GB/T 30176-2013 液体过滤用过滤器 性能测试方法

　　ICS 73. 120 J 77

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 30176—2013

　　液体过滤用过滤器 性能测试方法

　　Filter forliquid filtration—Performancemeasurementmethods

　　2013-12-17发布 2014-10-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 30176—2013

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件发布机构不承担识别这些专利的责任 。

　　本标准由中国机械工业联合会提出 。

　　本标准由全国分离机械标准化技术委员会(SAC/TC92)归 口 。

　　本标准主要起草单位 :上海化工研究院 、天津大学 、合肥通用机械研究院 、飞潮(无锡)过滤技术有限公司 、厦门厦迪亚斯环保技术有限公司 、四川高精净化设备有限公司 、新乡市平原工业滤器有限公司 、航空工业过滤与分离机械质检中心 。

　　本标准起 草 人 : 都 丽 红 、王 士 勇 、许 莉 、张 德 友 、杜 立 鹏 、周 进 、朱 企 新 、秦 望 峰 、关 太 平 、王 建 宇 、孙瑞林 。

　　Ⅰ

　　GB/T 30176—2013

　　液体过滤用过滤器 性能测试方法

　　1 范围

　　本标准规定了液体过滤用过滤器(以下简称过滤器)的主要过滤性能(压降-通量性能 、截留精度 、透水率与透水阻力 、再生性能 、视在纳污量等)及与过滤器过滤性能相关的机械物理性能(耐压试验 、密封检测 、焊缝无损检测 、噪声测试等)的试验方法 。

　　本标准适用于液体(不包括油类)过滤用过滤器性能试验方法 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB 150. 4 压力容器 第 4部分 :制造 、检验和验收

　　GB/T 4774 过滤与分离 名词术语

　　GB/T 10894 分离机械 噪声测试方法

　　GB/T 18853 液压传动过滤器 评定滤芯过滤性能的多次通过方法

　　GJB 420B 航空工作液固体污染度分级

　　NB/T 47003. 1 钢制焊接常压容器

　　TSG R0004 固定式压力容器安全技术监察规程

　　3 术语和定义

　　GB/T 4774界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　液体通量 liquid flux

　　在规定压差和温度为 25℃条件下 ,试验液通过被测试过滤器 ,单位时间 、单位过滤面积上透过试验液的体积称为液体通量 。 常温条件下 ,可将渗透液的体积换算至 25 ℃条件下的体积 ,作为液体通量 。

　　3.2

　　额定流量 filterrated flow rate

　　液体过滤器内的流体在规定压差和 25℃条件下的流量值 ,通常等于过滤器的液体通量与过滤器的有效过滤面积的乘积 。

　　3.3

　　过滤元件 filterelement

　　以过滤介质及相关零件组成的部件称为过滤元件 。

　　3.4

　　压降 pressuredrop

　　在规定的流体流通条件下被测试过滤器上游 、下游的压差值 。等于通过过滤器筒体与过滤元件的压力损失之和 。

　　1

　　GB/T 30176—2013

　　3.5

　　截留粒径 detained particlesize

　　过滤元件对某一规定粒径粒子的截留率达到 90% ,称该粒径为过滤元件的截留粒径 。 3.6

　　过滤比(阝比值) filtering ratio

　　过滤器上游料液单位体积内所含某一粒径段(或大于某一给定尺寸)的颗粒数与经过滤器后所得滤液单位体积内所含该粒径段(或大于同一尺寸)的颗粒数之比 。

　　3.7

　　视在纳污量 contaminantmassinjected

　　向试验系统添加试验粉末 , 当被测试过滤元件压降达到极限压差值时 ,所添加试验粉末的总质量为视在纳污量 。

　　4 过滤器过滤性能测试内容及方法

　　4. 1 一般要求

　　4. 1. 1 测试用通用仪器、仪表精度要求

　　所有测试用仪器 、仪表应计量合格 ,在有效期内 。精度应符合表 1 的规定 。

　　表 1 测试用通用仪器、仪表精度要求

　　名称

　　精度

　　真空表

　　1. 6级

　　压力表

　　1. 6级

　　流量计

　　±2. 5%

　　差压计

　　1. 6级

　　4. 1.2 试验装置

　　液体过滤器过滤性能测试系统如图 1所示 。

　　4.2 压降-通量性能

　　4.2. 1 方法概述

　　在不同的压差和常温条件下 ,使试验液通过被测试过滤器 ,测量过滤器的液体通量 。

　　4.2.2 试验步骤

　　4.2.2. 1 在试验液储槽内加入洁净水 ,打开阀门 2,关闭阀门 4,8, 9, 11,启动泵 3。 打开阀门 4,8,清洗系统 。

　　4.2.2.2 待系统清洗干净 ,关闭阀门 8,打开阀门 9,使系统内洁净水通过不装过滤元件的过滤器 7。

　　2

　　GB/T 30176—2013

　　说明 :

　　1 — 试验液储槽 ;

　　2 — 试验液储槽底阀 ;

　　3 — 泵 ;

　　4 — 回路阀 ;

　　5 — 压力表 ;

　　6 — 差压计 ;

　　7 — 过滤器 ;

　　8 — 取样及排放阀 ;

　　9 — 回路阀 ;

　　10— 流量计 ;

　　11— 节流阀 ;

　　12— 搅拌器 ;

　　13— 固相添加装置 ;

　　14— 固相添加装置出口阀 。

　　图 1 液体过滤器过滤性能测试系统

　　4.2.2.3 调节节流阀 11,使得通过过滤器的流量达到过滤元件的额定值 ,记录过滤器前后的压差和流量 。按合适的相等增量加大流量 ,流量测点应不少于 4点 , 同时记录各流量测点相对应的过滤器筒体的压降 。

　　4.2.2.4 从 4. 2. 2. 3被测过滤元件的额定值按 4. 2. 2. 3 测定的流量测点逐渐减少流量 ,记录各流量测点相对应的过滤器筒体的压降 ,计算各流量点的平均压降 Δp1 。

　　4.2.2.5 将被测过滤元件装入过滤器筒体 , 按 4. 2. 2. 3,4. 2. 2. 4测得相应的流量点测量的压降 ,并分别求得对应流量点平均压降 Δp2 。

　　4.2.3 数据处理

　　4.2.3. 1 计算过滤元件压降 Δp:

　　Δp= Δp2 - Δp1 …………………………( 1 )

　　式中 :

　　Δp2— 试验用过滤器总压降 ,单位为兆帕斯卡(MPa) ;

　　Δp1— 试验用过滤器筒体的压降 , 单位为兆帕斯卡(MPa) ;

　　Δp — 试验用过滤元件的压降 , 单位为兆帕斯卡(MPa) 。

　　3

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　　4.2.3.2 根据试验测定的压降和流量 , 过滤元件的通量等于流量除以过滤面积 ,得到压降和通量的关系 ,绘制压降-通量曲线 。

　　4.2.3.3 针对任意过滤器 ,可以用不安装过滤元件的实际过滤器按 4. 2. 2. 3 和 4. 2. 2. 4 测定压降-流量曲线 ;再根据过滤元件的压降-通量曲线算出该过滤器的额定流量 。

　　4.3 截留精度

　　4.3. 1 方法概述

　　过滤器的截留精度由过滤元件最大透过粒径 、β 比值或截留粒径表示 ,使用单次通过法测定 ; 如实际工艺要求符合多次通过过程的 ,则可采用多次通过法测定 。

　　4.3.2 单次通过法

　　4.3.2. 1 试验装置与仪器设备

　　过滤元件单次通过法截留性能测试系统见图 2。配套的专用仪器设备有光阻式自动颗粒计数器 。

　　4.3.2.2 试验粒子和试验液准备

　　采用标准粒子 ,粒径分布变异系数控制在 5%以内 。用洁净水将适量的具有一定粒径分布范围的标准粒子配制为试验液 。

　　说明 :

　　1 — 空压机 ;

　　2 — 缓冲罐 ;

　　3 — 空气过滤器 ;

　　4 — 稳压调节阀 ;

　　5 — 放空阀 ;

　　6 — 压力表 ;

　　7 — 搅拌器 ;

　　8 — 给料槽 ;

　　9 — 进料阀 ;

　　10— 过滤器 ;

　　11— 排液阀 ;

　　12— 滤液罐 。

　　图 2 截留性能测试系统

　　4

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　　4.3.2.3 实验环境

　　环境温度为常温 ,相对湿度不大于 70% ,空气保持洁净 。

　　4.3.2.4 试验步骤

　　a) 系统经洁净水清洗到固体污染度应符合 GJB 420B 中规定的 4级要求 ;

　　b) 将被测过滤元件装入过滤器 10 内 ;

　　c) 将试验液放入给料槽 8 中 ,打开阀门 9,使适量的试验液进入过滤器 10,关闭阀门 9;

　　d) 启动空压机 1,调节阀门 4,使过滤器内的压力达到指定值 ,打开阀门 11,使试验液在规定压差下通过过滤元件 ;

　　e) 过滤一定时间后 ,关闭空压机 1、关闭阀门 4 和阀门 11;

　　f) 取滤前 、滤后的液样 ,用光阻式自动颗粒计数器分别测定其不同粒径颗粒的颗粒数 ;

　　g) 卸下过滤元件试样 ,用洁净水彻底清洗整个管路系统 。

　　4.3.2.5 数据处理

　　滤液中最大粒子的直径即为过滤元件的最大透过粒径 。

　　过滤元件对某种粒径颗粒的截留率按式(2)计算 :

　　Ri …………………………( 2 )

　　式中 :

　　Ri — 某种粒径的截留率 , % ;

　　Npi — 单位体积滤液中该粒径颗粒的个数 ,单位为个每升(个 ·L-1) ;

　　Nbi — 单位体积试验液中该粒径颗粒的个数 ,单位为个每升(个 ·L-1) 。

　　截留率达到 90%的颗粒粒径就是截留粒径 。

　　过滤元件的过滤比(β比值)按式(3)计算 :

　　…………………………( 3 )

　　式中 :

　　βi — 某个粒径段的 β比值 ,量纲为 1;

　　N'pi— 单位体积滤液中某个粒径段(或大于某个粒径)的颗粒个数 ,单位为个每升(个 ·L-1) ;

　　N'bi— 单位体积试验液中某个粒径段(或大于某个粒径)的颗粒个数 ,单位为个每升(个 ·L-1) 。

　　4.3.3 多次通过法

　　多次通过法按 GB/T 18853执行 。

　　4.4 透水率与透水阻力

　　4.4. 1 方法概述

　　保持过滤元件试样进水侧为恒压 ,在一定压差作用下测量透水通量 , 即可获得透水率 。过滤元件试样的透水阻力可以由测得的透水率 、过滤元件试样两侧压差 、试验温度下水的黏度计算得出 。

　　4.4.2 试验系统

　　4.4.2. 1 试验装置

　　采用液体过滤器过滤性能测试系统(见图 1)测定过滤元件透水率与透水阻力 。

　　5

　　GB/T 30176—2013

　　4.4.2.2 试验用液体

　　试验应采用洁净水 。

　　4.4.3 试验步骤

　　a) 系统经洁净水清洗到固体污染度符合 GJB 420B 中规定的 4级要求 ;

　　b) 在试验液储槽中加入洁净水 ,将被测过滤元件装入过滤器 7,调节阀门 4、9、11,使过滤元件两侧保持指定的压差进行透水试验 ,记录透水通量 ;

　　c) 计算透水率 。

　　4.4.4 数据处理

　　可用式(4)计算对应的透水率 :

　　Qsi …………………………( 4 )

　　式中 :

　　Qsi— 试样在某定压差下的透水率 ,单位为立方米每平方米每秒(m3 · m- 2 · s-1) ;

　　Vi — 试样在某定压差下的透水通量 ,单位为立方米每秒(m3 · s-1) ;

　　A — 过滤元件试样的透水面积 ,单位为平方米(m2 ) 。

　　平均透水率计算见式(5) :

　　Qs …………………………( 5 )

　　式中 :

　　Qs — 平均透水率 ,单位为立方米每平方米每秒(m3 · m- 2 · s-1) ;

　　n — 重复测定次数 。

　　透水阻力计算见式(6) :

　　Rms …………………………( 6 )

　　式中 :

　　Rms— 过滤元件试样阻力 ,单位为每米(m-1) ;

　　Δps— 过滤元件试样两侧压差 ,单位为帕斯卡(Pa) ;

　　μ — 试验温度下水的黏度 ,单位为帕斯卡秒(Pa · s) 。

　　4.5 再生性能

　　4.5. 1 方法概述

　　对一定浓度的悬浮物料进行滤饼过滤 ,形成滤饼后再卸饼 ,卸饼后对过滤元件进行洗涤 、再生 , 然后用洁净水在液体过滤器性能测试系统(见图 1) 上进行透水率测定(参照 4. 4) ,再计算绝对再生效率 、相对再生效率和实际再生效率 。对于管状过滤元件也可采用过滤元件试样进行试验 。

　　4.5.2 过滤元件试样制备

　　若是平板型过滤元件 ,可采取一定尺寸的滤布或平板试样进行测试 ;若是折叠过滤元件 ,可裁取 一定尺寸折叠前的平面滤材作为试样 ;若是烧结类刚性过滤元件 ,则需按烧结该过滤元件的配方和烧结工艺制作所需尺寸的平板试样 。

　　4.5.3 试验用液体

　　试验应取实际工况用的物料 ;透水试验应采用洁净水 。

　　6

　　GB/T 30176—2013

　　4.5.4 试验步骤

　　4.5.4. 1 对 3个清洁过滤元件试样进行透水性能测定 ,计算出每个试样的透水率和平均透水率 , 以此作为比较再生后的效果的基准(详见 4. 4) , 以清洁过滤元件试样透水率测试的压差为再生后过滤元件透水率测试的压差 。

　　4.5.4.2 选择的过滤元件试样 , 用实际工况用的物料进行过滤试验 。对于滤饼过滤 ,形成一定厚度滤饼 ,过滤结束后尽量模拟实际生产中的卸饼方式卸除滤饼 ; 对于深层过滤 , 过滤压差达到额定值 , 过滤结束 。

　　4.5.4.3 对滤饼过滤 ,一定压力下 ,用小喷头均匀喷洒清洗过滤元件试样进行再生 ;对深层过滤 ,可采用一定浓度酸 、碱 、高温或超声波等合适的方法进行洗涤再生 。

　　4.5.4.4 在该清洁过滤元件试样透水率测试压差下 ,测定再生后过滤元件试样的透水性能(详见 4. 4) ,再计算出绝对再生效率和相对再生效率 。

　　4.5.4.5 重复以上加压过滤 、卸饼 、再生及再生后透水性能测试等各步骤 , 当相对再生效率连续 3 次满足(100±10) %时 ,停止试验 。

　　4.5.5 数据处理

　　第 i次再生后的绝对再生效率按式(7)或式(8)计算 。

　　…………………………( 7 )

　　式中 :

　　ηji — 第 i次再生后的绝对再生效率 , % ;

　　Rmso — 清洁过滤元件试样的透水阻力 ,单位为每米(m-1) ;

　　Rmsi — 第 i次再生后过滤元件试样的透水阻力 ,单位为每米(m-1) 。

　　…………………………( 8 )

　　式中 :

　　Qso — 清洁过滤元件试样的透水率 ,单位为立方米每平方米每秒(m3 · m- 2 · s-1) ;

　　Qsi— 第 i次再生后过滤元件试样的透水率 ,单位为立方米每平方米每秒(m3 · m- 2 · s-1) 。

　　第 i次再生后的相对再生效率按式(9)或式(10)计算 。

　　…………………………( 9 )

　　式中 :

　　ηxi — 第 i次再生后的相对再生效率 , % ;

　　Rmsi- 1 — 第 i-1次再生后过滤元件试样的透水阻力 ,单位为每米(m-1) 。

　　…………………………( 10 )

　　式中 :

　　Qsi- 1— 第 i- 1 次 再 生 后 过 滤 元 件 试 样 的 透 水 率 , 单 位 为 立 方 米 每 秒 每 平 方 米 ( m3 · m- 2 · s-1) 。

　　当连续 3次的相对再生效率均在(100±10) %范围内时 ,则过滤元件试样的实际绝对再生效率 η按式(11)计算 。

　　…………………………( 11 )

　　式中 :

　　η — 实际绝对再生效率 , % ;

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　　GB/T 30176—2013

　　ηji — 第 i次再生后过滤元件试样的绝对再生效率 , % ;

　　ηji+1 — 第 i+1次再生后过滤元件试样的绝对再生效率 , % ;

　　ηji+2 — 第 i+2次再生后过滤元件试样的绝对再生效率 , % 。

　　取 3个试样的绝对再生效率和相对再生效率的算术平均值 ,分别作为该过滤元件试样针对特定物料的绝对再生效率和相对再生效率 。

　　4.6 视在纳污量

　　4.6. 1 方法概述

　　当试验液以额定流量通过被测试过滤元件时 ,按一定速率向过滤器上游添加试验粉末 ,直至过滤元件达到规定的极限压差值时停止试验 ,计算试验粉尘的累计添加量 。

　　4.6.2 试验液

　　试验液应为常温下的洁净水 。

　　4.6.3 试验粉末

　　空气滤清器精细试验粉末(ACFTD) 。

　　4.6.4 试验步骤

　　a) 视在纳污量试验可在液体过滤器过滤性能测试系统(见图 1)上进行 。在试验液储槽 1 内加入洁净水 ,打开阀门 2,关闭阀 4,8,9,11,启动泵 3。打开阀门 4,8,清洗系统 。

　　b) 关闭阀门 8,打开阀门 9,11,用节流阀 11调整试验系统流量至额定值 ,测量被试过滤器壳体压差 。关闭试验系统 。

　　c) 将被试测试过滤元件装入过滤器壳体内 。启动试验系统 ,调整试验系统流量至额定值 。

　　d) 按一定速率向被测试过滤器上游添加试验粉尘 ,直至过滤元件压差达到规定的极限压差 。

　　e) 关闭试验系统 ,试验结束 。

　　4.6.5 数据处理

　　被测过滤元件压降达到极限压差值时 , 向试验系统添加试验粉末的总质量按式(12)计算 :

　　Mi …………………………( 12 )

　　式中 :

　　Mi — 视在纳污量 ,单位为克(g) ;

　　Gi — 粉尘添加装置中的平均质量污染度 ,单位为毫克每升(mg/L) ;

　　qi — 平均注入流量 ,单位为升每分钟(L/min) ;

　　tf — 达到最终压差时的实际试验时间 ,单位为分钟(min) 。

　　5 相关的机械物理性能试验内容及方法

　　5. 1 耐压试验

　　5. 1. 1 凡属于压力容器类别的过滤器 ,耐压试验按 TSG R0004、GB 150. 4 中相应条款执行 。

　　5. 1.2 不属于压力容器类别的过滤器 ,水压试验按 NB/T 47003. 1 中相应条款执行 。

　　5.2 密封

　　过滤器的密封性 ,在规定压力试验条件下 ,各部件密封处 、各结合面无泄漏 。各结合面密封性的检

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　　GB/T 30176—2013

　　验可与 5. 1 耐压试验同时进行 。

　　5.3 焊缝无损检测

　　5.3. 1 凡属于压力容器类别的过滤器 ,按 TSG R0004、GB 150. 4 中相应条款执行 。

　　5.3.2 凡不属于压力容器类别的过滤器 ,按 NB/T 47003. 1 中相应条款执行 。

　　5.4 噪声测试

　　噪声的测试应按照 GB/T 10894的规定进行 。

　　9