 定。流量控制器直接连接在系统管路中，用以控制和 调节流经传感器的流量。 在线颗粒计数技术具有 以下优点 1 在线 颗 粒 计数 法 是对 油 液 样 品直 接 测试 ， 不需要对油样进行固体颗粒的收集等处理，具有操作 简便 、计数速度快 等优点。 2 体积和颗粒分布的测试均采用 自动控制 ， 消除人 为误差 ，成功避免 了二次污染 的引入 ，保证了 计数测试的准确性。 3 在线检测具有实时性，能够真实、准确地 反映过滤器的工作状态和参数的变化。 4 对过滤器过滤精度的检测结果准确到了颗 粒的尺寸 ，相较于采用重量 法计算效率 的方法更加科 学准确，使过滤器检测的检测结果更贴近实际工况中 的过滤性能 。 2 多次通过试验技术的变化和发展 随着 国际上先进 试验技术 的不 断提高 ，试验方法 更新速度加快 ，随之颁布相 应的新 的国际标准 ，旧的 标准也在修订 。 目前 ，关于多次通过试验技术 的变化 和发展趋势 主要有 以下几方面 1 系统要求 试验方法的设计原则 ，越来越注重模拟被测产品 的实际工 况 ，如 ，检测 要求 实现 “ 在线 实 时检 测 ” ， 静态性能要求测量 “ 动态性能 ” ，试 验工况 由稳定流 量下测量发展到脉动流量下测量。 对试验系统控制原理要求实现机电一体化的数字 自动控制 ，试验结果的处理采用计算机数据采集与处 理程序 ，对试 验结果处理程序化 ，规范化 。 试 验程序 中增加 了系统验证 准确度 ，通过增 加系统有效 性 验证 程序 ，加 强 了对 系统 的准 确性 要 求，引入了计量的概念，大大提高了试验结果的一致 性和准确度 。 2 参数要求 通 过对 比多次通过试验技术 的发展过程 ，可 以看 出试验参数的变化如表 1 所示。 1 7 8 机床与液压 第 4 l 卷 表 1 参数 要求的发展趋势 过去 现在 采用污染粉尘质量效率来 评价过滤器过滤能力，即 对某种具有标准分布的试 验粉尘 的拦截效率 。 1 过滤 效率 1 一 音 p 间断的取样点数据 系统试验 新提出采用污染颗粒数量 效率来评价过滤器过滤能 力 ，可评价 过滤器 对某 种 粒径的拦截效率。 过龇卢 函数曲线 系统校准 准确度 3 标准试验粉尘 在过去相当长的一段时间里，空气过滤器精细试 验粉 尘 A i r C l e a r e r F i n e T e s t D u s t ，简 称 A C F T D， 被公认为典型液压系统中具有代表性的污染物，是液 压污染控制领域各实验室通用 的标准粉尘 ，这一点也 体现在了I S O标准中，在 I S O 4 5 7 2中作为试验粉尘 用于评定过滤器 的过滤性 能。然 而 ，由于种 种原 因， 这种粉尘已经停止生产。取而代之的是由I S O组织推 出的I S O中级试验粉尘 I S O M e d i u m T e s t D u s t ，简 称 I S O M T D，被 I S O 1 6 8 8 9 采 用为试验粉 尘。由于这 两种粉尘所采用的校准标准不同，为避免混淆，使用 I S O M T D测 得 的 结 果 ，其 粒 径 符 号 后 均 注 明 角 标 “c ” 。试验粉尘 的不 同，以及 由此带来 的校准 方法 的 改变 ，使得采用 I S O 4 5 7 2与 I S O 1 6 8 8 9测得 的过滤器 性能也不相 同。 4 新的试验 方法 在脉动流量下评定液压滤芯的过滤性能，是目前 国际上研究 的一项新课题 ，也是多次通过试验技术发 展的一个新方向。工业液压系统中普遍存在着规律性 的流量脉动 ，工业应用 中的许多实例都表明 ，当滤芯 受 到系统脉动流量条件影响时 ，其过滤能力会严重降 低。那么，如何模拟液压系统的流量脉动，以考察脉 动流量下滤芯过滤性能 的变化规律呢为此 ，国际标 准化组织提出 了一项新 的液压过滤器过滤性能评定方 法 ，并制定 了相应 的标 准草案 I S O ／ C D 2 3 3 6 9 液压 传动过滤器一在脉 动流量条件下评定 滤芯过滤性能 的 多次通过方法 。 该方法在符合一定规律的脉动流量条件下，完成 液压滤芯的多次通过试验程序。为了有效评定流量脉 动对 滤芯过滤 性 能的影 响 ，I S O ／ C D 2 3 3 6 9采 用 了按 矩形波规律周期变化的脉动循环流量进行试验，流量 变化频率为 0 。 l H z ，试验流量周期性地从滤芯额定 流量变化为 额定 流量 的 2 5 ％。试验过 程 中连续 向试 验系统注入污染物，测试滤芯的过滤效率、压降流量 特性 和纳污容量 ，当被试滤芯压 降达 到规定 的极限压 降时试验结 束 。 5 新的试验需求 近年来 ，大纳污能力滤芯的过滤性能检测需求快 速增长。这类 滤芯多用于 内燃机车 、船舶 、滤油车的 油液系统中，相比传统滤芯，具有体积庞大、纳污容 量超大 的特点 ，如果按照原来 的检测 方法进行 试验 ， 试验 时间会十几倍 、几十倍地增加 ，对 人力 、物力 的 损耗巨大 ，且试验成本高、周期长，亟待提出新的试 验方法 ，以有效解决大纳污量滤芯的过滤性能评定问 题 。 滤材 的过滤性能参数对于 了解 滤材基本性能 、指 导新型滤材 的研制至关重要 。然而 ，目前还没有针对 滤材的过滤性能评定标准 ，一般参照液压滤芯的多次 通过方法进行试验评定 。一般情况下 ，相 比于结构完 整的滤芯，滤材具有纳污容量小、极限压降低、污染 耐受度低 、流量疲 劳耐受性差 和抗破裂 性差等特 点 ， 若采用滤芯的多次通过试验条件进行滤材试验 ，会造 成诸 如试验 时间短 、试验 滤材 中途破 裂等异 常现象 ， 导致无法采集有 效试验数 据 ，甚至试验 中止 。因此 ， 为了使试验结果具有可比性，有必要制定滤材的过滤 性能评定方法 ，对滤材的试验流量 、上游基本质量污 染度等试验条件，对滤材的取样面积、装夹位置等技 术 细节作 出统一的规定 和技术要求 。 新型过滤元件也提出了过滤性能评定的要求。金 属橡胶是一种新型 的弹性多孔材料 ，由金属丝经特 殊 制备工艺加工而成，其较高的承载能力 、抗堵塞能力 及节流孔隙随压力连续可调性能是其他多孔材料所无 法 比拟 的 ，这种新型材料 已经开始应用到液压 系统 中 作为过滤元件使用。由于金属橡胶元件的外形和内部 结构特殊，不同于普通滤芯，不能简单套用普通滤芯 的试验方法，如何有效应用多次通过试验技术评定其 过滤性能是一个新的研究课题 。 3结束语 为了适应我 国液压过滤器行业科学和快速发展的 要求，特提出以下几点建议 1 随着先进检测技术的快速发展及检测仪器 的不断更新 ，采 用新 标准 的试 验方 法 势在必 行 同 时 ，老的标准还在使用 ，这就要求用户 一方面在有 关的产品试验报告及宣传品上，应该清楚标明所采用 的试验标准；另一方面，在对 比过滤器的过滤性能 时 ，必须采用 同一 种试 验方 法对得 到 的结果 进行 对 比。 2 根据 目前掌握的信息 ，关于过滤器性能试 验结果准确度问题已经对产品的质量评定、交付和验 收产生不 同程度 的影响 ，为此 ，建议尽快开展专 用测 试设备的校准或联合 比对 ，以便提高设备的准确度和 一 致性 。 下转第 1 7 1页 第9期 孙椰望 等船用复合机床的环境适用性设计分析 1 7 1 庆 重庆大学 ， 2 0 1 1 ． 【 2 2 】 王智明． 数控机床的可靠性评估与不完全预防维修及 其应用[ D] ． 上海 上海交通大学 ， 2 0 1 1 ． 【 2 3 】 唐贤进． 数控机床运行可靠性控制技术研究 [ D ] ． 重 庆 重庆大学， 2 0 1 1 ． 【 2 4 】 刘金超． 基于多体运动学的超重型数控机床精度保持 可靠性研究[ D] ． 秦皇岛 燕山大学 ， 2 0 1 1 ． 【 2 5 】周敏， 张之敬， 金鑫． 基于 自 适应遗传算法的局部可重 配置机床碰撞 检验方法 [ J ] ． 北京理工 大学学报 ， 2 0 1 0， 3 0 4 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