Filtry gazowe: rodzaje, budowa, przeznaczenie i cechy wyboru filtra do gazu

Niezbędnym urządzeniem technicznym systemu dystrybucji gazu jest filtr gazowy – urządzenie pełniące funkcje podstawowego oczyszczania medium roboczego z zanieczyszczeń. Ale jak jest zbudowany i czy można się bez niego obejść? Właśnie o tym porozmawiamy w naszej publikacji – omówimy cechy konstrukcyjne filtrów i ich odmiany.

Przedstawimy również zalecenia dotyczące prawidłowego wyboru odpowiedniej opcji, w zależności od specyfiki eksploatacji. Uzupełnieniem przedstawionego materiału będą poglądowe zdjęcia, schematy i filmy tematyczne.

Budowa i cechy pracy filtra

Dzięki takim elementom, jak filtry zainstalowane na linii, zapewniona jest długoterminowa praca aparatury kontrolno-pomiarowej, armatury odcinającej i innych istotnych podzespołów. Dlatego wyposażenie systemów gazowych w elementy filtrujące jest nie tylko pożądane, ale wręcz obowiązkowe, biorąc pod uwagę cechy technologiczne korzystania z gazu bytowego.

Pomimo pozornej zewnętrznej prostoty wykonania, filtry gazowe są dość zróżnicowane pod względem techniczno-eksploatacyjnym. Tak więc w praktyce stosuje się urządzenia, które ze względu na wykonanie konstrukcyjne umownie należy dzielić na kątowe i liniowe.

Na zdjęciu przedstawiono element filtrujący typu kątowego, przeznaczony do transportu strumienia gazu. Jest to jedna z istniejących odmian asortymentu urządzeń tego rodzaju.

Ponadto różnice w konstrukcjach filtrów gazu przejawiają się również w kierunku przepływu strumienia gazu przez urządzenie. Odpowiednio istnieją dwa rodzaje wykonania: przepływowy i obrotowy.

Tradycyjnie część obudowy filtrów gazowych wykonuje się z metali – żeliwa, stali, aluminium, i tutaj również należy rozważyć różnorodność konstrukcji obudowy.

Wreszcie, filtry gazowe dzielą się również według takiego kryterium, jak materiał filtracyjny:

• siatkowy;
• kasetowy.

Dla pierwszego wariantu charakterystyczna jest siatka metalowa, utkana z cienkiego drutu.

W drugim przypadku zazwyczaj mowa jest o specjalnych napychanych wkładach kasetowych, w których stosuje się cienką nić nylonową lub włosie końskie. Materiały te są dodatkowo nasączane specjalnym olejem (wiskynowym).

Olej wiskynowy – produkt tradycyjnie używany do obróbki kasetowych elementów filtrujących w celu zapewnienia skuteczności działania. Stosowany jest nie tylko do urządzeń filtracji gazu ziemnego, ale również w innych systemach.

Materiał filtracyjny używany w konstrukcji filtrów gazu powinien posiadać odpowiednie właściwości fizykochemiczne, zapewniać wytrzymałość fizyczną w stosunku do medium roboczego. Wszystkie te niuanse są brane pod uwagę podczas opracowywania i projektowania.

Jak zbudowany jest filtr gazu w środku?

Niezależnie od różnorodności wykonania filtrów gazowych, praktycznie wszystkie mają podobny wewnętrzny system technologiczny, z wyjątkiem kilku pojedynczych elementów.

Poniższe zdjęcie przedstawia schematy typowych filtrów gazowych, dość szeroko stosowanych w eksploatacji sieci gazowych.

Budowa wewnętrzna filtra gazowego na przykładzie dwóch powszechnie stosowanych urządzeń – siatkowego i kasetowego: 1 – pokrywa; 2 – część korpusu; 3 – siatka druciana; 4, 5 – wkład kasetowy wypełniony włosiem końskim lub nicią jedwabną; 6 – króciec (wylot).

Należy zwrócić uwagę na pewne niuanse wewnętrznego wykonania konstrukcyjnego. Przykładowo, metalowe filtry siatkowe charakteryzują się zjawiskiem zwiększenia stopnia dokładności filtracji w wyniku gromadzenia się zanieczyszczeń. Jednocześnie odpowiednio zmniejsza się przepustowość elementu filtrującego. Efekt ten jest szczególnie widoczny w konstrukcjach wielowarstwowych.

W systemach kasetowych, gdzie jako element filtrujący stosuje się włosie końskie, przeciwnie – stopień dokładności filtracji słabnie. Wynika to z faktu, że przepływający strumień gazu w trakcie eksploatacji urządzenia stopniowo porywa część materiału filtracyjnego w postaci drobnych cząstek.

Dlatego, w celu zmniejszenia ilości unoszonych cząstek i utrzymania skutecznej filtracji, dąży się do doboru optymalnej prędkości przepływu medium roboczego podczas eksploatacji filtrów kasetowych.

Różnice ciśnień i zasada działania

Ogólnie rzecz biorąc, graniczne dopuszczalne wartości różnic ciśnień przy stosowaniu filtrów gazowych powinny wynosić 5 000 Pa (dla elementów siatkowych) i 10 000 Pa (dla elementów kasetowych).

Odpowiednio, w momencie rozpoczęcia eksploatacji dowolnego typu filtra gazowego, parametry te powinny odpowiadać wartościom:

• 2 000 – 2 500 Pa (dla elementów siatkowych);
• 4 000 – 5 000 Pa (dla elementów kasetowych).

Opisanie działania filtrującego mechanizmu siatkowego nie jest trudne: gaz bytowy przepływający przez system rurociągów napotyka na swojej drodze filtr i wchodzi do wnętrza urządzenia przez króciec wlotowy.

Przenikając przez metalową siatkę, gaz domowy oczyszczany jest z obcych składników, a następnie przechodzi do rury wylotowej.

Liniowy filtr kasetowy gazu domowego oraz kaseta wymienna na wypadek całkowitego uszkodzenia materiału filtrującego kasety eksploatowanej z filtrem

Zatrzymane przez siatkę zanieczyszczenia opadają do dolnej części korpusu filtra siatkowego (w niektórych konstrukcjach) lub są usuwane siłą. Podczas konserwacji nagromadzone w obszarze dna zanieczyszczenia są usuwane przez otwór, który podczas pracy filtra pozostaje zamknięty korkiem.

Nieco bardziej «wyrafinowany» jest kasetowy element filtrujący, biorąc pod uwagę specyfikę używanego materiału. Wewnątrz filtra, w kierunku przepływu medium roboczego, umieszczona jest kaseta wypełniona włosiem. Dodatkowo przed nią zainstalowano deflektor – metalową płytę chroniącą kasetę przed uszkodzeniem przez duże ciała obce o twardej strukturze.

Budowa takiej kasety jest prosta – jest to zazwyczaj prostokątny (rurowy) stelaż, którego zewnętrzne części są zamknięte siatką drucianą. Wewnętrzna część stelaża wypełniona jest włóknistym materiałem kapronowym lub naturalnym (włosie końskie). Podczas wypełniania ubija się gęsto jednolity materiał i dodaje dodatkowy smar.

Gaz przechodzący przez taką kasetę oczyszczany jest z obcych składników i trafia na perforowaną metalową kratkę. Jest to kolejny element filtra kasetowego, zapobiegający unoszeniu do układu cząstek materiału filtracyjnego.

W miarę zatykania się, kaseta jest wyjmowana podczas przeglądów technicznych i czyszczona/myta specjalnymi rozpuszczalnikami.

Kontrola optymalnej różnicy ciśnień

Praktycznie wszystkie konstrukcje filtrów gazowych zapewniają kontrolę spadku ciśnienia roboczego. Niektóre konstrukcje (zwykle starszego typu) w tym celu są wyposażone w złączki, do których przewidziano podłączenie wskaźnika.

Jedna z konstrukcji filtra gazowego, w której zastosowano wskaźnik spadku ciśnienia. Do jego podłączenia w korpusie urządzenia przewidziano złączki

Inne, bardziej nowoczesne urządzenia, wyposażone są bezpośrednio w element wskaźnikowy. Taki element jest wbudowany w część korpusową urządzenia i stanowi skalę informacyjną, zazwyczaj podzieloną na strefy kolorystyczne (zieloną i czerwoną). Występują wskaźniki z jednym i dwoma wskazówkami.

Wariant #1 – wskaźnik z jedną wskazówką

W warunkach normalnej pracy filtra gazowego wskaźnik znajduje się w strefie zielonej, co obrazowo pokazuje optymalny poziom spadku ciśnienia.

Jeśli natomiast strzałka wskaźnika przesuwa się do obszaru skali pomalowanego na czerwono, czynnik ten sygnalizuje, że filtr jest zatkany.

W takich wskaźnikach spadku ciśnienia zasadniczą uwagę personelu obsługi zwraca się na czerwony segment skali i odpowiedni wskaźnik. Gdy czerwona strzałka znajduje się w obszarze segmentu czerwonego, filtr wymaga konserwacji zapobiegawczej, a następnie czyszczenia lub wymiany materiału filtrującego.

Wariant #2 – wskaźnik z dwiema strzałkami

W tym wariancie wykonania skala kontrolna jest podzielona na dwa segmenty w kolorze czarnym i czerwonym. Elementy wskazujące (strzałki) również odpowiadają kolorom segmentów.

Obszar czarnego koloru przeznaczony jest do kontrolowania bieżącego spadku ciśnienia. Obszar czerwonego koloru służy do kontrolowania spadku w momentach maksymalnego poboru.

Wbudowany wskaźnik rejestrujący poziom spadku ciśnienia za pomocą dwóch strzałek na dwóch segmentach: 1 – bieżący poziom spadku; 2 – osiągnięty poziom spadku przy maksymalnym poborze; 3 – punkt ręcznego resetowania czerwonego wskaźnika (przy konserwacji)

Charakterystyka tych wskaźników polega na tym, że jeśli wskaźnik czarnego segmentu skali ma zdolność powrotu w kierunku początku skali, wskaźnik czerwonego segmentu nie ma takiej zdolności.

Jeśli czerwony wskaźnik zarejestruje zbyt duży spadek, strzałka (czerwona) zatrzymuje się nieodwracalnie na osiągniętym poziomie. Powrót do poziomu zerowego możliwy jest tylko ręcznie podczas konserwacji.

Cechy wyboru filtra do gazu

Przy doborze odpowiedniego filtra gazu należy uwzględnić następujące cechy:

• średnica rurociągu, gdzie planowana jest instalacja;
• przepływ gazu (parametr obliczeniowy);
• ciśnienie – należy znać wartość ciśnienia bezwzględnego na wlocie urządzenia filtrującego;
• gęstość – zaleca się posiadanie danych dotyczących gęstości medium gazowego.

Urządzenia filtrujące różnych producentów różnią się wyglądem i charakterystyką. Niemniej jednak każde urządzenie jest odpowiednio oznakowane. Oznaczenie umożliwia dobór filtra z uwzględnieniem podstawowych kryteriów.

Oznaczenie na filtrze gazu serii „FN”: 1 – oznacznik serii; 2 – wymiary montażowe (w calach); 3 – ciśnienie robocze (nominalne), bar; 4 – klasa wykonania urządzenia; 5 – obecność (brak) wbudowanego wskaźnika; 6 – materiał obudowy urządzenia

Aby zapewnić wystarczający stopień oczyszczenia przez element filtrujący, zazwyczaj przy doborze uwzględnia się ograniczenie prędkości przepływu medium przechodzącego przez urządzenie filtrujące.

Parametr prędkości jest zwykle określany przez parametr maksymalnego dopuszczalnego spadku ciśnienia. Jeśli filtr jest czysty, dopuszczalny spadek wynosi nie więcej niż 50% wartości maksymalnej dopuszczalnej.

Zazwyczaj, aby precyzyjnie dobrać filtr do rury gazowej, wygodnie jest korzystać ze specjalnych tabel. Jeśli jednak dostęp do tabel jest niemożliwy lub wymagany jest unikalny dobór, logiczne jest zastosowanie wzoru obliczeniowego przedstawionego poniżej na rysunku.

Wzór obliczeniowy doboru filtra gazu: Qm – przepustowość urządzenia, m³/h; P – wartość ciśnienia na wejściu, kPa; Pm – wartość ciśnienia na filtrze, kPa; p – wartość gęstości medium gazowego

Tradycyjnie wybór filtra gazowego jest porównywany z średnicą liniowego rurociągu, na którym przewidziany jest montaż urządzenia. Przy tym przepustowość urządzenia wiąże się z parametrami przepływu w punkcie dystrybucji gazu – orientuje się na analogiczną wartość lub wyższą.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Film o filtrach gazowych, ich cechach i konieczności ich stosowania:

Eksploatacja gazociągów bez użycia filtrów będzie mało efektywna i niepraktyczna. W takich warunkach pracy istnieje ryzyko szybkiej awarii urządzeń technologicznych, co odbija się na ekonomicznej stronie eksploatacji systemów. Oczywiście brak filtrów wpływa na poziom bezpieczeństwa pracy urządzeń.

Chcesz uzupełnić powyższy materiał interesującymi faktami? A może masz pytania dotyczące tematu artykułu? Zadaj je naszym ekspertom i innym odwiedzającym witrynę, napisz swoje uwagi i porady – blok kontaktu znajduje się poniżej.