Что такое пилотный фильтр
Для чего нужен пилотный клапан?
Пилотом называют не только летчика, но и устройство, управляющее другим.
Пилотный клапан
Усилие действующие на запорно-регулирующий элемент клапана, обычно пропорционально площади проходного сечения клапана.
В клапанах с большим проходным сечением для перемещения или удержания запорно-регулирующего элемента клапана могут потребоваться значительные усилия.
Устройства с пилотными клапанами целесообразно использовать в системах с большим расходом рабочей среды, при этом используется пилот, который значительно меньше основного клапана. Проходное сечение пилотного клапана значительно меньше проходного сечения основного клапана, для управления запорно-регулирующим элементом пилота потребуется небольшое усилие. Пилот позволяет управлять потоком рабочей среды (воздуха в пневмоприводе, масла в гидроприводе). Поток будет воздействовать на запорно-регулирующий элемент основного клапана и заставлять его перемещаться.
Пилот используется в редукционных и предохранительных клапанах непрямого действия.
Пилотный распределитель
Пилотный распределитель используется в многокаскадных распределителях, сервоклапанах. Как и клапан пилотный распределитель имеет меньшие размеры по сравнению с аппаратами, которыми он управляет. Пилотный распределитель позволяет направлять поток жидкости для управления золотниками распределителей последующих каскадов. Такая схема позволяет управлять большими потоками рабочей среды при малом управляющем воздействии.
В сервоклапанах в качестве пилотного часто применяются специальные распределители со струйной трубкой или сопло-заслонка. Которое обеспечивают регулирование, пропорциональное входному сигналу.
Важность применения пилотных испытаний при подборе сетчатых фильтров на примере одного из объектов НПЦ ПромВодОчистка
Пилотные испытания позволяют в реальных условиях смоделировать ситуацию и спрогнозировать, насколько эффективной окажется выбранная технология очистки воды и стоков. В нашей компании пилотные испытания проводятся на оборудования меньшей производительности, и по итогам их проведения подбирается оборудование на весь объем очищаемой воды.
Почему это важно?
Пилотные испытания позволяют:
К нам обратилась компания-проектировщик с запросом на оборудование механической очистки со следующими параметрами:
Исходя из условий технического задания, на первоначальном этапе нами были предложены полуавтоматические фильтры серии ПВО-SA-500. Также в качестве альтернативы мы предлагали автоматические фильтры Amiad серии EBS и фильтры Yamit, но они не подходили по габаритам. Кроме этого, внимание обращалось на то, что оборудование предполагается разместить на открытой площадке (с эксплуатацией зимой).
Заказчик остановился на фильтрах ПВО-MSF-SA512B, 3000 мкм с термочехлами. Пилотные испытания не проводились, оборудование было установлено и запущено в работу.
Фильтры ПВО-MSF-SA512B на технологической линии
После года эксплуатации при осмотре фильтра были обнаружены повреждения фильтрующих элементов и элементов очистного механизма.
В ходе переговоров было принято решение организовать выезд специалиста ООО НПЦ ПромВодОчистка для осмотра фильтров и установления причин повреждения.
Фотографии осмотра фильтров:
Фильтрующий элемент фильтра ПВО-MSF-SA512B
Щетка механизма очистки фильтра ПВО-MSF-SA512B
В результате осмотра был составлен Акт с описанием возможных причин повреждений оборудования:
Выводы
Автор:
Осетров А.В.
Ведущий инженер-технолог
Гидравлические фильтры: виды, функции и применение
Гидравлические фильтры: виды, функции и применение
В масле присутствуют загрязняющие компоненты: пыль, частицы ржавчины, металла, краски. Первичные загрязнения попадают в рабочую среду при монтаже гидравлики. Инородные частицы образуются при контакте движущихся элементов гидросистемы с мусором рабочей жидкости, попадают во время ремонтных работ и технического обслуживания КМУ.
Фильтры гидросистемы продлевают срок службы спецтехники. Их использование снижает вероятность поломок и аварий, позволяет избежать простоев техники.
Конструктивные элементы фильтра на гидравлику
В конструкции устройства выделяют следующие компоненты:
Классификация и принцип работы гидравлических фильтров для спецтехники
Фильтры устанавливаются на разных участках гидравлической системы кран-манипулятора. В зависимости от места установки различают напорные, всасывающие и сливные корпусные изделия.
Всасывающий гидравлический фильтр
Устройство монтируется в баке, ниже уровня рабочей жидкости или перед насосом. Функция – очистка гидромасел разных типов от грубых фракций грязи. Минеральное масло, которое помпа всасывает из емкости, сначала поступает сквозь отверстия фильтроэлемента и очищается от примесей. Далее проходит по трубопроводу и поступает к насосу. Чтобы в рабочей жидкости не появились пузырьки воздуха, важно правильно подобрать размер механизма.
Достоинства элементов этой категории: низкая стоимость, простая конструкция, эффективная защита насоса. Недостаток: при установке в бак технически сложно обслуживать. Фильтрующий элемент не подлежит регенерации. После его заполнения производится замена новым.
Фильтр напорный гидравлический
Фильтр данного типа предназначен для тонкой очистки. Он монтируется после насоса перед электроклапаном, защищает плунжер клапана от механических загрязнений.
Современные модели оснащены прочным корпусом высокого давления и электрическим индикатором загрязнения. Колба съемная, ее можно менять в процессе обслуживания. Материал фильтроэлементов неорганическое волокно с пропиткой из смолы. Эксплуатационные преимущества изделий грязеемкость, проницаемость, широкая площадь фильтрации. Заменить фильтрующий элемент можно с помощью шестигранного ключа.
Фильтр сливной гидравлический (обратный)
Устройство устанавливается перед сливом масла в бак, предназначено для тончайшей фильтрации рабочей жидкости. Идеальная жесткость закрепления, простота обслуживания достигаются при монтаже в верхней крышке бака с погружением в масло. Ввиду расположения в конце магистрали, сливные фильтры рассчитаны на минимальное давление. Чем больше размер элемента, тем выше грязеемкость. Корпус выполняется из чугуна или алюминия. Фильтроэлемент представляет собой цилиндр из гофрированного химического волокна или бумаги. Снаружи, для придания жесткости конструкции, в некоторых моделях устанавливается металлическая сетка.
Как правило, сливные фильтры устанавливаются парно. Если один засоряется, масляная магистраль переключается на другой, поэтому спецтехника не простаивает.
Решетчатые, щелевые, поверхностные фильтры для гидросистем манипуляторов
Фильтрующий элемент решетчатых изделий – металлическая сетка с плотным плетением. Она задерживает только крупные фракции грязи, после очистки может использоваться повторно.
Щелевые модели выполнены из металлических пластин, обработанных смолой. В конструкции – стакан, крышка и ось с закрепленными пластинами. Стык между крышкой и корпусом уплотняется резиновым кольцом. Пластинчатые устройства отличаются более высокой очищающей способностью.
Наиболее популярны в гидравлических системах КМУ поверхностные устройства. Их фильтроэлемент сделан из специальной бумаги или синтетической нетканой основы. У него отличная фильтрующая способность и устойчивость к механическим повреждениям.
В зависимости от объема пропускаемой жидкости, фильтрующие масляные фильтры гидравлики бывают:
Перечисленные типы бывают в картриджном исполнении, когда фильтрующий элемент вставляется в кожух, и в корпусном. Корпусный фильтр меняется вместе с элементом очистки.
Масляный фильтр для гидравлики: критерии выбора
От фильтра прямо зависит энергоэффективность и надежность гидравлики. Чтобы сделать грамотный выбор, нужно учесть место установки, характеристики рабочей жидкости, температурные условия. Прочность шторы фильтрэлемента должна обеспечивать равномерное прохождение рабочей среды по всей поверхности, не деформироваться на предельных режимах.
Важные параметры фильтрующих систем:
Для увеличения интервала замены рекомендуется использовать модели с большей грязеемкостью. Сетчатые фильтры поверхностного типа восстанавливают очисткой в ультразвуковых ваннах. Но регенерация не дает 100% эффекта. После очередного цикла отмечается усталость металла, разрушается структура, через определенное количество чисток изделие нужно менять.
Особенности эксплуатации гидравлических фильтроэлементов
70% неисправностей гидравлических систем КМУ связаны с рабочими жидкостями. Часто именно масло является причиной проблем. Это случается, если используется масло неподходящего типа или не соответствующее сезону работы.
Владельцы кран-манипуляторов часто пренебрегают фильтрацией. Но практика показывает, что две трети отказов техники связаны с загрязнением масла.
Важно помнить, что гидрофильтры чувствительны к перепадам температуры, колебаниям рабочего давления. При остывании масла могут наблюдаться скачки давления. При снижении температуры увеличивается его вязкость. При прохождении рабочей жидкости через фильтр материал может деформироваться, разрушиться в местах складок, что снижает КПД работы.
Для продолжительной работы манипуляторов нужно соблюдать правила обслуживания, эксплуатации, но важно помнить, что фильтрация – ключевой аспект штатного функционирования спецтехники.
Наша компания ООО «КранАвтоЗапчасть» готова предоставить все виды гидравлических фильтров для кран-манипуляторных установок Soosan, Unic, Todano, Kanglim, Hiab и Dong Yang.
Пилотный клапан. Виды, принцип работы
Трубопроводы всех типов (бытовые, промышленные, магистральные) оснащаются запорной арматурой. Она позволяет регулировать давление в системе, открывать и перекрывать полностью рабочий просвет, увеличивать и уменьшать подачу рабочей среды.
При помощи специального вентиля можно опустить/поднять задвижку, повернуть ее на 90° или поставить в иное положение. Но по мере увеличения диаметра трубопровода приходится прикладывать большие усилия для управления запорной арматурой. Они пропорциональны площади проходного сечения самого клапана.
Можно установить электродвигатель, чтобы не приходилось вручную крутить вентили. Но он будет расходовать значительные объемы электроэнергии. Решением проблемы может стать пилотный клапан.
О том, что он собой представляет, о доступных видах речь и пойдет далее. На чтение статьи потребуется всего несколько минут.
Пилотный клапан: принцип работы
Пилотным называют небольшой клапан, размещаемый поверх основного. Его проходное сечение в несколько раз, а порой и в десятки раз, меньше аналогичного параметра основного рабочего узла запорной арматуры.
Пилотный и основной клапаны функционируют в единой связке. Пользователь или оператор трубопровода проворачивает пилот (вручную или при помощи сервопривода). Далее управляющее воздействие передается на основной клапан. Последний уже проворачивает задвижки, золотники, шаровые системы.
Как следствие, при минимальных усилиях можно управлять практически любыми потоками рабочей среды. Это может быть горячая и холодная вода, пар, газ, нефть, масло, воздух и т. д. Перекачиваемый поток под влиянием пилотного клапана воздействует на основной запорно-регулирующие узлы основного клапана, заставляя его смещаться в нужное положение.
В устройствах с электроприводами для передачи управляющего сигнала между пилотным и рабочим клапанами применяются импульсные трубки. Участие человека-оператора в этом случае минимально. Рабочий узел занимает точно заданное положение.
Виды пилотных клапанов
На данный момент времени пользователям доступны следующие варианты пилотных клапанов:
Помимо этого, для обустройства трубопровода можно приобрести пилотные клапаны EVM: NC и NO. Первые в стандартном положении закрыты, вторые открыты.
Преимущества пилотного клапана
Для пользователя наиболее важны следующие плюсы оборудования:
Недостатки пилотных клапанов
Пилоты можно использовать не везде из-за следующих ограничений:
Что такое HEPA-фильтр: принципы работы и неочевидные факты
Для тех, кто не любит длиннопосты, сразу пишу главное и неочевидное о HEPA-фильтре:
HEPA-фильтр может задерживать частицы всех размеров
Пыль задерживается в HEPA-фильтре практически навсегда. Пылесосить/мыть HEPA практически бесполезно – только менять.
Со временем эффективность HEPA-фильтра только растет. Хотя и растет воздушное сопротивление.
Это высокоэффективные фильтры, главная цель которых – удалять из воздуха мелкодисперсные частицы, в том числе PM2.5 и PM10 (с диаметром менее 2,5 и 10 мкм соответственно). HEPA – это не бренд и не марка, а класс фильтров, который определяется международным и национальным стандартами ЕН 1822-1:2009 и ГОСТ Р ЕН 1822-1-2010.
Давайте посмотрим на HEPA-фильтр «с расстояния вытянутой руки», расскажем про принцип его работы и основные эффекты, благодаря которым происходит осаждение частиц на фильтре.
Основа любого HEPA-фильтра – хаотично расположенные волокна разной толщины, примерно 0,5-5 мкм. Расстояние между волокнами – порядка 5-50 мкм. Диаметр мелкодисперсных частиц – в пределах нескольких микрон или даже нескольких долей микрона. Возникает вопрос: как фильтр с такими большими порами задерживает такие мелкие частицы?
Обычно мы представляем фильтр в виде рыболовной сети или сачка: если фильтруемый объект больше ячейки, он застревает. Этот механизм называется эффектом сита (straining). Он работает для частиц, диаметр которых превышает размер пор в фильтре. На упрощенной модели эффект сита выглядит так:
Волокна фильтра представляются в виде цилиндров, расположенных поперек воздушного потока. Сам поток считается безвихревым. Модель частицы – шар с радиусом R. Если 2R больше расстояния между волокнами, частица застревает в фильтре. Чем крупнее частица, тем вероятнее она застревает в волокнах. Поэтому для крупных частиц эффект сита работает лучше:
На графике нет привязки к конкретным размерам, так как фильтры с разной толщиной волокон и разной плотностью упаковки будут задерживать разные фракции частиц. Форма кривой будет примерно той же, но она может «плавать» по горизонтальной шкале. Например, для фильтра грубой очистки класса G кривая будет располагаться правее, чем для фильтра тонкой очистки класса F. В фильтрах HEPA эффект сита тоже наблюдается. И если бы HEPA работал только по этому механизму, то кривая его эффективности выглядела бы примерно так же. Однако на деле она выглядит совсем по-другому:
По графику видно, что HEPA-фильтр задерживает частицы любого размера. И если эффективная фильтрация крупных частиц (около 5 мкм и больше) происходит по механизму сита, то фильтрация мелкодисперсных фракций (порядка 1-0,01 мкм) имеет другую природу.
Как HEPA-фильтр «ловит» мелкодисперсную пыль?
Основное отличие HEPA от фильтров грубой и тонкой очистки в том, что для фильтрации частице не обязательно застревать в волокнах. Если пылинка просто коснулась фильтровального материала, этого уже достаточно для и эффективного осаждения. Это связано с двумя процессами: адгезией и аутогезией.
Адгезия – это взаимодействие пыли с осаждающей поверхностью, в нашем случае с волокнами HEPA. Благодаря адгезии на чистых волокнах появляется первый слой пыли.
Аутогезия, или слипаемость – это взаимодействие пылевых частиц между собой. Благодаря аутогенному взаимодействию частицы продолжают наслаиваться друг на друга, образуя на волокнах многослойные конгломераты. Выглядят они так:
Природа адгезии и аутогезии – в молекулярном взаимодействии частиц друг с другом и с волокнами (силы Ван-дер-Ваальса). Эти силы появляются на расстоянии от одного до нескольких сот диаметров частиц. Для мельчайших частиц притяжение к волокну и пылевому слою настолько большое, что частицы оседают в HEPA-фильтре фактически навсегда. Цифры это подтверждают: для частиц меньше 10 мкм прочность пылевого слоя на разрыв – больше 600 Па.
Итак, из-за сил притяжения частица практически намертво прилипает к волокну HEPA-фильтра, стоит только коснуться его поверхности. Это объясняет удерживание частиц на фильтре, но по-прежнему нет ответа на вопрос:
Как мельчайшие частицы касаются волокна HEPA-фильтра?
Как мы выяснили, эффект сита тут ни при чем – мельчайшие частицы свободно пролетают через поры. В фильтрах НЕРА действуют другие механизмы.
Любая частица удерживается в воздушном потоке, и, если в фильтре не возникают силы, отклоняющие частицу от линии тока воздуха в сторону волокна, то осаждения не будет. В результате частица проскочит через фильтр вместе с потоком. Поэтому вопрос «Как частицы касаются волокна?» можно перефразировать: «Как частицы выходят из воздушного потока?» И ответ на него будет разным, в зависимости от размера и массы частицы.
Самые мелкие частицы (с диаметром меньше 0,1 мкм) обладают небольшой массой и постоянно находятся в хаотичном броуновском движении. Их траектория постоянно колеблется относительно линии тока воздуха. В ходе колебаний частица выходит из потока, касается волокна и осаждается. Это эффект диффузии:
Более крупные частицы (с диаметром больше 0,3 мкм) весят больше, поэтому их колебания относительно линии тока меньше либо отсутствуют вообще. Такие частицы осаждаются по другому механизму. На модели видно, что линии воздушного потока искривляются вблизи волокна, огибая препятствие. Крупные и тяжелые частицы за счет инерции выходят из воздушного потока, сталкиваются с волокном и осаждаются. Это эффект инерции:
Диффузионный и инерционный эффекты дополняют друг друга: один отвечает за фильтрацию самых мелких частиц, другой – более крупных.
Сложнее всего посадить на волокно частицы с «промежуточным» размером. Их инерция еще недостаточно большая, а диффузия уже работает слабо, так как колебания их траектории относительно линии тока уже не такие сильные. Поэтому такие частицы с большей вероятностью остаются в потоке и огибают волокна вместе с воздухом. Их называют частицами с максимальной проникающей способностью, Most Penetrating Particle Size (MPPS). И для их осаждения наибольшее значение имеет последний механизм – эффект зацепления:
Эффект зацепления работает, когда частица приблизилась к поверхности волокна на расстояние своего радиуса. Такого касания достаточно для ее осаждения. Этот механизм работает не только для MPPS. Он универсальный и действует для частиц любого размера. Пылинки могут оставаться в воздушном потоке, совершать диффузионные колебания относительно линии тока или вылетать из потока благодаря инерции – в любом случае, если частица коснулась волокна, она осаждается.
Эффективность этого механизма зависит от размера частицы. Чем больше частица, тем вероятнее она коснется волокна. В этом эффект зацепления похож на эффект сита, потому и график почти одинаковый (естественно, с привязкой в другому диапазону частиц).
В действительности в HEPA-фильтре на частицу одновременно действуют все механизмы, поэтому общая эффективность HEPA-фильтра равняется сумме вкладов каждого эффекта:
ηобщая = ηсита + ηзацепления + ηинерции + ηдиффузии
Если постоянно нагружать HEPA аэрозолем с крупными частицами, то срок работы фильтра значительно сокращается. Это происходит из-за эффекта сита: крупные частицы быстро забивают фильтр и снижают его проницаемость. Чтобы избежать эффекта сита, перед HEPA-фильтром устанавливают один или несколько префильтров более низкого класса: G и/или F. Они защищают HEPA от преждевременного засорения. Если префильтры стоят, то HEPA работает строго «по специальности» — фильтрация мелкодисперсных частиц. Таким образом, остаются три эффекта:
ηобщая = ηзацепления + ηинерции + ηдиффузии
Если сложить все три графика эффективности для каждого механизма, то получим ту самую кривую общей эффективности HEPA-фильтра, которую мы показывали в начале статьи:
Как видим в диапазоне MPPS (примерно от 0,1 до 0,3 мкм) общая эффективность HEPA-фильтра «падает в яму». И именно по MPPS измеряют общую эффективность. HEPA-фильтра класса H10 (по новой номенклатуре E10) работает с эффективностью более 85%, а фильтра класса H11 (E11) – более 95%. Это значит, что в HEPA-фильтре E11 осаждаются 95 из 100 частиц MPPS. При этом остальные частицы осаждаются с вероятностью почти 100%, но итоговую эффективность принято указывать по MPPS, 95%.
От чего зависит эффективность HEPA-фильтра?
Эффективность HEPA зависит не только от размеров фильтруемых частиц, но и от параметров самого фильтра:
Диаметр волокон в HEPA-фильтре
Плотность упаковки волокон
Чем тоньше волокна и чем плотнее они упакованы, тем больше площадь их соприкосновения с частицами. И чем лучше волокна «цепляют», тем эффективнее осаждение. Если материал, из которого сделан фильтр, обладает высокой удельной проводимостью, то волокна могут заряжаться в воздушном потоке. В этом случае между волокнами и частицами возникают силы электростатического притяжения (силы Кулона). Они дополнительно увеличивают эффективность HEPA-фильтра.
При осаждении частиц уменьшается расстояние между волокнами:
В результате площадь волокон увеличивается, и с этим связан парадоксальный факт: со временем эффективность HEPA не уменьшается, а растет. С другой стороны, при загрязнении уменьшается проницаемость фильтра, увеличивается его сопротивление, растет перепад давления на фильтре и, как следствие, уменьшается производительность прибора, в котором тот установлен. Если фильтр забился полностью и производительность прибора упала почти до нуля, единственный выход – заменить фильтр. Частота замены зависит от емкости фильтра. Этот показатель определяет, как много пыли сможет осадить HEPA, прежде чем перепад давления на нем станет критическим.
Теперь, когда мы имеем представление о HEPA-фильтре, соберем по пунктам принцип его работы:
В фильтр попадает воздушный поток с пылинками разного размера, от 10 мкм и меньше
Крупные частицы выходят из воздушного потока благодаря эффекту инерции, мелкие частицы – благодаря эффекту диффузии
На фильтре оседают все частицы, которые вышли из потока и коснулись волокна
На волокне частицы прочно удерживаются благодаря силам притяжения (Ван-дер-Ваальса)
Также соберем в одном месте все неочевидные факты о HEPA-фильтре:
HEPA-фильтр может задерживать частицы всех размеров
Пыль задерживается в HEPA-фильтре практически навсегда. Пылесосить/мыть HEPA практически бесполезно – только менять.
Со временем эффективность HEPA-фильтра только растет. Хотя и растет воздушное сопротивление.