(Рус) Самопромывные и сетчатые фильтры

(Рус) Предназначены для удаления из очищаемой жидкости твердых нерастворимых взвесей. Продукция YAMIT в части оборудования очистки воды от механических взвесей состоит из следующих групп фильтров:

• Автоматические сетчатые самопромывающиеся фильтры с электрическим приводом.
• Автоматические сетчатые самопромывающиеся фильтры с гидравлическим приводом.
• Ручные и полуавтоматические сетчатые фильтры
• Автоматические сетчатые самопромывающиеся сверхмощные фильтры с электрическим приводом.

Отдельные группы представляют фильтры для специальных применений:

• Автоматические сетчатые откачивающие (преднасосные) фильтры.
• Автоматические сетчатые самопромывающиеся фильтры с отдельным промывочным контуром.

МОДЕЛЬНЫЙ РЯД СЕТЧАТЫХ НАПОРНЫХ ФИЛЬТРОВ

На стоимость и срок изготовления любого промышленного оборудования очень существенно влияют тиражи изделий. Сеточные напорные самоочищающиеся фильтры механической очистки — единичная и мелкосерийная продукция. Большой диапазон требуемой производительности, различные рейтинги фильтрации и разные условия эксплуатации определяют большую номенклатуру производимых фильтров. А это снижает тиражи и увеличивает стоимость и срок изготовления.

Единственный способ снижения издержек — продуманная конструкция и высокий уровень унификации изделий. Именно высокий уровень унификации приводит к низкой стоимости фильтров «YAMIT» и позволяет обеспечить поставку нужных фильтров в очень короткие сроки.

Ниже приведена классификиция производимых «YAMIT» фильтров по двум важнейшим характеристикам — диапазону производительности и фактору надежности:

• Фильтры общего назначения. Изделия этой группы — промышленные фильтры, предназначенные для работы при давлении рабочей жидкости не менее 2-3 бар. В конструкции этих фильтров применяется гидравлический привод механизма очистки сеток.
• Фильтры повышенной надежности. Изделия этой группы — промышленные фильтры, предназначенные для работы при давлении рабочей жидкости не менее 1 — 1,5 бар/ В конструкции этих фильтров применяется электрический привод механизма очистки сеток (вращение сканера) и гидравлический привод для продольного перемещения сканера.
• Фильтры очень высокой надежности. Изделия этой группы — промышленные фильтры, предназначенные для работы при давлениях рабочей жидкости от 1 бар. В конструкции этих фильтров применяется только элекрический привод механизма очистки сеток, а также другие решения улучшения надежности работы.

Всего в производственной программе «YAMIT» — 7 основных семейств фильтров (60 моделей с разной площадью сетки!) и 4 производных семейства — многосеточные конструкции — (более 30 моделей):

Модельный ряд фильтров «YAMIT» позволяет перекрывать диапазон производительностей 30-11900 м³/ч при различных требованиях к надежности работы. При этом получается очень высокая степень унификации деталей и узлов.

Такая широкая номенклатура изделий в отношении площади сеток позволяет точно подбирать фильтр сообразно конкретным требованиям, однако ставит перед конструкторами и производством непростую задачу обеспечения высокой степени унификации. Эта проблема решения следующим образом:

СЕМЕЙСТВА AF-200 И AF-200E  Несмотря на то что фильтры семейства AF-200 имеют гидравлический привод механизма очистки сетки, а в фильтрах семейства AF-200E применен электрический привод, в их конструкции практически нет различия:

• AF-200 — на корпусе сканера в сбросной камере установлена гидротурбина (1). Для продольного перемещения сканера используется гидравлический цилиндр (4).
• AF-200E — на корпусе сканера в сбросной камере нет гидротурбины (2), но есть электрический привод для вращения сканера (3). Для продольного перемещения сканера тоже используется гидравлический цилиндр (4).

Различные модели этих семейст могут использовать сетку с уведиченной площадью (индекс «S» в названии). Такой подход позволяет поставлять фильтры в диапазоне производительностей 30-200 м³/ч при практически одинаковой конструкции, комплектации и системе управления. СЕМЕЙСТВА AF-800 И AF-9800  Аналогичный подход применен и в конструкции этих двух семейств высокопроизводительных фильтров. Несмотря на то что фильтры семейства AF-800 имеют гидравлический привод механизма очистки сетки, а в фильтрах семейства AF-9800 применен электрический привод, их конструкция тоже практически идентична:

• AF-800 — на корпусе сканера в сбросной камере установлена гидротурбина (5). Для продольного перемещения сканера используется гидравлический цилиндр (7).
• AF-9800 — на корпусе сканера в сбросной камере нет гидротурбины (6), но есть электрический привод для вращения сканера (8). Для продольного перемещения сканера тоже используется гидравлический цилиндр (7).

В конструкции фильтра применена дополнительная сетка грубой очистки (встроенный грязевик). Такой подход позволяет поставлять фильтры в диапазоне производительностей 50-1500 м³/ч при практически одинаковой конструкции, комплектации и системе управления.   СЕМЕЙСТВО AF-900  Безкомпромисная конструкция фильтров семейства AF-900 позволяет их применять в особо ответственных приложениях для работы в особо тяжелых условиях. В конструкции фильтров применени электрический привод (9) механизма очистки сетки. Для продольного перемещения сканера используется червячная передача (10). Кроме этого применяются два сбросных клапана и сетка грубой очистки (встроенный грязевик).     СЕМЕЙСТВА AF-7500 И AF-700  Фильтры этих семейств имеют идентичную конструкцию. Различия — в масштабе (низкая и высокая производительность). Также фильтры малой производительности AF-7500 имеют дополнительный стандартный вариант поставки (13) «in-line» (установка в разрыв трубы). Все фильтры этих семейств могут поставляться в «L-образном» корпусе (14, 15) — «on-line» (установка на трубу). Во всем остальном конструкция всех моделей фильтров этих семейств идентична. Для привода блока щеток (12) всегда используется электрический двигатель (11).   СЕМЕЙСТВА TWIN И MEGA  Конструкция двухсеточных фильтров TWIN сводится к механическому объединению двух фильтров семейств AF-800, AF-9800, AF-700 и AF-900 в одну конструкцию, управляемую общим электронным блоком. Два фильтра используют общие фланцы и могут выволняться в различном варианте установки (параллельная установка на трубу, вертикальная, в разрыв трубы). Несколько более сложный вариант используется при построении фильтров MEGA. В их конструкции используется общий цилиндрический корпус для размещения четырех сеток. Такой подход позволяет в два раза или четыре увеличить диапазон производительности фильтров при практически 100% унификации деталей и узлов.

ОБЩАЯ ДИАГРАММА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ФИЛЬТРОВ “YAMIT” РАЗЛИЧНЫХ СЕМЕЙСТВ

(Рус) Очистка воды от механических взвесей в современных фильтрах механической очистки осуществляется, как правило, путем пропускания грязной воды через сетку. Реализовать такой метод в реальной конструкции не сложно. Однако не так просто осуществить очистку сетки от накопившихся загрязнений. В начале двадцатого века была разработана и длительное время применялась технология очистки сетки противотоком. Суть метода — реверсирование потока воды через сетку на время очистки. Очистка противотоком имеет множество недостатков и ограничений, которые делают ее применение в условиях современного промышленного производства нецелесообразным. Во второй половине двадцатого века была разработана технология фокусированной очистки сетки, которая в настоящее время практически вытеснела все остальные технологии. Этому способствовали как очевидные преимущества метода, обеспечивающие отличное качество очистки при высокой надежности, так и истечение сроков действия патентных ограничений. В настоящее время технология фокусированной очистки фильтрующих сеток является стандартом «де-факто» в промышленности, сельском хозяйстве, ирригации и коммунальном водоснабжении. Существует две модификации технологии фокусированной очистки фильтрующих сеток от накопившихся загрязнений:

• очистка с помощью сканера;
• щеточная очистка.

В фильтрах «YAMIT» используются обе модификации метода — в фильтрах тонкой очистки используется очистка с помощью сканера; а в фильтрах относительно грубых рейтингов фильтрации применяется щеточная очистка.

ОЧИСТКА С ПОМОЩЬЮ СКАНЕРА

Фильтрующая сетка (4) представляет собой цилиндр. Грязная вода поступает внутрь цилиндра через водозаборник (1) фильтра. Очищенная вода отводится через слив (2). Загрязнения накапливаются на внутренних стенках цилиндра. Когда наступает необходимость очистки сетки (перепад давления на сетке достигает определенного значения или срабатывает таймер), то контроллер открывает сбросной клапан (3) и приводит в действие очищающий сканер (5). Сканер представляет собой полую трубу с несколькими форсунками (6). Внутренняя полость трубы сообщается в шламопроводе с атмосферой через сбросной клапан. Сканер осуществляет вращательно-поступательное движение относительно своей оси. Таким образом всасывающие сопла (10) форсунок движутся над поверхностью сетки по спирали, последовательно очищая всю площадь сетки от загрязнений (9). Вода устремляется в сканер и увлекает за собой накопившиеся загрязнения из-за наличия перепада давления между входом фильтра (Р — рабочее давление в трубопроводе) и атмосферным давлением в шламопроводе за сбросным клапаном (Атм). Другими словами, сканерный фильтр при работе находится в одном из двух режимов:

I. Фильтрация (см. первая схема слева). Фильтр имеет три порта для подключения к трубопроводам:

• Порт подачи исходной жидкости (1)
• Порт отбора очищенной жидкости (2)
• Порт отбора шлама — жидкости с высоким содержанием загрязнений (11).

Порт отбора шлама имеет значительно меньший диаметр, чем порты подачи и отбора жидкости. Движение очищаемой жидкости показаны красными стралками. Фильтрация осуществляется на цилиндрической сетке изнутри-наружу. Таким образом загрязнения накапливаются на внутренней стенке цилиндра фильтрующей сетки. Движение жидкости через порт отбора шлама отсутствует. Сканер (5) не движется. При достижении определенного уровня накопившихся на сетке загрязнений (определяется перепадом давления внутри и снаружи сетки с помощью дифференциального манометра, сигнал с которого подается на управляющий блок, либо сигналом от таймера) включается режим «Фильтрация и промывка».   

II. Фильтрация и промывка (см. вторая схема слева). По оси цилиндра сетки находится полый цилиндр сканера (5). Перпендикулярно цилиндру сканера расположены полые форсунки (6). Сопла (10) этих форсунок расположены в непосредственной близости к поверхности сетки (4), но не касаются ее. Полость форсунки через корпус сканера сообщается с портом отбора шлама. Сканер вращается вокруг своей оси и перемещается вдоль ее (показано зелеными стрелками). При таком движении сопла фирсунок двигаются по спирали в непосредственной близости от сетки последовательно над всей ее поверхностью. Проекция площади фирсунки на сетку образует фокусированную зону очистки. Одновременно с началом вращательно-поступательного движения сканера открывается клапан (3), что приводит к началу движения жидкости от сопла сканера (10), через форсунку (6), через корпус сканера (5) в порт отбора шлама (11). Жидкость движется через систему очистки в силу того, что в фильтре существует давление исходной жидкости (P), т.е. давление в рабочем трубопроводе, а порт сброса шлама открыт в атмосферу (Атм) — в канализацию, коллектор и т.п. Движение шлама показано голубыми стрелками Сопла форсунок сканера фактически находятся с слое накопившихся загрязнений (см. врезку «A»). Жидкость, которая устремляется в сопло форсунки сканера подхватывает и выносит в шламопровод загрязнения (9) последовательно очищая при этом сетку. Т.к. диаметр порта отбора шлама существенно меньший диаметра рабочего трубопровода, то расход жидкости через систему очистки не препятствует процессу фильтрации. Т.е. фильтр в процессе автоматической очистки продолжает фильтровать жидкость и поставлять ее потребителю. При этом незначительно увеличивается подача жидкости на вход фильтра, но не уменьшается ее отбор из порта (2). Важная особенность технологии — отсутствие механического контакта сопла очищающей форсунки с поверхностью сетки, т.е. отсутствие износа как сетки, так и сканера. Длительность фазы фильтрации — 1-12 часов (в зависимости от загрязненности исходной жидкости). Длительность фазы промывки — 10-60 секунд. Сканер приводится в движение или с помощью гидротурбины (7) (вращение вокруг оси) и гидроцилиндра (8) (поступательное перемещение вдоль оси) или с помощью электрического привода с червячным валом. Технология очистки фильтрующей сетки с помощью сканера обеспечивает важнейшие преимущества фильтров «YAMIT»:

• Фильтр продолжает подавать очищенную воду потребителю во время промывки сетки.
• Обеспечивается очень качественная очистка сетки от загрязнений и устраняются всевозможное обрастания сетки.
• Возможна непрерывная очистка сетки при непрерывной фильтрации воды в случае очень высоких уровней загрязнений.

Другие названия технологии: «self cleaning scanner filter», «scanner filter», «scanawey», «вихревой вакуумный сканер», «вакуумное всасывание», «вакуумная очистка»…

(Рус)

КОНСТРУКЦИЯ ФИЛЬТРУЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА 

Качество работы, цена и эксплуатационные затраты сканерных и щеточных фильтров в существенной степени зависят от конструкции и качества изготовления фильтрующих сеток. Принципиальные требования к конструкции сетки ставят перед разработчиком и производителем фильтров ряд задач, способ решения которых и обуславливают отличия фильтров различных производителей.

Сканерная и щеточная технологии очистки сеток требуют:

• Фильтрующий элемент (сетка) должна быть цилиндрической формы.
• Фильтрация жидкости происходит изнутри цилиндра сетки — наружу. Грязная жидкость поступает внутрь цилиндра сетки. Очищенная жидкость отбирается с наружных стенок цилиндра.
• Все внутреннее пространство цилиндрической сетки использует механизм очистки (1). Никаких внутренних каркасов или других укрепляющих конструкций внутри сетки не допускается. Сканер двигается по возвратно-поступательной траектории, щетки вращаются вокруг оси блока.
• Размер цилиндрической сетки может быть очень значительным (2). Обычными значениями для мощных фильтров являются: длина — более метра, диаметр — более 0.5 метра.

Цилиндрическая сетка должна иметь очень точную геометрию (3). Конусность не допускается. Поперечное сечение сетки должно быть строгой окружностью без следов эллипса или других искажений. Перед конструкторами фильтра стоит задача сделать из принципиально эластичного полотна металлической сетки точный и прочный цилиндр большого размера без использования внутри цилиндра каких-либо каркасообразующих конструкций. Типичные нарушения геометрии сетки:

• Раздувание сетки в «бочкообразную геометрию» (4).
• Сминание средней части цилиндра (5).
• Расплющиевание средней части цилиндра (6) (в поперечном сечении — эллипс). При этом по одной оси происходит увеличение диаметра цилинда (7), по другой оси — его уменьшение.

Эти нарушения в геометрии сетки приводят к полной остановке работы фильтра.

(Рус) Для решения проблемы сохранения геометрии сеток часто применяется многослойная сетка. Эта конструкция имеет очень много недостатков и поэтому YAMIT применяет такие сетки крайне редко — только тогда, когда это действительно необходимо и возможно. Тем не менее это распространенное решение: Многослойная сетка — это «сендвич» из нескольких сложенных вместе сеток (обычно четырех, но бывает и трех). При этом рабочая сетка (10) размещается между двумя более крупными сетками (9, 11). Для увеличения жесткости применяется еще одна «каркасообразующая» очень грубая сетка. Эта сетка может быть сварена из клиновидной проволоки (8) или выполнена из перфорированного листа (12). Из многослойной сетки сворачивается цилиндрический фильтрующий элемент (13) каркасообразующей сеткой наружу. Нередко применяются внешние бандажи (14) для укрепления сетки.   Такая конструкция имеет множество недостатков:

• Многослойное полотно сетки все равно остается достаточно эластичным. Ничто не мешает деформации цилиндра в средней его части (5, 7).
• Многослойная сетка достаточно устойчива к «бочкообразным» деформациям (внешние слои работают на растяжение), но чрезмерно склонна к сплющиванию.
• Многослойная сетка имеет повышенное гидравлическое сопротивление, что увеличивает перепад давления на чистой сетке.

 

• Многослойные сетки склонны с забиванию загрязнениями. Достаточно взглянуть на увеличенные фрагменты таких сеток (15), чтобы понять, что крупные механические частицы (песок, частицы окалины…) могут быть легко «заклинены» между переплетениями проволок сеток. Это явление особенно часто наблюдается при наличии в фильтруемой воде даже небольших количеств масел. При этом заклиненные частицы еще и прилипают с сеткам. Поэтому многослойные сетки очень плохо работают в оборотных циклах металлургических и химических предприятий.
• Сканерная технология очистки требует близкого расположения всасывающей загрязнения форсунки (20) от очищаемой сетки (16). В случае многослойных сеток между всасывающей форсункой и сеткой расположена еще и укрепляющая грубая сетка (17). При этом расстояние (L) между очищаемой сеткой и форсункой оказывается недопустимо большим. Это сильно снижает эффективность работы сканерной очистки (особенно на мелких сетках). Для устранения этой проблемы применяют «подпружиненные форсунки» (18). Сопло такой форсунки может перемещаться вдоль оси и придавлено пружиной к очищаемой сетке (19). Такое решение лишает фильтр одного из главных достоинств сканерной технологии очистки — отсутствия механического контакта между очищающим механизмом и сеткой. Подпружиненная форcунка склонна к поломкам, сетка от трения тоже изнашивается… При этом подпружиненная форсунка еще и «утрамбовывает» загрязнения между слоями сетки. Т.е. попытка замаскировать один недостаток порождает еще несколько недостатков.

 

Очень серъезный недостаток многослойных сеток — склонность к отслаиванию и сминанию внутрь внутренних слоев сетки при противотоках. Как уже говорилось выше, многослойный цилиндр (22) хорошо работает «на раздувание». Это характерно для штатной (нормальной) работы фильтра (21). Однако, если в контуре возникнет противоток (23), то вследствии большой площади сетоки и принципиальному отсутствию креплений слоев многослойной сетки друг к другу по всей площади сетки (сетки сварены вместе только на торцах цилиндра) внутренние слои сетки отслаиваются (24). Что приводит к поломке фильтра и влечет замену всей дорогостоящей сетки. Поэтому в случае применения многослойных сеток обязательно применение за фильтром обратного клапана. Это снижает риск расслаивания сетки, но не устраняет его полностью — обратный клапан может «залипнуть» или попросту не успеть закрыться до наступления отслаивания. Склонность к расслаиванию многослойных сеток проявляется также при очистке сетки сжатым воздухом, что категорически запрещено делать снаружи цилиндра продувая его «противотоком».