СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ФИЛЬТРА С НАСЫПНЫМ ФИЛЬТРУЮЩИМ СЛОЕМ Российский патент 1996 года по МПК B01D24/46 

Изобретение относится к водоподготовке, к технологии напорного фильтрования жидкости через насыпные слои и их регенерации.

Известны способы определения степени загрязнения фильтрующих слоев по величине перепада давления на слое и по величине отношения перепада давления на слое к квадрату расхода жидкости через него [1]
Наиболее близким к предложенному является способ определения степени загрязненности фильтра с насыпным фильтрующим слоем, включающий измерение текущего значения перепада давления на фильтре и расхода жидкости через него, определение критерия загрязненности из уравнения, представляющего собой функциональную зависимость этих величин, и сравнение полученного результата с предельно допустимым [2]
Недостатком способа является то, что этот способ работоспособен только при условии ламинарного характера движения жидкости. Для его реализации измерение перепада давления необходимо производить непосредственно на слое, исключив элементы конструкции с преобладающим турбулентным характером движения жидкости, как, например, дренажные системы, задвижки и другие устройства, обеспечивающие работу фильтрующего слоя. Реализация этого требования в условиях эксплуатации технически затруднительна, а его нарушение, как показала практика, искажает значение используемого в этом способе критерия загрязненности насыпного слоя. Такая зависимость критерия загрязненности от характера движения жидкости не позволяет использовать его в качестве объективного входного параметра для автоматизированных систем управления технологическими процессами водоподготовки.

Целью предложенного способа является повышение производительности работы насыпных фильтрующих слоев и экономия материалов за счет объективной оценки степени загрязнения слоя и своевременного вывода его на регенерацию.

Пример осуществления способа.

В заявленном способе степень загрязненности фильтрующего слоя характеризуется текущими значениями коэффициентов А и В, определяемых решением системы уравнений вида
ΔР₁ ΔG₁ + BG21

(1)
ΔP₂ ΔG₂ + BG22
В идеальном случае, для определения текущей загрязненности слоя, измерение величин ΔР₁, G₁ и ΔР₂, G₂ должно производиться одновременно.

На практике ввиду инерционности процесса загрязнения фильтрующего слоя допустим некоторый промежуток времени, разделяющий эти пары замеров. Однако за этот промежуток времени прирост загрязненности слоя должен быть пренебрежимо мал.

При испытании способа на механическом фильтре ХВО Первоуральской ТЭЦ промежуток времени между замерами ΔР₁, G₁ и ΔP₂, G₂ для определяемой текущей загрязненности фильтра равняется 0,8 мин.

В среднем фильтроцикл составлял 26 ч, поэтому приростом загрязненности слоя за 0,8 мин можно пренебречь с достаточной для индикатора степенью точности.

Перепад давления ΔР на фильтре измерялся датчиком типа ДМЭ с предельным номинальным перепадом давления 0,25 кгс/см², а расход G через фильтр измерялся с помощью расходомерной шайбы на 125 т/ч при перепаде давления 1 кгс/см² и дифманометра-расходомера с предельным номинальным перепадом давления 1,0 кгс/см². Выходным сигналом датчиков ДМЭ и ДМЭР, поступающим на вход контроллера КАИ, был унифицированный токовый сигнал 0-5 мА.

После вычисления коэффициентов А и В контроллер выдавал их значения также в виде унифицированного токового сигнала 0-5 мА непосредственно на показывающие приборы типа М1730 со шкалой проградуированной от 0 до 2,5 мА (табл. 1, 2).

Испытания проводились при следующих условиях:
начальное (чистое) состояние фильтрующей загрузки взято после 100 т отфильтрованной воды (табл. 1);
конечное (грязное) состояние фильтрующей загрузки взято после 1200 т отфильтрованной воды (табл. 2).

Конкретная последовательность действий в определении коэффициентов А и В приводится для "чистого" состояния фильтрующей загрузки при режимах работы фильтра, соответствующих расходам воды G₁40 т/ч и G₂ 60 т/ч (табл. 1 строка 2).

Регулирующим органом устанавливается величина расхода воды через фильтр G₁ 40 т/ч, при этом режиме работы перепад давления на фильтре Р 0,0286 кгс/см². Соответствующие этим величинам расхода и перепада давления их значения в виде унифицированного токового сигнала поступающие на вход контроллера КАИ составляют: G₁ 0,51 мА, ΔР₁ 0,572 мА.

Поступившие на вход КАИ величины G₁ и ΔР₁ (в токовом виде) контроллер заносит в свою оперативную память. Через 0,8 мин после этого фильтр переводится регулирующим органом а другой установившийся режим работы с расходом воды G₂ 60 т/ч и перепадом давления на фильтре ΔР₂0,066 кгс/см². Соответствующие этим величинам значения расхода и перепада в токовом виде составляют G₂ 1,25 мА, ΔР₂1,32 мА, которые также поступают на вход контроллера. После этого контроллер решает систему из двух уравнений (1) относительно коэффициентов А и В.

0,572 А х 0,51 + В х 0,51²
1,32 А х 1,15 + В х 1,15²
В результате чего получает текущие значения коэффициентов А 1,1 и В 0,04. Для унификации диапазонов изменения коэффициентов А и В и удобства представления коэффициента В на показывающем приборе каждое из полученных значений коэффициента В умножается на постоянный масштабный коэффициент К 25, после чего величины коэффициентов А 1,1 и В к х В= 1,0 выдаются в виде токового сигнала на показывающий прибор М1730 и фиксируются оператором. Таким образом определяются текущие значения коэффициентов А и В и их произведение как критерий степени загрязненности фильтрующего слоя, соответствующей отфильтровыванию 100 т воды ("числое" состояние).

То, что в заявляемом способе степень загрязненности определяется по относительной величине изменению величин коэффициентов А и В для загрязненного состояния по отношению к их величинам для "чистого" состояния фильтра с насыпным слоем, позволяет использовать величины полученных коэффициентов А и В в виде унифицированных токовых сигналов без их перевода в абсолютную физическую величину. Это упрощает реализацию способа, не внося в него никаких погрешностей.

Для подтверждения того, что способ дает одну и ту же величину коэффициентов А и В и их произведения для одной и той же степени загрязненности фильтрующего слоя, т.е. текущие значения А и В и их произведение однозначно и объективно характеризуют степень загрязненности слоя независимо от режима работы слоя по расходу фильтруемой жидкости, была проведена серия из 21 определения текущих величин А и В для "чистого" состояния слоя при различных режимах его работы (табл. 1) и серия из 19 определений текущих величин А и В для "грязного" состояния слоя также при различных режимах его работы (табл. 2).

Результаты серий приведены в табл. 1 и 2 не в порядке очередности проведения замеров, а в порядке возрастания величины G.

Как видно из результатов испытания способа, средние величины коэффициентов А, В' к х В и их произведения составили для "чистого" состояния фильтрующего слоя А 1,0+10%-10%

, В 0,995+10,5%-9,6%, А х В1,0+15%-10%, а для "грязного" состояния слоя А 2,02+9%-3,5%, В' 1,59+15%-2%, А х x В' 3,58+12%-10%.

Не влияющие на достоверность способа погрешности величины А, В, А х В вызваны инструментальной погрешностью измерительной аппаратуры, субъективным определением оператором по индикатору (прибор М1730) измеряемых величин, а также незначительным изменением степени загрязненности фильтрующего слоя за время проведения серии замеров, которое составило для каждой из двух серий порядка 30 мин.

Таким образом, результаты испытаний способа подтвердили зависимость обобщенных коэффициентов А, В и их произведения от степени загрязнения фильтра с насыпным слоем, что позволяет использовать данный способ для объективного определения степени загрязнения фильтра с насыпным слоем независимо от режима его работы.

Сущность изобретения: способ определения степени загрязненности фильтра с насыпным фильтрующим слоем включает измерение текущего значения перепада давления на фильтре и расхода жидкости через него, определение критерия загрязненности путем перемножения обобщенных коэффициентов А и В, вычисляемых как решение системы из двух уравнений, где каждое имеет вид: ΔP_i=AG_i+BG2i

, которые составлены для двух различных по величине G режимов работы фильтра, взятых в интервале времени, за который изменением степени загрязненности фильтра можно пренебречь и сравнение полученного результата с предельно допустимым. 2 табл.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ФИЛЬТРА С НАСЫПНЫМ ФИЛЬТРУЮЩИМ СЛОЕМ, включающий измерение текущего значения перепада давления на фильтре и расхода жидкости через него, определение критерия загрязненности из уравнения, представляющего собой функциональную зависимость указанных величин, и сравнение полученного результата с предельно допустимым, отличающийся тем, что определение критерия загрязненности ведут путем перемножения обобщенных коэффициентов A и B, характеризующих степень загрязненности слоя, вычисляемых, как решение системы из двух уравнений, где каждое имеет вид
ΔP_i= AG_i+BG2i

,
где ΔP перепад давления на фильтре, атм;
G расход фильтруемой жидкости, л/с;
i порядковый номер измерения текущего значения параметра;
A обобщенный коэффициент, атм • с/л;
B обобщенный коэффициент, атм • с²/л²,
и которые составлены для двух различных по величине G режимов работы фильтра, взятых в интервале времени, за который изменением степени загрязненности фильтра можно пренебречь.