Крупность частиц в подаваемой воде на нагревательные печи, на насосы высокого давления для очистки окалины, на охлаждение узлов сталеплавильных печей достигает 60 мм.
Большое значение имеет чистота смазочных жидкостей. Наличие абразивных частей в смазке не только уменьшает срок службы оборудования, но и приводит к очень серьезным авариям.
Традиционно очистка жидкости производится очистителями, стоимость и затраты на обслуживание которых непрерывно растут по мере усложнения промышленного оборудования, по мере появления новых прогрессивных технологий, по мере увеличения требований к качеству выпускаемой продукции. При этом повышение стоимости систем очистки не пропорционально увеличению тонкости очистки.
Чтобы обеспечить двукратное снижение крупности задерживаемых частиц, затраты на очистку необходимо увеличить в 5 раз. Если учесть, что в гидросистемах металлургического, горного, строительного и другого оборудования допустимые нормы превышены в десятки и сотни раз, обеспечение требуемой чистоты традиционными методами потребует очистителей, стоимость которых превысит стоимость самого защищаемого оборудования.
СУЩЕСТВУЮЩИЕ СПОСОБЫ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТЕЙ
Все современные способы очистки можно разделить на две группы: механические фильтры, являющиеся перфорированной перегородкой той или иной конструкции, и очистители в силовых полях (гравитационные, центробежные, магнитные, электростатические).
Недостатками первых являются:
- малая грязеемкость
- увеличение перепада давления по мере забивания отверстий или пор в перегородке
- наличие байпасного клапана, перепускающего без очистки часть жидкости из линии загрязненной жидкости в линию очищенной жидкости
- ограничения по степени загрязненности, подаваемой на очистку жидкостей
- большие габаритные размеры, увеличивающиеся по мере увеличения пропускной способности или тонкости очистки, и др.
Все это приводит к необходимости периодической замены или регенерации фильтрующего элемента, встройки сигнальных устройств и т.п. Следует попутно отметить, что запыленность окружающей среды зачастую настолько велика, что простая замена фильтроэлементов в гидросистемах вносит загрязнений больше, чем изнашивание за все время эксплуатации.
Очистка жидкости в силовых полях при достаточно большой грязеемкости имеет свои недостатки.
Для гравитационной очистки (осаждения):
- большое время на очистку
- большие площади очистительных ванн
- малая производительность
- зависимость от плотности частиц, температурных и других условий
Для центрифуг:
- сложность конструкции,
- невозможность встройки непосредственно в технологический цикл,
- необходимость периодической разборки для очистки с последующей балансировкой
- огромные энергетические затраты на очистку и др.
Для магнитной очистки:
- отбор в основном ферромагнитных частиц
- необходимость в малой скорости обтекания (до 0,01 м/с)
- тонкость слоя жидкости, в котором магнитное воздействие эффективно
- невозможность удерживания на магните большой массы уловленных частиц
- зависимость от температуры, ударов (для постоянных магнитов) и др.
Для электростатической очистки:
- возможность работы только в токонепроводящих жидкостях
- низкая производительность
ОЧИСТКА ЖИДКОСТИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМ ФИЛЬТРОМ
Выходом из тупикового положения в области очистки различных жидкостей явился разработанный принцип гидродинамической очистки. В ее основе лежит создание возле каждой ячейки фильтроэлемента потоков, которые позволяют проникнуть через отверстие только частицам, размер которых заведомо (в 3.10 раз) меньше размера отверстия. Более крупные частицы сбрасываются из фильтра или складируются в бункере. Реализуется основной принцип: задача фильтра не в том, чтобы задержать на поверхности фильтроэлемента недопустимо крупные частицы, а в обеспечении чистоты жидкости, прошедшей через фильтр.
Благодаря такому принципиальному решению данный фильтроэлемент имеет ряд преимуществ, а именно:
- никогда не засоряется и не требует технического обслуживания в течение неограниченного времени работы,
- не нуждается в сменных элементах либо периодической регенерации,
- имеет меньший и постоянный перепад давления,
- имеет большую пропускную способность
- в фильтре отсутствуют байпасные клапаны, что исключает попадание загрязнений в линию очищенной жидкости.
В зависимости от соотношения скоростей смывающего и очищенного потоков имеется возможность регулирования тонкости очистки в процессе работы. Тонкость очистки, обеспечиваемая гидродинамическими фильтрами, недостижима никакими другими очистителями при их эксплуатации непосредственно в производственных условиях.
В случае поддержания параметров жидкости в пределах +/- 30% от номинальных фильтр работает без осмотра не менее одного года, после чего производится ревизия фильтрующей поверхности, и при наличии дефектов она заменяется. Работоспособность фильтра полностью восстанавливается.
ОПЫТ ВНЕДРЕНИЯ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ
640 тыс. долларов экономии получил в год АвтоВАЗ только от одного неполнопоточного фильтра, установленного в линии очистки грунтов для покраски автомобилей. Такие же фильтры были установлены на АЗЛК и более тонкие фильтры на АвтоЗАЗе. Везде гидродинамические фильтры устанавливались в импортные линии вместо итальянских, немецких и английских фильтров.
Особенный интерес представляет использование гидродинамических фильтров металлургии. Еще 3 года назад был установлен неполнопоточный фильтр тонкой очистки в листопрокатном цехе Донецкого металлургического завода для очистки воды, подаваемой к насосам высокого давления для сбива окалины. Фильтр производительностью 65 м3/ч с тонкостью очистки 0,035 мм был встроен в трубу диаметром 600 мм, идущей от заводского озера — отстойника. Очистка жидкости данным фильтром, не только значительно повысила долговечность насосов высокого давления, но и обеспечила их защиту при залповом попадании загрязнений в трубопровод. В настоящее время в цехе успешно работает еще один фильтр на 520 м3/ч.
Большие трудности испытывал в охлаждении кристаллизаторов Каменск-Уральский алюминиевый завод (СУАЛ). Применение неполнопоточного фильтра производительностью 360 м3/ч с тонкостью очистки 0.5 мм избавило цех от частых остановок, т.к. тонкие трубки кристаллизатора постоянно забивались загрязнениями.
Этапным для развития гидродинамической очистки сильно загрязненных вод (до 11 г/л) явился фильтр, установленный на стене 1700 ММК им. Ильича. Он был спроектирован на расход 2000 м3/ч с проектной тонкостью очистки в 0,5 мм. Фильтр с такой характеристикой не выпускался нигде в мире. Фильтр допускает подачу на него жидкости с частицами размером до 30 мм. За все время эксплуатации (более одного года) фильтр не потребовал никакого технического обслуживания (фильтр очистил 6000000 м3воды), все узлы и детали его не потерпели никаких изменений, тонкость очистки составляет 0,2 мм, перепад давлений 0,02.0,03 Мпа. Полностью исчез износ форсунок.
Фильтры сверхтонкой очистки в 0,025 мм производительностью 60 л/мин уже много лет успешно работают на многих станках, выпускаемых Стерлитамакским станкостроительным заводом. Задача этого очистителя — отделение от СОЖей мелких частиц — мет. стружки и различных загрязнений. Менее глубокая очистка должна приводить к поломке оборудования и снижению качества выпускаемой продукции. Такой тонкости очистки не достигал в производственных условиях ни один фильтр.
Таким образом, можно констатировать, что осуществлен прорыв в области систем очистки жидкости, что открывает простор появлению новой прогрессивной техники.
