Испытания и обслуживание фильтров

Технологические испытания фильтров заключаются в определении гидравлических, фильтрующих характери­стик и водоотделяющих свойств.

При гидравлических испы­таниях находят зависимости между скоростью фильтрации и перепадом давления на фильтре. При испытании исполь­зуют как естественный, так и искусственный загрязнитель. Водоотделяющие свойства фильтров устанавливают при пропускании через фильтр специально приготовленной водотопливной эмульсии. Пробы топлива анализируют на содер­жание в них воды.

Для определения продолжительности работы фильтрую­щей перегородки или периодичности очистки фильтрующих элементов от загрязнений необходимо знать закономерности процесса фильтрования. Как известно, процесс этот может идти по одному из четырех законов: с образованием осадка; с постепенным закупориванием пор; по промежуточному закону; с полным закупориванием пор. Применимость того или иного закона к конкретным случаям фильтрования за­висит от свойств загрязнений и топлива, от свойств фильтрующего материала и др. Экспериментальные ис­следования и дальнейшая обработка результатов опыта на базе теории фильтрования (определение законов фильтрования) позволяют выяснить как целесообразность исполь­зования того или иного типа фильтрующей перегородки на судах, так и продолжительность работы фильтра.

В лабораторных условиях для выбора рационального типа фильтра авторы провели экспериментальные исследо­вания эффективности очистки отчественных тяжелых топ­лив методом фильтрования с помощью фильтров сетчатого и объемного типа, а также типов Софранс и Винслоу, рас­пространенных на зарубежных судах.

Фильтрующие элементы Софранс и Винслоу отличаются между собой по конструктивному оформлению и по принципу работы. Фильтр Софранс периодически очищается от загрязнений обратным потоком топлива, а фильтр Винслоу (объемного типа) работает до достижения предельного перепада давления, после чего элементы необходимо заменять новыми, т. е. без регенерации последних.

Кроме того, были проведены испытания фильтров ФГН-60, в настоящее время распространенных на бункеровочных базах. Для сохранения скорости фильтрации, заложенной при проектировании фильтра ФГН-60, и осуществления лабэраторпых экспериментов были внесены конструктив­ные изменения в фильтрующий патрон (рис. 70). В корпусе фильтра ФГН-60 вместо дисков для получения необходимой скорости фильтрации установили проставку 3 и оставили один диск 5 (см. рис. 70). Для уплотнения прокладки 4 стя­гивали гайкой.

Эксперимент проводили на лабораторном стенде топливоподготовки (рис. 71). Из цистерны 5 насос 7 подавал топ­ливо через фильтры в цистерну 1. Стенд позволял проводить испытания фильтрующих элементов Софранс 4, Винслоу 9, ФГН — 60 8, измерять расход топлива с помощью мерной шайбы 3 и дифманометра 2, измерять перепад давления на фильтрах, отбирать пробы топлива до и после фильтров через краны 10, обводнять топливо через воронку 6, и конт­ролировать температуру подогрева и т. д.

Для достижения идентичных условий при проведении экспериментов при искусственном обводнении в каждом опы­те перемешивали топливо-водяную суспензию до установле­ния одинакового в каждой серии опытом размера капель во­ды, что контролировали путем отбора проб топлива и ана­лиза их под микроскопом. Эксперимент начинали, когда максимальный размер капель не превышал 60—70 мкм.

В лабораторных условиях создавали условия, которые трудно преднамеренно осуществить на судах, например большая концентрация воды в топливе (до 14%). Начальную долю воды выбирали из условия возможных обводнений, встречающихся на судах. Испытания проводили па смеси дизельного топлива с мазутом Ф5 и на моторном топливе (табл. 32). Пробы отбирали до и после прохождения очисти­теля, проводили микрофотографирование и физико-хими­ческие анализы.

Тонкость фильтрации определяли методом микроанали­за. Результаты подсчета обрабатывали методами матема­тической статистики и по данным расчетов строили гисто­граммы для каждой пробы топлива.

Для примера приведены результаты подсчета частиц механиче­ских примесей в пробе, взятой до фильтра (табл. 33).

В приведенном примере максимальный размер частиц механиче­ских примесей составил 85 мкм.

На рис. 72 представлены гистограммы, построенные по результатам подсчета частиц в топливе до и после прохож­дения фильтра ФГН-60. По оси ординат отложена величина j, %, выражающая долю частиц данной размерной группы в общей массе части примесей. Микрофотографии проб были выполнены при двух увеличениях микроскопа: в пер­вом случае (рис. 72, а) в 200 раз, во втором — в 600 раз (рис. 72, б). Такая методика исследования дала возможность установить более достоверную картину распределения раз­мерных групп как в зоне мелких частиц механических при­месей, так и в зоне крупных частиц. В частности, из данно­го примера видно, что при большем увеличении в зоне ма­лых размеров наблюдается перегиб кривой распределения (см. пунктир на рис. 72, б), примерно возле диаметра ча­стиц 9 мкм.

Обработка и изучение микрофотографий проб топлив раз­личных видов (маловязкого, смеси дизельного с моторным и моторного топлива), отобранных до и после фильтров ФГН-60, Софранс и Винслоу показали следующее. В про­бах топлива до фильтра присутствовали как частицы орга­нического происхождения (карбены, карбоиды), так и ча­стицы неорганического происхождения — кварцевый песок, частицы металлов. При просмотре частиц в поле зрения мик­роскопа при правильно выбранной подсветке кварцевые частицы выглядят плоскими прозрачными с острыми гра­нями, частицы металлические — объемные с характерным металлическим блеском, частицы органические — непро­зрачные темного цвета. Независимо от марки топлива как органические, так и неорганические частицы присутствуют в составе механических примесей. Максимальный размер частиц колебался в пределах от 60 до 230 мкм. А в пробах топлива, отобранных после прохождения фильтрующих перегородок элементов, максимальный размер частиц меха­нических примесей не превышал для фильтров Софранс, Винслоу и ФГН-60 соответственно 20, 22 и 21 мкм.

Фильтрующую перегородку проходят все частицы: квар­цевые, металлические и органические. Однако в количест­венном отношении больше частиц органического происхож­дения, что можно объяснить более высокой степенью дис­персности карбенов и карбоидов по сравнению с неоргани­кой. Этот результат является положительным эффектом очистки, так как органические примеси меньше действуют абразивно на трущиеся поверхности деталей двигателя. Таким образом, исследуемые фильтры удовлетворяют требованиям по тонкости фильтрации.

Полнота отсева в меньшей степени характеризует эффек­тивность фильтров как очистителей по той причине, что доля механических примесей в топливах может колебаться в очень широких пределах. А сопоставить фильтры различных кон­струкций и типов по полноте отсева можно только при обеспечении на входе в очиститель одинаковой наперед заданной процентной доли (например, по массе) механиче­ских примесей. Такой методики для тяжелых топлив и их смесей в настоящее время нет. Прежде всего это связано с трудностями моделирования загрязнений тяжелых топлив, т. е. выбора искусственного загрязнителя. Поэтому пока­затели по доле примесей до и после очистки нужно рассматривать как приближенные, отражающие качественную сто­рону процесса.

- Фильтр ФГН;

- Фильтры Софранс и Винслоу;

- Расчет периодичности очистки элементов от загрязнений;

- Очистка отечественных топлив.