自主研发的自动清洗网式过滤器_崔春亮

图 2 控制系统原理示意图 过滤器正 常工作 时 , 有 以下 3 种情况 过滤器 会自动 清洗 : ①压差控制清洗 :随着 精密 滤网 表面堆 积的 杂物的 增多 , 过 滤 器进出口压差也逐渐增加 , 当过滤器进 出口压差 达到事先设 定 的值(例如 0 .02 M P a)时 , 这时压差开关接 通 , 连 续接通的电 信 号传给控制器 , 控制 器 检测 传来 的 连续 信号 在 设定 的时 间 内 (例如实现设定 5 s)不 间断 , 控 制器认 为压 差达 到预先 设定 的 值 , 此时控制器发送指令开始清洗过 滤器 。 如果 因为系统压 力 波动 , 出现间断的电信号 , 这不属于过滤器 堵塞 , 因此不需要 冲 洗 。 ②最大 压力控制 :当过滤器工作压 力大于事 先设定的最 大 工作压力时(例如 0 .6 M Pa , 这 与整个 系统 的最 大工作 压力 有 关), 这时压力传感器接 通 , 电信 号传给 控制 器 , 控制器 检测 到 传来连续信号达到事先设定 的值(例 如 2 s)不间断 , 此 时控 制 器发送指令开始冲洗过滤器 。 ③时间控制 清洗 :当过滤器工 作 时间达到事先设置好的工作时间(例如运 行 2 h 后 冲洗一次), 此时控制器发出指令 , 过滤器开始冲洗 。 每次冲洗几个循 环通过 控制 器事先 设置 。 每 个冲 洗循 环 从下面的限位开关开始至上面的限位开关 , 然后 在向下运动 触 到下面的限位开关停 止算一 个冲 洗循环 。 下次 运行时 减速 电 机从下往上开始运动 。
够的抗变形刚度和强度 。 (3)吸污装置 。 自动清 洗装 置是由 吸污 嘴 、空心排 污管 和
密封连接件组成 , 在减 速电 机驱 动下做 螺旋 上下往 复运 动 , 由 两个行程开关根据过滤网的高度控制上下 位移 , 将滤网内表 面 做整体螺旋扫描 , 杂质通过吸污嘴进入排污管 。
(4)排污装置 。 排污装置由一个排 污电磁阀 和一个高压 管 道泵(功率 1 .5 kW 左 右 , 管 道泵 型 号进 出口 50 mm , 扬 程 12 m , 流量 15 m3/ h), 这样可以增加吸嘴的吸 力 , 同 时增加排污 电 磁阀的进口压力 , 这样即使系统在低压 工作时也 能保证排污 的 压力大于排污阀的最小工作压力 , 使系统正常 工作 。
(5)驱动电机 。 在过滤器顶部 有一个三相 异步电动 机 。 电 动机与吸污嘴之间由一个减速螺涡轮连接 , 减速 涡轮带动吸 污 嘴做上下螺旋运动 。
(6)可编程控制器 。 自动清洗网式 过滤器的 工作由一台 可 编程的控制器来 控制 完成 的 , 控 制系 统 原理 示意 图 如图 2 所 示 。 自动清洗控制器可通过压差控制 、时间控制 和系统最大 工 作压力控制 3 种工作状态来控制自动清洗 , 系统 安全性和可 靠 性高 。
自动清洗过滤器是 一种 20 世纪 70 年 代末 发展起 来的 新 型过滤器 , 具有很多优 点 , 其中 最主要 的优 点是 利用水 压自 我 操作 、自我清洗 、压力 损失 小[ 1] 。 依据 自动 清洗方 式可 将自 动 清洗过滤器分为 :吸污式 、刷式(刮式)、反冲洗 式 。 吸污式自 动 清洗过滤器作为 一种 新 型过 滤设 备 , 在 清洗 时 可以 不间 断 供 水 , 广泛适 用 于工 业 、农业 、市 政 、海 水 淡化 过 程 等 的 过 滤 分 离[ 2] 。 自动清洗过滤器在各行业具有广泛 的应用 , 重要场合 使 用的自动清洗过滤器多为国外制造 , 提 高自动清 洗过滤器的 国 产化水平是该行业的当务之急[3] 。
滤 流量 Q和 水头损 失Δh之间的 关系 图 , 图 中在 线
目前新疆的滴灌工程首部多采用传统 的网式过滤 器 、离 心 过滤器 、砂石过滤器等单个或组合过 滤方式 。 传 统的过滤器 反 冲洗过程大多为手动清洗 , 投资大 , 过滤效 率低 , 反冲洗浪费 水
量大 , 清洗不彻底 , 占地面积大 , 需专 人管理等 特点 。 自动清 洗 过滤器与传统过滤器的 相比 , 其 优点主 要体 现在精 度高 、冲 洗 过程不间断供水 、操作 完全 实现自 动化 。 截 止 2009 年 新疆 节 水灌溉面积 已达到 66 .7 万多 hm2 , 但是 自清洗 过滤器 仅在 一 些示范性节水灌溉项目 中使 用 , 且产品 大多 为国外 厂家 生产 。 针对以上问题 , 新疆水利水电科学研究 院自主研 发了一种吸 污 式自动清洗网式过滤器 , 可大大提高节水灌溉 首部过滤效率 。
摘 要 :自动清洗网式 过滤器是一种新型高效的过滤设备 。介绍了一 种自主研 发的吸污 式自动 清洗网式 过滤器 的工作原理和结构特点以及创新点 。 对已研发的两种型号的自动清 洗网式过 滤器进行水 力性能测 试 , 与 国外生产的 同类产品做了对比试验和分析 , 测试结论是自主研 发的过 滤器清 洁压降小 于进口 设备 、最小 清洗工 作压力小 于进口 设备 , 符合低压低能耗的设 计理念 , 同时智能化水平高 , 造价低 , 便于推广和应用 。 最后展望了自动 清洗过滤器在新疆 的应用前景 。 关键词 :自动清洗 ;过滤器 ;水力 性能 中图分类号 :S277 .9+5 文献标识码 :A
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文章编号 :1007- 4929(2010)10- 0046-03
节水灌溉 · 2010 年第 10 期
自主研发的自动清洗网式过滤器
崔春亮1, 2 , 雷建花1, 2 , 阿不都沙拉木1, 2
(1 .新疆水利水 电科学研究院 , 新疆 乌鲁木齐 830049 2 .新疆农业节水工程技术研究中心 , 新疆 乌鲁木齐 830049)
自动清洗过滤器的发源地是以色列 , 源于以 色列属于极 度 缺水的国家 。 以色列被迫 开发 了多样 化的 水资 源管理 技术 和 节水新技术 。 他们首先发明自动清洗过滤 器用于农业 喷灌 、滴 灌并逐渐发展到工业 及各行 各业 。 以 色列 有多 家自动 清洗 过 滤器生产厂 , 规模最大的公司有两家 :以色列阿米亚德(Amiad) 公司和以色列阿科(A r ka1)公司 。 以色列的自动 清洗过滤器 目 前已在世界 80 多个国家和地区广泛 应用 。 美国 也有多家自 清 洗过滤器生产厂如欧锐(O riva1)公司 、全自动过滤器公司(A UT OM A T IC F IL T ERS , IN C .)、施罗 德(schroede r)工业 公 司 和 RPA 工艺流程技术公司(RP A P ro ce ss T echno lo gie s)。
自主研发的自动清洗网式过滤器 崔春亮 雷建花 阿不都沙拉木
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装置末端连接排污电磁阀 。 在排污电磁阀 打开时 , 过滤器内 部 水压与外部大气之间形 成的 压差 , 此时 吸污 嘴通过 负压 吸力 , 水流从精密滤网外向内反 向高 速流动 将杂 质冲 下来进 入吸 污 器通过排污电磁阀排 出 。 吸污 器由一 个连 有丝 杆装置 的双 向 减速电机驱动 , 按照固 定的 转速 作螺旋 式的 运动 , 这样 多个 吸 嘴就能清扫到整个精 密滤网 内表 面 。 按照 预设 控制程 序完 成 一次自动清洗过程 , 压差开关又开始持 续地检测 滤网内外的 压 差 。过滤器 的整个运行由 控制 器根据 预先 设定 的程序 来控 制 完成 。
吸污式自 动清洗 过滤器 具有如 下特点 :清洗 效率高 , 消 耗 水量小 , 清洗彻底 , 体积 紧凑 , 机 械结构 可靠 ;利 用水压 自我 操 作 、自我清洗 , 且清洗时不停止过滤 , 系统不断流 ;冲洗 流量小 , 滤网压力低时仍能保证清洗效果 。
1 .2 过滤器结构
吸污式自动清洗过滤器由筒体 、初级过滤网 、精密 过滤网 、 吸污装置 、排污 装置 、减速电 机 、可编程 控制器 7 个部 分组成 , 其结构组合如图 1 吸污式自动清洗网式过滤器结构图所示 。
收稿日期 :2010-06-04 基金项目 :国家科技支撑计划(项目名称 :干旱区绿洲农业节水技术研究与示范 , 子课题名称 :移动式滴灌系统及高效过滤器 的开发与示范 , 子 课
题合同编 号 :2007BA D38B08-03);农 业 科 技 成 果 转 化 资 金 项 目 (项 目 名 称 :自 清 洗 网 式 过 滤 器 中 试 与 示 范 , 合 同 编 号 : 2008G B2G 400353)。 作者简介 :崔春亮 , 男 , 高级工程师 , 从事节水灌溉设计 、节水灌溉设备研发工作 。 E-mai l :ljh shyx @sohu .com 。
2 自主研发的自清洗过滤器技术性能
2 .1 技术参数
针对自主研发的自动清洗过滤器 , 把进出 口尺寸为 6″但 过 滤器内装有 3 节过滤网单体的 自动清 洗过滤器 称为过 滤器 1, 把进出口尺寸为 6″和 装有 4 节过滤网 单体 的自 清洗过 滤器 称 为过滤器 2, 性能参数见表 1 。
进出口管道通径 D N/ mm 过滤器筒体通径 D N/ mm
过滤器 1
过滤器 2
140
180
2 500
3 000
0 .6
80 , 120
水
25 ～ 30
1 650
1 950
450
450
150
150
200/ 325
200/325
2 .2 水力性能测试
针对自主研发的自动清洗过滤器 , 进行了各 项水力性能 测 试 , 确定了过滤流 量 Q 和 水头 损失 Δh 之 间的 关系 , 图 3 为 过
图 1 吸污式自动清洗过滤器结构示意图 (1)筒体 。 吸污式自动清洗网式过 滤器的筒 体由初级过 滤 网筒体和主过滤器筒体 组成 , 分别 采用 D219 钢管 和 D325 螺 旋焊接管制作 , 厚度 7 mm 。 采用 标准管 件便 于加 工制造 。 进 出水口尺寸为 6″, 连接采用标准法兰连接 。 (2)过滤网 。 过滤网由初级粗过滤 网和二级 精密过滤网 组 成 。 初级过滤网为直径 150 mm 、长 850 mm 的 不锈钢 滤网 , 初 级过滤网装在初级过滤装置中 , 主要阻 挡大于吸 污嘴直径的 杂 质 , 防 止吸 污嘴 被堵 塞 。 精 密过 滤网 由 3 节直 径 250 mm 、长 200 mm 的过滤网单体组 合起来 , 过滤 网单 体采 用尼龙 骨架 和 316 不锈钢滤网通过制作的模具 加工成型 。 不锈钢滤网粘接固 定在尼龙骨架的内表面 上 , 即保 证最大 过滤 面积 , 而且 具有 足