Факторы, которые следует учитывать при выборе промышленного воздушного и газового фильтра

Установка внутри или снаружи помещения

Расположение технологического оборудования (вакуумного насоса, воздуходувки или компрессора) и самого фильтра будет определять материалы конструкции и долговечность. Например, если фильтр установлен на открытом воздухе в суровой морской среде, идеальной является конструкция из нержавеющей стали 316L.

Кроме того, если фильтр подвергается воздействию погодных условий, таких как дождь или снег, необходима надлежащая защита для предотвращения попадания в фильтр и потенциального обхода оборудования.

Окружающая среда играет большую роль в рекомендуемой конструкции ваших фильтров.

Качество окружающего воздуха также является важным фактором, поскольку тяжёлые условия приведут к более высокой частоте обслуживания. Оборудование и фильтры, установленные в суровых условиях окружающей среды, таких как производство цемента и горнодобывающая промышленность, требуют дополнительной защиты от условий.

Расход газа/воздуха

Расход потока газа или воздуха напрямую влияет на размер и производительность фильтра. Размер соединения корпуса фильтра и площадь поверхности внутреннего фильтрующего элемента напрямую определяются скоростью технологического потока. Кроме того, поток влияет на пылеемкость и эффективность фильтра.

Исследования показали, что при чрезмерной скорости потока ухудшаются пылеемкость и эффективность, поэтому эта информация имеет решающее значение для выбора размера промышленного воздушного или газового фильтра.

Тип и характеристики загрязняющего вещества

Конструкции воздушных и газовых фильтров различаются в зависимости от типа загрязнения (частицы, жидкость, пар). Важно проанализировать сам процесс, а также условия эксплуатации (давление/вакуум, температура и т. д.). Вместе они определят промышленную фильтрующую среду, этапы разделения, схему потока и конструкцию корпуса фильтра.

Например, для простого пылевого загрязнения может потребоваться только полиэфирный фильтрующий элемент, в то время как для сильного жидкостного загрязнения может потребоваться несколько этапов разделения (перегородка, каплеуловитель и конечный фильтрующий элемент). Любая доступная информация о размере частиц (микрон), физических свойствах и концентрации является факторами для рассмотрения.

Идеально подходит для вакуумного прижима в деревообрабатывающей промышленности, ST SpinMeister combo использует предварительный фильтр для удаления крупных частиц древесной пыли (85% при 15 микрон), что значительно продлевает срок службы встроенного первичного фильтра ST. Результатом является более длительное время работы и меньшее количество перерывов в обслуживании.

Например, фильтрующий элемент, предназначенный для улавливания крупной древесной пыли с фрезерного стола с ЧПУ, будет отличаться от фильтра, предназначенного для улавливания мелкой кремниевой пыли с процесса PCVD полупроводников.

Жидкости имеют другие специфические характеристики, такие как коррозионная активность, вязкость и объемная масса. Характеристики пара будут различаться в зависимости от источника (химикаты, вода, смола и т. д.) и точки кипения каждого из них в условиях давления или вакуума.

Непрерывная или временная нагрузка

Непрерывная работа все чаще становится нормой для промышленного технологического оборудования, что способствует повышению нагрузки на фильтр. Этот постоянный поток предсказуем, но также приводит к постоянной проблеме загрязнения (частицы, жидкости).

Более суровые условия окружающей среды или процесса потребуют фильтра большей емкости для достижения желаемого интервала обслуживания и падения давления.

В качестве альтернативы, если операции основаны на партиях, фильтр не подвергается постоянной нагрузке. Однако размер имеет решающее значение для обеспечения хорошей работы фильтра в течение срока службы.

Температура

Температура процесса будет влиять на физическое состояние загрязнения. Например, жидкости испаряются в пары и обходят определенные фильтры. Экстремальные температуры также влияют на материалы конструкции фильтра, что будет рассмотрено далее более подробно.

Это особенно важно для компонентов фильтрующего элемента: среды, клеев и эластомеров.Если условия эксплуатации превышают ожидаемый диапазон температур, результатом может стать сокращение срока службы и эффективности фильтра.

Рабочее давление/вакуум

Промышленные воздушные и газовые фильтры устанавливаются в широком диапазоне от вакуума до высокого давления. Рабочее давление определяет материалы конструкции фильтра и параметры конструкции, такие как толщина материала, стандарты сварки и герметичность.

Рабочее давление в сочетании с температурой будет влиять на состояние загрязняющих веществ в воздухе или газе (давление паров). После того, как будут понятны условия процесса и конкретные требования к процессу, можно будет окончательно определить конструкцию фильтра.

Характеристики и нормы проектирования фильтров

Характеристики и нормы проектирования будут различаться в зависимости от условий процесса и страны/региона установки. Давление является общим фактором проектирования, и в зависимости от места установки некоторые фильтры потребуют конструкции на основе стандартов ASME VIII или PED (Директива по оборудованию, работающему под давлением) и неразрушающих испытаний (NDT) для обеспечения целостности от утечек. Существуют также другие национальные нормы для сосудов под давлением (например, Китай и Австралия). Все эти директивы определяют сварку/изготовление, толщину материалов и NDT.

Фильтры, сертифицированные по ATEX, помогают минимизировать вероятность взрыва в опасных рабочих средах.

Другие руководящие нормы проектирования зависят от загрязнения процесса, окружающей среды и места установки. Сюда также входят государственные и экологические требования, такие как:

• Требования к взрывобезопасности для электрических компонентов (двигателей, датчиков), установленных в классифицированных зонах.
• Отраслевые спецификации, такие как NFPA 99:2018 Health Care Facilities Code и ISO 7396-1:2016 Medical Gas Pipeline Systems, регулируют медицинские вакуумные системы.
• Маркировка CE для обозначения соответствия нормам ЕС.
• Декларации REACH и RoHS для подтверждения исключения опасных материалов из производственного процесса.

Материалы конструкции корпуса фильтра

Большинство промышленных воздушных и газовых фильтров изготавливаются из стальной конструкции; однако марка стали и конечная отделка зависят от конкретных условий процесса. Для стандартных применений с воздухом обычно приемлема окрашенная конструкция из углеродистой стали.

Однако, если присутствуют едкие химикаты или технологические газы или окружающая среда суровая (морская или химическая среда), может потребоваться высококачественная нержавеющая сталь (316L).

Могут потребоваться особые  альтернативные покрытия в зависимости от процесса и окружающей среды. Специальные лакокрасочные покрытия (эпоксидные, морские) или коррозионно-стойкие покрытия (никелирование, покрытие PTFE) являются вариантами для тяжелых и коррозионных сред.

Соединения и фитинги фильтра также являются критически важными компонентами. Для некоторых фильтров могут потребоваться фланцевые соединения (ANSI, DN, ISO-K) для соответствия оборудованию или существующим трубопроводам. В условиях высокого давления и среднего/высокого вакуума некоторые фланцы потребуют специальной отделки для обеспечения идеальной уплотнительной поверхности. Резьбовые соединения также распространены и могут быть метрическими (BSPP или BSPT) или стандартными для США (MPT или FPT) в зависимости от стандартов страны и технологического оборудования.

Материалы конструкции являются основным фактором стоимости, поэтому важно понимать, что необходимо для выдерживания технологических и окружающих условий, прежде чем окончательно определить бюджет проекта.

Скорость утечки для корпусов вакуумных фильтров

Фильтр Solberg серии WL для вакуумных систем проходит окончательное сертификационное испытание скорости утечки гелия.

Хотя фильтр имеет решающее значение для  защиты вакуумного насоса  от загрязнения процесса, он также должен быть герметичным, чтобы оператор мог достичь требуемого уровня вакуума процесса. При выборе вакуумного фильтра запросите опубликованную скорость утечки (мбар л/сек) у калиброванной машины для испытания на утечку гелия, чтобы убедиться, что он будет удерживать вакуум во время эксплуатации.

Тип и эффективность фильтрующего материала

Фильтрующие элементы изготавливаются из одного из многих вариантов материала в зависимости от загрязнения окружающей среды или процесса и условий эксплуатации. Доступны различные рейтинги и эффективности в микронах в зависимости от характера и размера загрязнения частицами. Полиэстер, бумажный фильтр, ПТФЭ, стекловолокно и сетка из нержавеющей стали являются распространенными вариантами, а размеры микрона варьируются от субмикронных до крупных.

Общая эффективность представляет собой комбинацию фильтрующего материала и скорости, а удерживающая способность определяется конструкцией элемента (поверхность, глубина, обернутый или гофрированный). Помимо твердых частиц, некоторые материалы предназначены для адсорбции паров, что требует гранулированных и пропитанных материалов.

Конструкция и герметизация фильтрующего элемента

Условия процесса определяют, нужны ли специальные компоненты. Например, присутствие химикатов и высокие температуры могут потребовать специальных заливочных компаундов для обеспечения структурной целостности. Коррозионные среды могут потребовать опорных компонентов элемента из нержавеющей стали 304 или 316, таких как торцевые крышки.

Кроме того, фильтр настолько хорош, насколько хорош его уплотнитель, поэтому материал прокладки также должен быть совместим с условиями процесса и загрязнениями. Viton, PTFE и BUNA — три распространенных типа прокладок, используемых в различных условиях

Безопасность

Загрязняющие вещества процесса могут быть едкими, пирофорными или взрывоопасными по своей природе, поэтому обращение с ними и обслуживание оператором должны быть продуманы заранее. Возможны взрывобезопасные конструкции, такие как ATEX.

Некоторая пыль является пирофорной и загорается при внезапном воздействии кислорода, поэтому для обеспечения безопасности оператора при работе с уловленным материалом во время обслуживания встроены дополнительные функции, такие как окислительные порты.

Требования к установке

После определения размера и производительности фильтра крайне важно учесть доступное пространство для установки и доступ для обслуживания. Независимо от того, новая установка или модернизированная, могут быть ограничения, обусловленные трубопроводом, верхним зазором, весом и физическим доступом.

Промышленные фильтры могут быть спроектированы и изготовлены так, чтобы соответствовать доступному пространству и ограничениям новой системы (вакуумный насос, воздуходувка или компрессорный агрегат) или существующей установки. Вес идет рука об руку с размером, поэтому убедитесь, что трубопровод или место установки могут поддерживать фильтр как в чистом, так и в грязном состоянии.

До установки необходимо понять интервал для обслуживания, необходимый для извлечения фильтрующего элемента из корпуса, а также вес крышки фильтра и элемента. Специальные функции, такие как подъемные рычаги или боковые дверцы доступа, являются хорошими вариантами для упрощения процесса обслуживания и повышения его безопасности для оператора.

Перепад давления

Ограничение на фильтрующем элементе определяется как перепад давления, также называемый падением давления. Повышенный перепад давления является основным фактором интервала обслуживания. Этот интервал зависит от фактической скорости потока и проблемы загрязнения.

Конструкции фильтрации должны учитывать рейтинг элемента в микронах, эффективность и площадь поверхности, чтобы минимизировать перепад давления, что обеспечивает более эффективную работу системы. Если перепад давления чрезмерен, защищенное оборудование будет испытывать трудности с эффективной работой и достижением вакуума или давления, необходимых для процесса.

Перепад давления можно измерять и контролировать с помощью аналоговых или цифровых датчиков, которые могут быть встроены в фильтр или в краны, включенные в восходящий и нисходящий технологические трубопроводы. Эта функция позволяет оператору контролировать состояние фильтра и в конечном итоге знать, когда элемент необходимо обслуживать или заменять.

Аксессуары для обслуживания/технического обслуживания

Промышленные фильтры могут быть спроектированы со встроенными функциями для удобного обслуживания и ремонта: импульсная очистка, съемные контейнеры для сбора и системы автоматического слива — вот лишь некоторые из распространенных элементов, которые требуются операторам/техническому персоналу.

В случаях, когда уловленное загрязнение безвредно, очистка фильтрующего элемента может быть такой же простой, как использование щетки или сжатого воздуха для удаления частиц. Некоторые фильтрующие материалы можно мыть, что также может продлить срок службы.

Автоматизированные и самоочищающиеся функции являются хорошими вариантами, если загрязняющее вещество является опасным или если требуется непрерывная работа.

В жидкостных фильтрах и сепарационных приложениях автоматизированная система слива может обеспечить непрерывный сбор и обработку жидкости, не прерывая процесс вакуумирования или давления.