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康明斯发电机组的滤清器质量判别 |
摘要：康明斯设备专家给大家介绍一款大型柴油发电机“奶爸级”管家——全面可视化监控管理的智能系统FleetguardFIT™。有了它，随时掌握柴油发电机滤清器寿命和机油质量状况，有效延长滤清器寿命，创造更大价值！随着IOT物联网技术、AI人工智能、柴油机学习与传感器产业的技术发展，由物联网技术带来的基于真实工况的维保策略（CBM）将取代传统基于固定里程数的保养策略，同时为柴油发电机组提供对设备健康和维护管理更全面、更及时的认知。
一、智能滤清器功能
康明斯弗列加（Fleetguard®）是柴油发电机机过滤行业中的领先品牌，其Fleetguard FIT滤清器监控系统为行业用户提供了用于实时监控机油和滤清器等消耗性零件的解决方案。这种颠覆性的科技通过对设备本身的温度、压力、流体品质等重要参数进行实时监控与分析，实现对设备的健康管理。机油是柴油发电机中必不可少的部分，业内的专家常将机油比作发电机的“血液”，它的重要程度不言而喻。同时，发电机相当一部分的失效模式都会引起机油成分比例的变化（比如：金属磨损、燃油稀释、冷却液稀释等等）甚至在多数情况下，在这些失效模式还没有引起严重的发电机故障的时候，机油的劣化已经先行产生。
FleetguardFIT通过在滤清器前后油路等相应的位置安装智能传感器（滤清器位置如图1所示），探测滤清器本身的“阻力”参数。“阻力”是过滤器重要的物理参数之一，它与柴油发电机的一些运行参数结合起来，能够体现滤清器工作时的实时状态：
① 滤清器工作原理如图2，检查滤纸滤孔的堵塞状态；
② 燃油中杂质含量的初步判断（新滤清器阻力短时间异常升高可能表示油品品质出现问题）；
③ 检查滤清器安装是否恰当。
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图1 柴油机滤清器位置图 |
图2 油水分离器工作原理图 |
二、滤清器的质量判别技巧
本文以空气滤清器举例，结构如图3所示。空滤是三滤里面对机器保护最重要的一个部件，因为机油和燃油的品质是可控的，空气的质量是最不可控的，空气中的杂质是最需要好好过滤的一类。好的空滤一定有几个维度去考察：
1.、实力
空滤行业没有确切的行业参考标准，本文虽然提供一个参考标准，但是综合评价的因素太多太复杂，还需要拆解实验，不适合兄弟们理解。所以我认为空滤厂家的实力是比较重要的，实力差的厂家会虚标一些技术参数，比如80块钱的纳米空滤比比皆是，那我们买了还要去拆开看看吗？所以不要在那些烂厂家上找便宜，基本占不到便宜。
2、技术
目前市面上的空滤，好一些的都用上F9滤材了，更好点的也用上纳米了。这里面有几个技术词：半胶纸、F789、纳米涂层、全细密纤维滤材。现在滤清器几乎都是采用折叠滤纸，以其占地面积小、过滤面积大的特点广泛应用于各行各业除杂过滤、澄清过滤和除菌过滤。随着行业竞争加剧，对产品的要求也越来越高，随之对过滤元件也提出了更高的要求。特别是对折叠滤纸的使用寿命要求更加明确，其示意图如图4所示。
3、滤纸质量
质量好的滤纸与质量差的滤纸，从表面上是差不多的，只有专业的检验设备下验，就能有明显的区别，滤纸质量好坏关系到清器效率，质量好的滤纸所过滤到系统中的杂质、铁屑类、尘土类东西比较多、质量差的滤纸过滤的杂质、铁属类、尘土类东西比较少，起不到保护作用，发动机的相关机件就容易腐损。
4、滤清器的过滤效率
主要由滤清器中使用的滤纸质量好坏决定，滤清器的过滤效率过到96%以上才算合格品，在同一时间、同一地点、不同滤清器的使用效果不一样，明显区别在发动机起动、行驶过程中，对发动机的感觉及发动机尾气烟度大小，发动机在修理当中看到机件磨损有明显区别。
5、滤纸与端盖粘接材料
质量好的滤纸，还需要有品质好的粘合剂，如选择不当，滤清器中的滤纸与上下端盖粘合不牢，使用过程中碰到油易脱落，无粘性，造成短路，起不到过滤作用。
6、生产工艺的保证
从表而看，滤纸下纸之间不能粘连，必须在光照上看到透光，如在光照上看不到透光，滤纸间粘连会影响整个空的流量，寿命短，造成动力不足、无在清理过程不易去掉尘土。好的空滤是滤纸这间不粘连，具有强的透光度，适合发动机组进气标准，使用寿命长，易清理。
对于动力出现明显问题的柴油发电机，Fleetguard FIT的监控警报提供了非常有参考意义的信息。此外，通过安装机油品质传感器，Fleetguard FIT可对发电机机油的工作状态进行实时监控。Fleetguard FIT系统通过先进的传感器和数据分析主动探测失效(滤清器提前堵塞和机油恶化指示)，可以帮助用户减少停机时间;同时，通过早期问题监测，制定更优化的维护计划，延长滤清器寿命，降低TCO (总持有成本) ，为用户创造更大价值。
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图3 空气滤清器滤芯基本结构 |
图4 空气滤清器折叠滤纸示意图 |
三、滤清器性能试验标准
1、空气滤芯试验
选用的空气滤芯（内部组成如图3所示）一定要与原装发动机的动力性、经济性及可靠性匹配。
（1）额定进气量滤芯技术参数中的空气流量应大于配用发动机的额定进气量。
（2）过滤材料如图6所示。对过滤材料有定量、厚度、挺度、耐破度、透气度、最大孔径、平均孔径等要求。康明斯柴油机要求空气过滤精度为5ym，而国产滤纸仅为80ym。
（3）滤芯性能试验：
① 流量-阻力（压降）试验测定空气流动压力损失（流量-阻力或流量-压力降曲线）。
② 原始过滤效率试验可计算出滤芯的集尘效率，正常滤芯的降尘率应为99%以上。
③ 储尘能力试验和累积效率试验滤芯积尘灰过多造成堵塞、进气阻力增大。使发动机功率下降5%或油耗上升5%时的进气阻力是一极限值，达到此值时就必须清扫或更换滤芯。试验时，进气阻力或压力降达到7—46kPa时的积灰重量即是滤芯的储尘能力，而在此试验期间的过滤效率则为累积效率。
④ 原始进气阻力试验进气阻力（额定空气流量通过滤芯时在进、出口处的压差）不应超过3.2kPa，否则功率将下降，发动机会冒黑烟。
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图5 空气滤清器内部组成示意图 |
图6 空气滤芯结构（滤纸位置） |
2、柴油滤清器试验
柴油滤清器要按ISO4020标准（柴油机用燃油滤清器试验方法）进行下述试验。
（1）新滤清器清结度试验
确定滤芯内侧是否清除了生产储运中残留的灰尘杂质。
（2）气泡法试验
用于证实滤芯是否有大于过滤精度的孔隙存在。
（3）过滤效率和寿命试验
过滤效率是指测定被滤除的特定粒子的百分比，滤清器寿命则以堵塞试验压差大于0.07MPa的时间表示。
（4）水分离效度试验
确定滤油器分离油水混合液中水分的百分数
（5）滤芯破损试验
确定滤芯的抗破裂压力
（6）滤油器总成破损试验
测定总成承受内压力的能力
（7）脉动压力疲劳试验
测定在脉动压力下（模拟发动机起动或停止时）滤油器总成的机械强度
（8）抗振疲劳试验
确定正常使用条件下滤油器抗振动的机械强度。
3、机油滤清器
复合式机油滤清器（工作原理如图7所示）应按ISO4548标准进行下述试验。
（1）压力降-流量特性试验
用指定粘度的机油测定滤油器总成的压力降-流量曲线。
（2）滤芯旁通元件的特性试验
测定滤芯压力降-旁通流量曲线。当通过滤芯的压力降较低时，为限制未经过滤的机油量，旁通元件在低于规定的开启压力降时，允许有不大的漏油量；而当滤芯完全堵塞时，可旁通全部流量且不超过规定的压力降。
（3）高压降和高温特性试验
机油滤清器在工作中（特别是在滤芯堵塞时）将经受高压降。另外，滤芯还受到机油高温的影响，应在模拟高温条件下测试滤芯承受高压降而不破损的能力。
（4）滤芯寿命与过滤效率试验
采用粒子计数法测定滤芯奉命，试验时绘制压差-试验时间或压差-加灰重量的关系曲线，以达到75%旁通阀设计开启压力时的试验时间或污染物重量来表示滤芯寿命。滤纸过滤孔形状如图8所示。
（5）累积效率试验
采用重量分析法测定滤芯寿命时，以达到试验终点压差时的试验时间或污染物的捕获量来评定。
（6）液压脉冲疲劳试验
机油滤清器在使用中要受到发动机冷却状态下波动压力的作用。试验时用规定的脉动油压，循环1000次，以确定滤油器壳体，密封圈及滤芯高压波动的抗压能力。
（7）耐振疲劳试验
安装机油滤清器总成后，加上模似发动机或安装结构振动面造成共振的频率与振幅，保持规定的机油压力，循环1000万次，以确定无小渗漏油迹或疲劳损坏性能。
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图7 复合式机油滤清器的工作原理图. |
图8 机油滤清器滤芯高效滤纸放大图 |
总结：
滤清器滤芯的精度⼀般是⽤微⽶表示，精度多少µm，是指过滤器滤芯的孔径大小；包含杂质的溶液通过过滤⽹时，允许通过的最⼤颗粒的尺寸。孔径越小，过滤精度越⾼。在众多过滤芯及过滤产品中，⼀个重要的参数就是过滤精度，通常单位为微米，也有⽤⽬数或其他单位来表示，但如何来检测滤芯及过滤产品的过滤精度呢？其实在国内市场中关于过滤精度的理解⼀直是混乱的，过滤精度的标法也是混乱的，基本上的现状是过滤精度由⽣产⼚商通过⼀定的检测⼿段根据⼀定的标准来确定的(包括滤芯孔径、对颗粒的截留效率，细菌截留能⼒等)。不同⽣产厂家对于滤芯的标称单位可能是不同的，因此，用户在选择滤清器时一定要看清制造商标注精度的单位，以免产生误解。
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