高效空气过滤器计数法性能测试

高效空气过滤器计数法性能测试

系统研制的几个问题

中国建筑科学研究院曹国庆；天津大学邢金城涂光备

摘要：随着经济的发展，我国现行的高效、超高效过滤器性能试验方法国家标准已不能满足实际发展的需要，计数法是高效过滤器效率测试手段发展的趋势。为此，本文研制了高效空气过滤器计数法性能测试系统，并对研制过程中的几个核心问题进行了探讨，期望能为我国新的国家标准的制定提供一些参考。

关键词：高效过滤器、气溶胶、过滤效率、最易穿透粒径、穿透率

1 引言

随着社会的发展及全球经济一体化趋势的发展，国外大批企业纷纷涌入中国，对中国固有市场造成了很大的冲击，本属于小领域的高效过滤器市场也不例外。国外高效过滤器以其优越的产品性能迅速挤压国内企业，其产品不仅受到了外资企业的青睐，就连国内一些单位在追求档次时都首选国外品牌。这种现状和目前国内大部分厂商检测方法较为落后，检测系统较为烦琐，“逐台检测”概念较为淡薄有关[1]。

作为高效过滤器国家标准的钠焰法曾对国内高效过滤器行业起过非常重要的作用，并且仍将是国内高效过滤器效率检测的主要手段。但随着现代科技的持续发展，对空气环境中悬浮微粒的控制，无论在粒子尺寸还是数量方面不断提出新的需要，这对空气过滤器的性能要求越来越高，而过滤器测试手段的发展是制造高质量空气过滤器的保证。

我国《高效空气过滤器性能试验方法——透过率和阻力》国家标准GB6165-85在80年代率先提出对D类高效过滤器（超高效过滤器）采用计数法测定效率[2]，但限于国内计数仪器设备研发落后的现状，标准并未对计数法进行详细的规定。其后，无论是欧盟标准EN1822的最易穿透粒径法（Most Penetrating Particle size，简称MPPS）[3-7]，还是日本DOP计径计数法都是属于计数法的范畴，美国对于高效过滤器效率检测采用DOP光度计测试法，但对于超高效过滤器采用0.1μmDOP计数法，也属于计数法的范畴，可以看出计数法是高效过滤器效率测试手段发展的趋势。因此，有必要在借鉴国外研究的基础上，独立自主开创具有自己特色的计数法研究，促进我国高效、超高效过滤器行业的快速发展。为此，我们与相关高效过滤器生产厂商共同研制了新型高效空气过滤器计数法性能测试系统，本文重点探讨在系统研制中的几个问题，希望能为相关单位提供一些有益的参考。

2 测试台的研制

本测试台是主要参考欧洲标准EN1822搭建的高效、超高效过滤器全效率测试系统，研制过程中还参考了日本JIS B 9908[8]、美国IEST[9-10]及ASHRAE[11]、我国GB6165-85[2]等相关标准。实验台测试风量范围为200～3600m3/h，可以测试的高效过滤器效率从99%～99.9995%。

2.1测试台简介

测试系统采用多分散气溶胶作为尘源，选用可以调节发尘量大小的发尘器；以激光粒子计数器为计数测量装置，为了缩短测试时间同时减小系统误差，选用两台同一厂家生产的，同一型号粒子计数器进

行上下游粒子浓度测试；由于下游气溶胶浓度较低，上游气溶胶浓度较高，为了兼顾两者在上游气溶胶测试时，需为粒子计数器选配稀释器。

为了保证在流量范围很大的情况下，流量测试的精确度，选用2台孔板流量计进行流量测量，风量的调整由变频器完成，较小风量必要时辅以风阀；为了满足不同尺寸规格过滤器性能测试的适用性，将测试风管系统分成2路测试。管道流程示意图如图1所示。在被测过滤器的上游管道系统采用固定支架的形式加以固定，下游管道系统采用底端带滑轮的活动支架架设在与地接触的固定支架上的形式，以方便更换过滤器时，由启动夹紧装置带动下游管道自动前进或后退。

初效过滤器

中效过滤器高效过滤器

发尘管旁通管下游采样管

被测过滤器上游采样管孔板流量计静压环出风口

风阀气动蝶阀

气缸风机扰流叶轮风机房

检

修

门

图1

全效率测试台管路系统示意图

测试台的工作流程如下所述：首先根据被测过滤器的额定风量及尺寸规格判断进行大管路测试还是小管路测试（由气动蝶阀进行管路切换），动力机房内的空气经过初、中效过滤器的过滤，然后由风机加压，送入高效过滤器箱体（设有检测门，以便于更换过滤器），经过过滤，送入相应测量管路，并与发尘器发生的气溶胶混合，经过设置在管道内的旋转叶轮的扰动而混合均匀。利用计数器和压差计分别测量过滤器上、下游的浓度和静压，下、上游浓度的比值的百分数即为过滤器的穿透率，上、下游压力差即为过滤器的全阻力。旁通管路的设计是为了在更换过滤器时，让含有气溶胶颗粒的气体排出室外，以免危害测试人员，这样在更换过滤器时就不需要停止风机、发尘器，节省测试时间。

2.2 测试台信号采集与控制系统简介

本试验台的信号采集与控制部分智能化程度较高，编制的上位机操作界面友好、直观，通过简单的参数设置和对程序提示的简单应答便可完成过滤器性能的检测工作。软件系统主要界面包括全效率测试界面、过滤器阻力与风量关系测试界面、数据显示处理及参数设置界面等。软硬件满足的基本功能有：

（1）．实现数据（风量、阻力、温湿度、粒子浓度）的自动采集和处理，数据计算和实验报告的打印由计算机自动完成；（2）．计算机操作界面采用友好的屏幕菜单形式；（3）．可按指令建立数据文件并储存，可按指令自动生成未积尘过滤器风量和阻力的曲线；（4）．系统风量可在计算机屏幕上设定，自动选择和控制风量。

图2给出了全效率测试台信号采集与控制系统点数布置示意图，图3给出了测试台上位机程序主界面图。

1.初效过滤器

2.中效过滤器

3.风机

4.变频器

5.高效过滤器6、7.温湿度传感器8、9.发尘管10.发尘器11、12.扰流叶轮13~15.气动开关蝶阀16、17.上游采样管18.稀释器19.上游激光粒子计数器20、21.压差传感器（测量被测过滤器阻力）22、23.被测过滤器24、25.压差传感器（测量孔板两端压差）26、27.孔板流量计28、29.下游采样管30.下游激光粒子计数器31、32.风阀33.计算机34.打印机

图2 全效率测试台信号采集与控制系统示意图

图3 全效率测试界面图

3 测试气溶胶浓度及尘源发尘量的确定

过去人们一直认为高效过滤器对0.3μm微粒的过滤效率最低，但近些年的研究表明高效、超高效过滤器对粉尘粒径在0.1～0.3µm之间的某粒径的过滤效率最低。因此为了测定高效过滤器的过滤效率，发尘器的尘源粒径分布应集中在0.1－0.3μm，大气尘的粒径分布不满足此要求，且大气尘本身不稳定，故需引入发尘器。

3.1 气溶胶浓度的确定