§ 5.4. Фильтры

В дизельных топливах согласно ГОСТ 4749—73 и ГОСТ 305—73 содержание загрязнений не должно превышать 0,05 %, т. е. механические примеси практи­чески должны отсутствовать. Однако опыт эксплуатации дизелей показывает, что загрязнения топлива, находящегося в эксплуатации, составляют 400—600 г на 1 т. В среднем в примеси находится 60—70 % неорганических загрязнений (почвенная пыль, попадающая в топливо из воздуха, продукты коррозии емко­стей и трубопроводов, продукты износа перекачивающих средств) и 30—40 % органических (асфальтосмолистые продукты окислительной полимеризации нестабильных компонентов топлива).

Таблица 5.10. Характеристики унифицированных топливных фильтров (ГОСТ 14146—79)

Марка	Условная пропускная способность, кг/ч, не неиее	Количество фильтро- «лементов	Рекомендуемый расход топлива через фильтр, кг/ч	Габарита, им, не более
ТФ-1	30	1	6	190X 82X102
ТФ-2	90	1	11	190Х 104Х 125
ТФ-3	130	1	20	230X104Х 125
ТФ-4	250	1	50	215Х 124X138
ТФ-5	360	1	100	350X 125Х 155
2ТФ-2	165	2	23	205X202X165
2ТФ-3	215	2	40	245X 202X165
2ТФ-4	1000	2	200	495X285X230
2ТФ-5	1200	2	400	655X285X230
2ТФ-6	650	2	200	406X285X230
2ТФ-6А	800	4	400	655X285X230
2ТФ-7	500	2	100	215X240X112

Неорганические загрязнения — основная причина абразивного износа прецизионных деталей топливной аппаратуры; органические загрязнения резко снижают срок службы фильтров, приводят к закоксовыванию распылителей. При нормальных условиях топливо обладает способностью связывать ойреде- лениое количество воды (примерно 0,2 %) в растворенном виде. Конкретные технические требования к топливным фильтрам дизелей (табл. 5.10) изложены в ГОСТ 14146—79. К новым фильтроматериалам относятся бумаги БФДТ, БТ-ЗП, ВТ-5П, БТ-10П, БТ-15П (табл. 5.11).

Фильтры грубой очистки (ФГО) (табл. 5.12) задерживают частицы механи­ческих примесей размером более 0,04 мм. Фильтры тонкой очистки (ФТО) задер­живают механические примеси неорганического и органического происхождения размером более 16 мкм. Кроме того, ФТО не пропускают коллоидных загряз не- ний органического происхождения (продукты разложения нефтепродуктов — смолы и асфальтены), вследствие чего для предотвращения быстрого засорения фильтров при удалении мелких частиц размером 5—7 мм и менее необходима предварительная очистка топлив сепарированием.

Показатель	БФДТ	БТ-ЗП	БТ-5П	БТ-ЮП	БТ-15П
Тонкость отсева, мкм	3	4	5	10	15
Сопротивление потоку воз­	800	450	90	40	20
духа, Па
Сопротивление продавли-	0,32	0,53	0,26	0,22	0,16
ванию, МПа
Удельная пропускная спо­собность, см/ч	230	450	2900	3600	6700

Магнитные фильтры широко применяют для очистки от ферромагнитных частиц (размером от 0,5 до 5 мкм и более) механических примесей. Они отлича­ются от других очистителей наименьшим гидравлическим сопротивлением (не более 150 Па). Преимущества магнитных фильтров: небольшие габариты, сравни­тельно невысокая стоимость, непрерывность действия и простота обслуживания; недостаток — невозможность использования для очистки жидких топлив и масел

Рис. 5.34. Схема гомогенизатора ги­дродинамического типа.

1. — блок насоса; 2 — нанометр; 3 — седло гомогенизацйонного клапана; 4 — гомоге- низационный клапан; 5 — регулирующий винт; 6 — стопор винта; 7 — пружина;

8. — сальник штока клапана; 9 — отвод­ная труба; 10 — предохранительный кла­пан; 11 — нагнетательная камера; 12 — нагнетательный клапан; 13 — всасываю­щий клапаи; 14 — подвод топлива; 15 — плунжер; 1S — уплотнение плунжера.

от механических примесей органического и неорганического происхождения. Для средне- и высоковязких топлив рекомендуется комплекс средств очистки: ФГО, центробежный сепаратор, ФТО.

Метод гомогенизации топлива состоит в гидродинамическом возмущении топливной среды, в результате которого в среде возникают кавитационные зоны (рис. 5.34). Захлопывание кавитационных каверн сопровождается локальными гидравлическими ударами (высокой мощности), разрушающими не только же­леобразные сгущения, но и твердые агломераты. В результате топливо становится гомогенным, смолы равномерно распределяются в топливной среде, твердые час-

Таблица 5.12. Характеристики фильтров грубой очистки

Тип фильтра	Размер задерживае­мых частиц, мм	Скорость жидкости, м/с	Перепад давлений на фильтре, МПа
			чистом	засоренном
Сетчатый Пластинчатый Проволочно-щелевой	0,125—0,25 0,05—0,12 0,07—0,125	0,02—0,05 0,06—0,12 0,025—0,05	0,02—0,04 0,02—0,04 0,02—0,04	0,08—0,10 0,08—0,10 0,08—0,10

тиды освобождаются от «смолистой шубы», а глобулы воды диспергируются. Такое топливо сепарируется и фильтруется с минимальными потерями горю­чей части. Гомогенизированное топливо обладает повышенной абразивностью, _в связи с этим его необходимо пропускать через ФТО.

топлива

Рабочая

зона

Рис. 5.35. Схема аппарата АВС-100.

I — индуктор; 2 — рабочая труба; 3 — по­люс; 4 — катушка; В — ярмо.

Наиболее перспективен новый метод очистки «Марисейв», разработанный японской фирмой «Санко Лайн К⁰» для ВОД средней мощности. В частности, в результате полного улавливания из низкосортного топлива взвешенного в нем асфальтового шлама (всех постоянных частиц размером более 5 мкм) с последую­щим диспергированием его ультразвуком в тонкие микрочастицы и возвратом в общую массу топлива обеспечи­вается 100 % -ное сжигание тяже­лого топлива.

Аппараты вихревого слоя АВС-100 превосходят по основным показателям центробеж­ные сепараторы, фильтры, а также гомогенизаторы, полностью исклю­чают потери топлива и являются перспективным средством топли­воподготовки на судах (табл. 5.13).

Принцип действия аппарата (рис. 5.35) следующий: в рабочем пространстве аппарата обмотками и магнитопроводами индуктора соз­дается вращающееся магнитное поле. Ферромагнитные частицы (используются отбракованные иглы игольчатых подшипников) — ци­линдры диаметром 1,5 мм и дли­ной 15—16 мм из прошедшей тер­мообработку высококачественной стали, помещенные в рабочее про­странство аппарата. Под действием магнитного поля они производят сложное высокоскоростное движе­ние. При столкновении частиц в ме­стах ударов возникают очаги вы­соких температуры и давления, что обеспечивает эффект, подобный го­могенизации: асфальтосмолистые включения, вода, механические примеси топ­лива измельчаются и равномерно распределяются по всему объему. Оптималь­ный режим работы аппарата: производительность 5—6 м³/^, температура подо­грева мазута на входе в АВС-100 80—85 °С, масса заряда ферромагнитных частиц в рабочей зоне аппарата 250 г. Схема включения аппарата показана на рис. 5.36.

Известные фильтры и автоматические фильтрационные установки фирм «Скаматик», «Софранс» и «Винслоу» показали в эксплуатации отсутствие потерь топлива, нормальные износы ЦПГ и топливной аппаратуры.

Таблица 5.13. Характеристики гомогенизаторов и аппарата АВС-100

Показатель	Гомогенизатор			АВС-100
	С-ЗТВ	К5-ОГА-1.2	А1-ОГМ
Производительность, м3/ч	1,83	1,2	5		15
Рабочее давление, МПа	21	20	20		0,3
Потребляемая мощность, кВт	18	12	40		2,14
Масса, кг	1200	850	1740		522- ■ '<

Фильтр типа С-2 фирмы «Сканатик», обладающий полной автоматической и непрерывной очисткой, состоит из следующих частей: корпуса, крышки, фильтрующего элемента (рис. 5.37, а). Проволочно-щелевой фильтрую­щий элемент имеет два патрубка-отверстия: входной патрубок — для поступ­ления жидкости (на верхней части), выходной патрубок — для отвода жидкости (в нижней части). В нижней части элемента расположены четыре отверстия, снабженные пробками для вывода отходов фильтрации. На крышке фильтра сде­лан выступ для присоединения выходной трубки гидромотора системы очистки. Фильтрующий элемент состоит из фильтрующего патрона, прикрепленного

к крышке, системы автоматической очистки (лопастной гидромотор и лопастной насос), днища патрона. Фильтрующий патрон представляет собой бронзовый остов цилиндрической формы с продольными ребрами, на Который намотана тонкая проволока из нержавеющей стали. Намотка проволоки на ребре обеспе­чивает равномерную щель между соседними витками. Проволока практически не подвергается износу, а зазор между витками не изменяется. На каждом круге витки припаяны вдоль образующей.

Привод масляного гидромотора осуществляется потоком очищенного масла, поступающего через отверстие в вале очистительного устройства и затем сливае­мого в картер дизеля. Устройство работает непрерывно, совершая семь проду­ваний фильтра с последующим поворотом корпуса на один оборот.

Фильтр устанавливается только в вертикальном положении в схемах, где давление при работе всегда превышает 0,2 МПа. Не допускается пропускать через фильтр воду и химические продукты. Фильтр «Скаматик» требует только лишь Периодического удаления грязевых осадков через отверстия, расположенные в нижней части корпуса.

Фильтр «Винслоу» (Англия), по сравнению с сепараторами, применяемыми для высоковязких топлив (а также для очистки масел), имеет следующие преимущества: отсутствует влияние плотностей топлива и фильтро­вального материала; фильтр не нуждается в дорогостоящем оборудовании для автоматического управления (оборудован простым устройством для сигнализа­ции выходного давления).

Фильтр (рис. 5.37, б) состоит из вертикального цилиндрического сосуда со съемной крышкой, рассчитанной на высокое давление. В сосуд вставлен целый

Рне. 5.37. Конструкционная схема фильтров; а — самоочищающегося tOca- матик»; б — объемного типа «Винслоу».

I — основание очистительного устройства; 2 — фильтроэлемент; Э — отверстие для «хода масла в гидромотор; 4 — очистительное устройство; 5 — крышка; 6 — отверстие Для слива из гидромотора; 7 — перепускной клапан; 8 — трубопровод подвода грязного наела; 9 — корпус фильтра; 10, 12 — резиновые сальники; И — кожух: 13 — пробка Для слива из грязевой камеры; 14 — спускная пробка; /5 — вентиляционное отверстие;

16 — отверстие для слива отстоя.

ряд элементов, сидящих на перфорированных трубках, проходящих через пере­городку. Топливо (или масло) поступает в фильтр через верхнюю его часть и проходит сквозь элементы (от поверхности их к центру) в трубки и затем через перегородку к выходному отверстию. Каждая трубка элемента представляет самостоятельный трехслойный фильтр. Грубая очистка осуществляется двойным трикотажным чулком, надетым на трубку.

Главной фильтрующей средой является второй слой, которым служит на­бивка из нарезанной неокрашенной хлопчатобумажной пряжи, смешанной со спе­циально подготовленным коротким древесным волокном. Набивка имеет пере­менную плотность, возрастающую от периферии к центру, в связи с чем грубые частицы задерживаются поверхностными слоями, а мелкие — глубинными.

Последним фильтрующим слоем, как и первым, служит хлопчатобумажный три котажный чулок, но более мелкой вязки. Фильтр «Винслоу» характеризуете высокой эффективностью (на 30 % выше, чем бумажные фильтры), большой дол говечностью (до 3000 ч) и грязеемкостью, в три раза превышающей собственну] масху. Фильтровальный элемент обеспечивает отделение частиц размером боле

5. мкм, обладает большой способностью задерживать грязь, поглощает смолы и кислоты и, кроме того, отделяет воду.

Автоматический фильтр фирмы «Болл и Кирх» с обратной промывкой И агрегатом первичной обработки фильтрующего продукта применяется для фильтрации жидкого топлива и смазочных масел (см. рис. 6.26). Очистка сетчатых вставок фильтра с обратной промывкой происходит автомати­чески без перерыва в работе фильтра посредством обратной промывки (продувки) сжатым эоздухом. Одна очищенная фильтрующая камера стоит всегда в резерве.