СІТЧАСТА ФІЛЬТРАЦІЯ

Очищення води від механічних суспензій у сучасних фільтрах механічного очищення здійснюється, як правило, шляхом пропускання брудної води через сітку. Реалізувати такий метод у реальній конструкції не складно. Але не так просто здійснити очищення сітки від накопичених забруднень. На початку ХХ століття була розроблена і тривалий час застосовувалася технологія очищення сітки протитечією. Суть методу - реверсування потоку води через сітку під час очищення. Очищення протитечією має безліч недоліків та обмежень, які роблять її застосування в умовах сучасного промислового виробництва недоцільним. У другій половині ХХ століття була розроблена технологія фокусованої очищення сітки, яка в даний час практично витіснила всі інші технології. Цьому сприяли очевидні переваги методу, що забезпечують відмінну якість очищення при високій надійності, так і закінчення термінів дії патентних обмежень. В даний час технологія фокусованого очищення сіток, що фільтрують, є стандартом "де-факто" в промисловості, сільському господарстві, іригації та комунальному водопостачанні. Існує дві модифікації технології фокусованого очищення сіток, що фільтрують, від накопичених забруднень:

- очищення за допомогою сканера;

- щіткове очищення.

У фільтрах YAMIT використовуються обидві модифікації методу - у фільтрах тонкого очищення використовується очищення за допомогою сканера; а у фільтрах щодо грубих рейтингів фільтрації застосовується щіткова очистка.

ОЧИЩЕННЯ З ДОПОМОГЮ СКАНЕРА

Фільтруюча сітка (4) є циліндром. Брудна вода надходить усередину циліндра через водозабірник (1) фільтра. Очищена вода відводиться через злив (2). Забруднення накопичуються на внутрішніх стінках циліндра. Коли настає необхідність очищення сітки (перепад тиску на сітці досягає певного значення або спрацьовує таймер), контролер відкриває скидний клапан (3) і приводить в дію очищаючий сканер (5). Сканер є порожнистою трубою з декількома форсунками (6). Внутрішня порожнина труби повідомляється у шламопроводі з атмосферою через скидний клапан. Сканер здійснює обертально-поступальний рух щодо своєї осі. Таким чином, всмоктувальні сопла (10) форсунок рухаються над поверхнею сітки по спіралі, послідовно очищаючи всю площу сітки від забруднень (9). Вода спрямовується в сканер і захоплює за собою забруднення, що накопичилися, через наявність перепаду тиску між входом фільтра (Р - робочий тиск у трубопроводі) і атмосферним тиском в шламопроводі за скидним клапаном (Атм). Іншими словами, сканерний фільтр при роботі знаходиться в одному з двох режимів:

Фільтрування (див. першу схему зліва). Фільтр має три порти для підключення до трубопроводів:

- Порт подачі вихідної рідини (1)

- Порт відбору очищеної рідини (2)

- Порт відбору шламу – рідини з високим вмістом забруднень (11).

Порт відбору шламу має значно менший діаметр, ніж порти подачі та відбору рідини. Рух рідини, що очищається, показані червоними стрілками. Фільтрація здійснюється на циліндричній сітці зсередини назовні. Таким чином забруднення накопичуються на внутрішній стінці циліндра сітки, що фільтрує. Рух рідини через порт відбору шламу відсутній. Сканер (5) не рухається. При досягненні певного рівня забруднень, що накопичилися на сітці (визначається перепадом тиску всередині і зовні сітки за допомогою диференціального манометра, що подає сигнал на керуючий блок, або сигналом таймера) включається режим "Фільтрація і промивання".

Фільтрування та промивання (див. друга схема зліва). По осі циліндра сітки знаходиться порожнистий циліндр сканера (5). Перпендикулярно циліндру сканера розташовані порожнисті форсунки (6). Сопла (10) цих форсунок знаходяться у безпосередній близькості до поверхні сітки (4), але не торкаються її. Порожнина форсунки через корпус сканера повідомляється з портом відбору шламу. Сканер обертається навколо осі і переміщається вздовж неї (показано зеленими стрілками). При такому русі сопла форсунок рухаються спіралью в безпосередній близькості від сітки послідовно над всією її поверхнею. Проекція площі форсунки на сітку утворює фокусовану зону очищення. Одночасно з початком обертально-поступального руху сканера відкривається клапан (3), що призводить до початку руху рідини від сопла сканера (10) через форсунку (6) через корпус сканера (5) в порт відбору шламу (11). Рідина рухається через систему очищення через те, що у фільтрі існує тиск вихідної рідини (P), тобто. тиск у робочому трубопроводі, а порт скидання шламу відкритий в атмосферу (Атм) – у каналізацію, колектор тощо. Рух шламу показаний блакитними стрілками Сопла форсунок сканера фактично знаходяться в шарі забруднень, що накопичилися (див. врізку "A"). Рідина, яка спрямовується в сопло форсунки сканера, підхоплює і виносить у шламопровід забруднення (9), послідовно очищаючи при цьому сітку. Т.к. діаметр порту відбору шламу істотно менший за діаметр робочого трубопроводу, то витрата рідини через систему очищення не перешкоджає процесу фільтрації. Тобто. фільтр у процесі автоматичного очищення продовжує фільтрувати рідину та постачати її споживачеві. При цьому трохи збільшується подача рідини на вхід фільтра, але не зменшується її відбір з порту (2).

Важлива особливість технології - відсутність механічного контакту сопла форсунки, що очищає, з поверхнею сітки, тобто. відсутність зносу як сітки, і сканера. Тривалість фази фільтрації 1-12 годин (залежно від забруднення вихідної рідини). Тривалість фази промивання 10-60 секунд. Сканер рухається за допомогою гідротурбіни (7) (обертання навколо осі) та гідроциліндра (8) (поступальне переміщення вздовж осі) або за допомогою електричного приводу (11) з черв'ячним валом або гідроциліндром для поздовжньої подачі сканера. У номенклатурі фільтрів YAMIT є фільтри як з гідроприводом, так і з електроприводом сканера.

СКАНЕРНІ ЕЛЕКТРИЧНІ:    AF900 AF-9800 TWIN MEGA

СКАНЕРНІ ГІДРАВЛІЧНІ:    AF200 AF800

СКАНЕРНІ РУЧНІ:  SA500C SA500S

Технологія очищення сітки, що фільтрує, за допомогою сканера забезпечує найважливіші переваги фільтрів YAMIT:

- фільтр продовжує подавати очищену воду споживачеві під час промивання сітки;

- забезпечується дуже якісне очищення сітки від забруднень і усуваються всілякі обростання сітки;

- можливе безперервне очищення сітки при безперервній фільтрації води у разі дуже високих рівнів забруднень.

Інші назви технології: "self cleaning scanner filter", "scanner filter", "scanawey", "вихровий вакуумний сканер", "вакуумне всмоктування", "вакуумне очищення".

ОЧИЩЕННЯ З ДОПОМОГЮ ЩІТОК

Фільтри зі щітковим механізмом очищення сітки відрізняються від сканерних тим, що замість труби сканера центральної осі фільтра поміщений вал з прикріпленими до нього плоскими щітками (2). Фільтруюча сітка (4) є циліндром. Брудна вода надходить усередину циліндра через водозабірник (1) фільтра. Очищена вода відводиться через злив (2). Забруднення накопичуються на внутрішніх стінках циліндра. Коли настає необхідність очищення сітки (перепад тиску на сітці досягає певного значення або спрацьовує таймер), контролер відкриває скидний клапан (3) і починає обертати вал зі щітками. Щітки відокремлюють забруднення (8) від сітки. Вода спрямовується в шламопровід і забирає забруднення через наявність перепаду тиску між входом фільтра (P - робочий тиск у трубопроводі) і атмосферним тиском (Атм) в шламопроводі за скидним клапаном. Іншими словами, щітковий фільтр при роботі знаходиться в одному з двох режимів:

Фільтрування (див. першу схему зліва). Фільтр має три порти для підключення до трубопроводів:

- Порт подачі вихідної рідини (1)

- Порт відбору очищеної рідини (2)

- Порт відбору шламу – рідини з високим вмістом забруднень (7).

Порт відбору шламу має значно менший діаметр, ніж порти подачі та відбору рідини. Рух рідини, що очищається, показані червоними стрілками. Фільтрація здійснюється на циліндричній сітці зсередини назовні. Таким чином забруднення накопичуються на внутрішній стінці циліндра сітки, що фільтрує. Рух рідини через порт відбору шламу відсутній. Вал із щітками (5) не рухається. При досягненні певного рівня забруднень, що накопичилися на сітці (визначається перепадом тиску всередині і зовні сітки за допомогою диференціального манометра, що подає сигнал на керуючий блок, або сигналом від таймера) включається режим "Фільтрація і промивання".

Фільтрування та промивання (див. друга схема зліва). По осі циліндра сітки знаходиться вал (5) із прикріпленими до нього щітками (6). Вал зі щітками обертається навколо осі (показано зеленими стрілками). За такого руху щітки очищають сітку від забруднень. Одночасно з початком обертання валу зі щітками відкривається клапан (3), що призводить до початку руху рідини порт відбору шламу (7). Рідина рухається через те, що у фільтрі існує тиск вихідної рідини (P), тобто. тиск у робочому трубопроводі, а порт скидання шламу відкритий в атмосферу (Атм) – у каналізацію, колектор тощо. Рух шламу показаний блакитними стрілками. Фактично щітки "збовтують" забруднення у внутрішньому обсязі циліндра сітки, перетворюючи їх на якусь подобу "супу із забруднень". Рідина, що спрямовується в порт відбору шламу, підхоплює і виносить у шламопровід забруднення (8). Т.к. діаметр порту відбору шламу істотно менший за діаметр робочого трубопроводу, то витрата рідини через систему очищення не перешкоджає процесу фільтрації. Тобто. фільтр у процесі автоматичного очищення продовжує фільтрувати рідину та постачати її споживачеві. При цьому трохи збільшується подача рідини на вхід фільтра, але не зменшується її відбір з порту (2).

Тривалість фази фільтрації 1-12 годин (залежно від забруднення вихідної рідини). Тривалість фази промивання 10-60 секунд. Вал рухається за допомогою електричного приводу.

ЩІТОЧНІ ЕЛЕКТРИЧНІ:AF7500 AF700 TWIN MEGA                                                                                                                  

ЩІТОЧНІ РУЧНІ:   SA500B

Технологія очищення сітки, що фільтрує, за допомогою щіток забезпечує найважливіші переваги фільтрів YAMIT:

фільтр продовжує подавати очищену воду споживачеві під час промивання сітки;

забезпечується дуже якісне очищення всієї площі сітки від забруднень і усуваються всіляке обростання сітки;

можливе безперервне очищення сітки при безперервній фільтрації води у разі дуже високих рівнів забруднень;

фільтр здатний очищати воду від забруднень значного розміру (черепашки, риба тощо) навіть за їх високої концентрації у воді.

Інші назви технології: "self cleaning brush filter", "brush filter", "brushaway"...

СІТКОВІ ФІЛЬТРИ

КОНСТРУКЦІЯ ФІЛЬТУЮЧОГО ЕЛЕМЕНТУ

   Якість роботи, ціна та експлуатаційні витрати сканерних та щіткових фільтрів значною мірою залежать від конструкції та якості виготовлення фільтруючих сіток. Принципові вимоги до конструкції сітки ставлять перед розробником і виробником фільтрів ряд завдань, спосіб розв'язання яких обумовлюють відмінності фільтрів різних виробників.

 Сканерна та щіткова технології очищення сіток вимагають:

Фільтруючий елемент (сітка) має бути циліндричної форми.

Фільтрація рідини відбувається зсередини сітки циліндра - назовні. Брудна рідина надходить усередину циліндра сітки. Очищена рідина відбирається із зовнішніх стінок циліндра.

Весь внутрішній простір циліндричної сітки використовує механізм очищення (1). Жодних внутрішніх каркасів або інших конструкцій, що зміцнюють усередині сітки, не допускається. Сканер рухається зворотно-поступальною траєкторією, щітки обертаються навколо осі блоку.

Розмір циліндричної сітки може бути дуже значним (2). Звичайними значеннями для потужних фільтрів є: довжина – більше метра, діаметр – більше 0.5 метра

Циліндрична сітка повинна мати дуже точну геометрію (3). Конусність не допускається. Поперечний переріз сітки має бути строгим колом без слідів еліпса чи інших спотворень. Перед конструкторами фільтра стоїть завдання зробити з принципово еластичного полотна металевої сітки точний і міцний циліндр великого розміру без використання всередині циліндра будь-яких каркасоутворювальних конструкцій. Типові порушення геометрії сітки:

Роздування сітки в "бочкоподібну геометрію" (4).

Зминання середньої частини циліндра (5).

Розплющення середньої частини циліндра (6) (у поперечному перерізі - еліпс). При цьому по одній осі відбувається збільшення діаметра цилінду (7), по іншій осі його зменшення.

Ці порушення геометрії сітки призводять до повної зупинки роботи фільтра.

НАЙПРОСТІШІ КОНСТРУКЦІЇ СІТОК

Для збереження геометрії сіток часто використовується багатошарова сітка. Ця конструкція має дуже багато недоліків і тому YAMIT застосовує такі сітки вкрай рідко – лише тоді, коли це дійсно необхідно та можливо. Проте це поширене рішення:

Багатошарова сітка - це "сендвіч" із кількох складених разом сіток (зазвичай чотирьох, але буває і трьох). При цьому робоча сітка (10) розміщується між двома більшими сітками (9, 11). Для збільшення жорсткості застосовується ще одна "каркасоутворююча" дуже груба сітка. Ця сітка може бути зварена з клиноподібного дроту (8) або виконана з перфорованого листа (12). З багатошарової сітки згортається циліндричний фільтруючий елемент (13) каркасообразующей сіткою назовні. Нерідко застосовують зовнішні бандажі (14) для зміцнення сітки. Така конструкція має безліч недоліків:

- Багатошарове полотно сітки все одно залишається досить еластичним. Ніщо не заважає деформації циліндра в середній частині (5, 7).

- Багатошарова сітка досить стійка до "бочкоподібних" деформацій (зовнішні шари працюють на розтяг), але надмірно схильна до сплющування.

- Багатошарова сітка має підвищений гідравлічний опір, що збільшує перепад тиску на чистій сітці. 

- Багатошарові сітки схильні до забиття забрудненнями. Достатньо поглянути на збільшені фрагменти таких сіток (15), щоб зрозуміти, що великі механічні частинки (пісок, окалини...) можуть бути легко "заклинені" між переплетення дротів сіток. Це явище особливо часто спостерігається за наявності у воді, що фільтрується, навіть невеликої кількості масел. При цьому заклинені частинки ще й прилипають до сіток. Тому багатошарові сітки дуже погано працюють у оборотних циклах металургійних та хімічних підприємств.

- Сканерна технологія очищення вимагає близького розташування всмоктуючої забруднення форсунки (20) від сітки (16), що очищається. У разі багатошарових сіток між форсункою, що всмоктує, і сіткою розташована ще й зміцнююча груба сітка (17). При цьому відстань (L) між сіткою, що очищається, і форсункою виявляється неприпустимо великою. Це сильно знижує ефективність роботи сканерної очистки (особливо на дрібних сітках). Для усунення цієї проблеми застосовують "пружні форсунки" (18). Сопло такої форсунки може переміщатися вздовж осі і придавлено пружиною до сітки, що очищається (19). Таке рішення позбавляє фільтр однієї з головних переваг сканерної технології очищення - відсутності механічного контакту між механізмом, що очищає, і сіткою. Підпружинена форcунка схильна до поломок, сітка від тертя теж зношується... При цьому пружна форсунка ще й "утрамбовує" забруднення між шарами сітки. Тобто, спроба замаскувати один недолік породжує ще кілька інших.

Дуже серйозний недолік багатошарових сіток - схильність до відшаровування та зминання внутрішніх шарів сітки при протитечії. Як уже говорилося вище, багатошаровий циліндр (22) добре працює "на роздмухування". Це притаманно штатної (нормальної) роботи фільтра (21). Однак, якщо в контурі виникне протитечію (23), то внаслідок великої площі сітки і принципової відсутності кріплень шарів багатошарової сітки один до одного по всій площі (сітки зварені разом тільки на торцях циліндра) внутрішні шари відшаровуються (24). Що призводить до поломки фільтра і тягне за собою заміну всієї дорогого фільтруючого елемента. Тому при використанні багатошарових сіток обов'язково застосування за фільтром зворотного клапана. Це знижує ризик розшаровування сітки, але не усуває його повністю - зворотний клапан може "залипнути" або просто не встигнути закритися до відшарування. Схильність до розшаровування багатошарових сіток проявляється також при очищенні сітки стисненим повітрям, що категорично заборонено робити зовні циліндра, продуючи його "протиструмом".

Мабуть, єдиною перевагою багатошарових сіток є те, що їх просто робити. Не потрібно ніякої складної технології - достатньо обгорнути сітку на технологічній оправці та проварити шви.

КОНСТРУКЦІЯ сіток фільтрів YAMIT

Для виключення недоліків багатошарових сіток YAMIT застосовує одношарові сітки, розміщені всередині міцного каркасу. Така сітка (25) складається з окремих секцій (26), які можуть свинчуватися один з одним. Секція (26) є дуже міцним монолітним циліндром з численними великими отворами для відбору очищеної води. Усередині міцного каркасоутворюючого циліндра "провішена" одношарова робоча сітка (30). У цьому робоча сітка має численні точки кріплення (29) до каркасу (28). У місцях згвинчування секцій виникають додаткові ребра жорсткості (27). Недоліки вирішення:

Загальна площа сітки використовується для фільтрації не менше 100%. Області зчленування та кріплення сітки до каркаса не можуть фільтрувати воду. Цей недолік легко компенсується простим збільшенням сітки.

Виготовлення такої сітки потребує складної технології. Але це проблема виробника, а чи не споживача.

Переваги сіток YAMIT:

- Сітки YAMIT не бояться протитечії. Зминання сітки та її "розшарування" принципово неможливі. Зворотний клапан не потрібний.

- Сітка легко очищується сканерною та щітковою технологіями. Сітка значно менш схильна до забиття забрудненнями.

- Можливе застосування сіток дуже великої площі. Достатньо згвинтити разом потрібну кількість секцій. Кожна секція має свою жорсткість, якої достатньо збереження геометрії самої секції. Сітки YAMIT принципово масштабуються.

- При виході з експлуатації сітки достатньо замінити тільки пошкоджену секцію. Можливий швидкий ремонт секції шляхом накладання зовнішнього бандажу.

- Сітки YAMIT мають високий рівень уніфікації, що істотно скорочує час виготовлення фільтра.

ВИКОНАННЯ КОРПУСУ І СПОСІБ ПІДКЛЮЧЕННЯ ДО ТРУБОПРОВІДІВ

Найдешевший варіант конструкції фільтра. Фільтрована рідина подається безпосередньо в циліндр сітки, що фільтрує. Можливо два варіанти підключення до трубопроводів.

Вертикальна установка

переваги:

- Мінімальна необхідна виробнича площа.

- Простота організації байпасу.

недоліки:

- Складність профілактичного розбирання, т.к. технологічна зона розбирання розташовується зверху.

- Не найкомфортніші умови для роботи щіткового механізму очищення сітки.

Горизонтальна установка 

переваги:

- Простота профілактичного розбирання, напрямок технологічної зони розбирання дозволяє розібрати та зібрати фільтр без застосування підйомних механізмів, сходів тощо.

- Комфортні умови для роботи щіткового механізму очищення сітки.

- Простота організації байпасу.

недоліки:

-   Велика займана виробнича площа.

Трохи дорожчий варіант конструкції фільтра. Фільтрована рідина подається безпосередньо в циліндр сітки, що фільтрує.

переваги:

- Мінімальна необхідна виробнича площа.

- Простота розбирання-складання під час проведення профілактичних робіт.

недоліки:

- Складність організації байпасу. 

Найдорожчий варіант конструкції фільтра. Рідина, що фільтрується, подається спочатку на сітку грубої очистки, а вже потім в циліндр основної фільтруючої сітки.

переваги:

- Істотно більш висока надійність роботи при застосуванні двох сіток, що фільтрують (див. нижче).

- Простота організації байпасу.

Простота розбирання-складання під час проведення профілактичних робіт.

недоліки:

• Збільшення площі, яку займає фільтр.