Фильтр предочистки преимущественно охлаждающей воды теплообменного оборудования

 

Изобретение относится к фильтрам предочистки охлаждающей воды энергетической установки и позволяет повысить надежность работы и упростить конструкцию за счет обеспечения использования энергии очищаемой воды для привода системы промывки фильтра и обеспечения самоуправляемости промывкой. Для этой цели фильтр оснащен дополнительными перфорированными стенками, пересекающими плоскость входного отверстия в радиальном направлении и наклоненными навстречу направлению вращения фильтрующего элемента, по крайней мере, одним фиксатором вращения фильтрующего элемента, выполненным в виде двух выступов, размещенных соответственно на фильтрующем элементе и корпусе с возможностью взаимодействия между собой в окружном направлении и с возможностью перемещения одного относительно другого вдоль оси фильтра, и оснащен упругим элементом, размещенным корпусом и фильтрующим элементом и имеющим коэффициент жесткости К, определяемый по формуле К P/I. Выступ, размещенный на корпусе, выполняют регулируемым по высоте в направлении оси фильтра. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 01 0 35/16

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР . (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4853863/26 (22) 23.07.90 (46) 23.01.93. Бюл. М 3 (71) Производственное объединение турбостроения "Ленинградский металлический зэ вод (72) А.Г.Шевкопляс, Л.П,Заекин и В.В.Назаров (56) Проспект фирмы "Taprogge", ФРГ, "Taprogge — Kuhlwasser Filter, Тур. В.W., 1986.

Авторское свидетельство СССР

Иг 1716644, кл, В 01 0 35/14, 1988. (54) ФИЛЬТР ПРЕДОЧИСТКИ ПРЕИМУЩЕ СТВЕННО ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ ТЕПЛООБМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ (57) Изобретение относится к фильтрам предочистки охлаждающей воды энергетической установки и позволяет повысить надежность работы и упростить конструкцию за счет обеспечения использования энергии очищаемой воды для привода системы проФильтр предочистки охлаждающей воды энергетической установки относится к энергомашиностроению и может быть использован для предотвращения загрязнения оборудования, в частности конденсаторов паровых турбин.

При работе энергоустановки вода для охлаждения теплообменных аппаратов забирается из естественных или искусственных водоемов и .содержит механические примеси, забивающие трубные доски теплообменных аппаратов, Для повышения эффективности теплообмена необходимо очищать воду от механических примесей.

„, БЫ„„1789249 А1 мывки фильтра и обеспечения самоуправляемости промывкой. Для этой цели фильтр оснащен дополнительными перфорированными стенками, пересекающими плоскость входного отверстия в радиальном направлении и наклоненными навстречу направлению вращения фильтрующего элемента, по крайней мере, одним фиксатором вращения фильтрующего элемента, выполненным в виде двух выступов, размещенных соответственно на фильтрующем элементе и корпусе с воэможностью взаимодействия между собой в окружном направлении и с возможностью перемещения одного относительно другого вдоль оси фильтра, и оснащен упругим элементом, размещенным между корпусом и фильтрующим элементом и имеющим 3 коэффициент жесткости К, определяемый по формуле К = Р/l, Выступ, размещенный на корпусе, выполняют регулируемым по высоте в направлении оси фильтра. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Известен фильтр для предочистки воды )Я теплообменного оборудования, содержа- ф» щий корпус с радиальными стенками, размещенный в корпусе неподвижный фильтрующий элемент, разделенный указанными стенками на секции, разобщенные по ходу воды, запорную арматуру для сброса использованной для промывки секции воды, размещенную на входе каждой секции.

Каждая секция фильтрующего элемента сообщена на входе с промывочным патрубком и имеет перфорированную крышку, жестко соединенную с последней посредством штифтов. Недостатками фильтра явля ются:

1789249 сложность системы промывки (наличие нескольких электромеханических приводов, 1рубопроводов отвода промывочной воды, механических редукторов, потребность во внешних управляющих сигналах по данным системы контроля состояния фильтра для организации промывки фильтрующего элемента), пониженная надежность работы изза большого количества элементов в системе промывки фильтра, каждый иэ которых имеет определенную надежность, а также из-за использования в системе промывки фильтра внешнего источника энергии, Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является фильтр предочистки охлаждающей воды, содержащий корпус с подводящей и отводящей камерами, промывочным патрубком, расположенный в отводящей камере фильтующий элемент в виде тонкостенного перфорированного цилиндра с радиальными стенками, разделяющими последний на секторы, которые вместе с указанными стенками и крышкой корпуса образуют разобщенные по ходу воды .секции, входное отверстие одной из которых перекрыто горизонтальной перегородкой, размещенной между подводящей и отводящей камерами f2).

Каждый сектор фильтрующего элемента в периферийной части относительно входного отверстия. соответствующего сектору секции, выполнен с жестким цилиндрическим кольцевым элементом с образующей, параллельной оси фильтра. В указанном элементе каждого сектора выполнено отверстие для отвода загрязнений. Эти отверстия размещены симметрично относительно оси вращения фильтра, а входное отверстие промывочного патрубка размещено соосно с отверстием для отвода загрязнений секции, перекрытой указанной перегородкой, при этом в отверстии каждого укаэанного жесткого элемента размещена заслонка с воэможностью поворота вокруг оси, смещенной относительно центра тяжести указанной заслонки s на правлении вращения фильтрующего элемента, перпендикулярной оси этого отверстия и параллельной оси фильтра.

Каждая фильтрующая секция имеет упругий и жесткий фиксаторы для предотвращения поворота заслонки в противоположных направлениях.

Недостатками прототипа также являются сложность системы промывки из-за наличия электромеханического привода, механического редуктора, потребности во внешних управляющих сигналах по данным системы контроля состояния фильтра для организации промывки фильтрующего эле50

К=, Р

I где Р— осевая сила от заданного гидросопротивления начала промывки фильтрующего элемента;

1 — максимальная из величин относительного осевого перемещения выступов фиксатора вращения до выхода их из зацепления, С целью повышения экономичности при работе фильтра в условиях пониженной скорости охлаждающей воды выступ, размещенмента, пониженная надежность работы изза большого количества элементов в системе промывки фильтра, каждый из которых имеет ограниченную надежность, а также из-за использования в системе промывки внешнего источника энергии (см. техническое описание N 2595 "Турбина паровая

К вЂ” 800 — 240 — 5. Фильтр предварительной очистки циркуляционной воды ФС вЂ” 2400 — 1.

Система управления,", 1990 r., ПО ЛМ3, стр.12, 13 и приложение к Т.О.) и повышенные габариты, а следовательно и металлоемкость фильтра из-за использования в качестве фильтрующей только боковой ци"5 линдрической поверхности фильтрующего элемента.

Цель изобретения — повышение надежности работы и упрощение конструкции фильтра за счет обеспечения использова20 ния энергии очищаемой воды для привода системы промывки и обеспечения самоуправления собственной промывкой.

Поставленная цель достигается тем, что фильтрующий элемент снабжен дополни25 тельными перфорированными стенками, пересекающими плоскость входного отверстия в радиальном направлении и наклоненными навстречу направлению вращения фильтрующего элемента, каждая из

З0 которых сопряжена с перфорированной поверхностью фильтрующего элемента и с соответствующей радиальной стенкой, оснащен, по крайней мере, одним фиксатором вращения фильтрующего элемента, выполненным в виде взаимодействующих в окружном направлении выступов, размещенных с возможностью относительного перемещения вдоль оси фильтра, и оснащен упругим элементом, размещенным между

40 корпусом и фильтрующим элементом, при этом фильтрующий элемент установлен с возможностью перемещения в осевом направлении, радиальные стенки выполнены перфорированными, а упругий элемент выполнен с коэффициентом жесткости К, выбираемым по формуле

1789249 ный на корпусе, выполнен регулируемым по высоте в направлении оси фильтра, С этой же целью в указанных условиях относительное перемещение It пары выступов каждого фиксатора до выхода их из за- 5 цепления между собой, кроме фиксатора с максимальной величиной I относительного . перемещения его выступов, выбирается по формуле:

10 где К вЂ” коэффициент жесткости упругого элемента; 15

Р— осевая сила гидросопротивления, соответствующего прекращению промывки, Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленный фильтр от- 20 личается наличием новых элементов: наклонных перфорированных стенок, фиксатора вращения фильтрующего элемента, упругого элемента между корпусом и фильтрующим элементом, перфорацией в ради- 25 альных стенках и их связей с остальными элементами фильтра.

Размещение наклонных перфорированных стенок и выполнение перфорации в радиальных стенках позволяет использовать 30 энергию очищаемой воды для вращения фильтроэлемента при его промывке. Вращение фильтроэлемента непосредственно от потока очищаемой воды значительно надежнее, чем от внешнего источника энергии 35 (например электроэнергии как у прототипа).

Выполнение упругого элемента между корпусом и фильтроэлементом и выполнение фиксатора вращения последнего с указанной в формуле их взаимосвязью 40 обеспечивают самоуправляемый процесс промнвки фильтроэлемента и, тем самым, позволяют отказаться от использования управляющих промйвкой,сигналов, являющихся следствием логической обработки 45 информации от средств контроля состояния фильтра, что также повысит надежность работы фильтра. Отказ от внешних средств управления промывкой фильтра кроме того упростит конструкцию последнего. 60

На фиг.1 изображен общий вид фильтра в разрезе; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг,3 — развернутый разрез Б — Б на фиг.2; на фиг.4 — изображен вариант фильтра с несколькими фиксаторами вращения в раз- 55 резе А — А на фиг.1.

Фильтр содержит корпус 1 с промывочным патрубком 2, с подводящей 3 и отводящей 4 камерами, установленный в последней с возможностью вращения вокруг своей оси фильтфующий элемент, содержащий перфорированную поверхность вращения 5, радиальные перфорированные стенки 6, дополнительные перфорированные стенки 7, пересекающие плоскость входного отверстия 8 в радиальном направлении и наклоненные навстречу направлению вращения фильтрующего элемента.

Фильтрующий элемент содержит также соосное ему цилиндрическое кольцо 9 с радиальными отверстиями, перекрытыми заслонками 10, каждая из которых установлена с возможностью поворота вокруг своей оси, смещенной относительно собственного центра тяжести указанной заслонки в направлении вращения фильтрующего элемента, перпендикулярной оси этого отверстия и параллельной оси фильтра 00>.

В каждом секторе фильтрующего элемента цилиндрическое кольцо 9, перфорированная поверхность 5 и стенки 6, 7 образуют секции для фильтрации, входное отверстие 8 одной из которых перекрыто перегородкой 11, а радиальное отверстие с заслонкой 10 укаэанной секции соосно промывочному патрубку 2.

Цилиндрическое кольцо 9, перфорированная поверхность 5 и стенки 6, 7 жестко скреплены с валом 12 фильтрующего элемента посредством радиальных ребер 13.

Указанный вал 12 опирается на подшипники

14, жестко связанные ребрами 15 с корпусом 1.

На обращенной к корпусу поверхности фильтрующего элемента выполнен выступ

16 с возможностью взаимодействия с выступом 17 корпуса 1 в окружном направлении и с возможностью перемещения в осевом направлении вместе с фильтроэлементом, Между валом 12 фильтроэлемента и подшипником 14 выполнен упругий элемент

18, например, в виде спиральной пружины, противодействующий осевому перемещению фильтрующего элемента. Коэффициент жесткости упругого элемента 18 выбирается из формулы

К =, P ! где P — осевая сила от заданного гидросопротивления начала промывки фильтрующего элемента; ! — максимальная из величин относительного осевого перемещения выступов фиксаторов вращения до выхода их из взаимного зацепления.

Максимальная величина I одного из фиксаторов выбирается конструктивно, на1789249

AGMnp тмпр = Лбр tp .

Для повышения экономичности при работе фильтра в условиях пониженной темпе- Э5 ратуры могут быть установлены дополнительные фиксаторы вращения, величина относительного перемещения выступов 19 и 16 которых выбирается по формуле

/,40

I1=

Р1

К (2) где K — коэффициент жесткости упругого 45 элемента по формуле (1), Pt — осевая сила от гидросопротивления, соответствующего прекращению. промывки (т.е, от гидросопротивпения, соответствующего заданному минимально- 50 му крутящему моменту фильтрующего элемента).

При работе фильтра имеют место два режима: режим фильтрации и режим промывки. 55

В режиме фильтрации вода с механическими частицами поступает через входные отверстия 8 секций к перфорированной поверхности 5 и стенкам 6, 7, проходит через пример, из условия обеспечения заданной точности управления промывкой.

Прй расположейии промывочного отверстия 20 одной из фильтрующих секций соосно промывочному патрубку 2 выступ 16 5 размещен по направлению вращения фильтрующего элемента перед выступом 17 на расстоянии m, выбранном равным ходу фильтрующего элемента, при котором заслонка 10 указанной выше секции из ее по- 10 ложения открытия отверстия 20 (заслонка

10 параллельна оси патрубка 2) до положения перекрытия отверстия 20 (заслонка 10 перпендикулярна оси отверстия 20).

Для повышения экономичности при ра- 15 боте фильтра в условиях пониженной температуры охлаждающей воды выступ 17 фиксатора вращения, имеющего величину I максимального перемещения, выполнен с возможностью перемещения по высоте 20 вдоль оси фильтра. При этом высота I выступа 17 выбирается по падению производительности насоса Ь6мпр, определяемому из условия обеспечения равенства произведения потери производительности насоса за 25 межпромывочный период AG np на время межпромывочного периода t>np произведению потери расхода воды при регенерации фильтра Мр на время регенерации фильтра тр 30 перфорацию и через отводящую 4 камеру направляется к потребителю (к теплообменному аппарату), Механические частицы, содержащиеся в подводимой к фильтру воде, удерживаются перфорированной поверхностью 5 и стенками 6, 7, причем с перфорированной поверхности 5 и стенки 6 указанные частицы преимущественно соскальзывают в перфорированную по ходу воды часть секции, а на наклонных перфорированных стенках 7 — преимущественно задерживаются в месте встречи с этой поверхностью

7, так как последняя расположена к направлению течения подводимой воды под углом естественного откоса механических частиц.

Механические частицы, скапливающиеся на поверхности 5 и стенках 6, 7 фильтроэлемента, увеличивают его гидросопротивление, а, следовательно, и силу воздействия фильтроэлемента на упругий элемент 18, который, деформируясь, позволяет перемещаться фильтроэлементу вдоль оси фильтра пропорционально изменению гидросопротивления, Вместе с фильтрозлементом перемещается в осевом направлении и его выступ 16, сопряженный с выступом 17 корпуса 1, который удерживает фильтроэлемент от вращения.

При достижения фильтроэпементом в процессе работы гидросопротивления, заданного для начала промывки (H p), указанный фильтроэлемент действует на упругий элемент 18 с осевой силой P и имеет перемещение вдоль оси фильтра, равное 1, соответствующее величине деформации упругого элемента 18 и составляющей P/Ê, где К вЂ” коэффициент жесткости упругого элемента 18. Значению I соответствует и относительное перемещение выступов 16 и

17 фиксатора вращения фильтроэлемента, при котором выступ 16 выходит иэ зацепления с выступом 17, и начинается процесс промывки фильтроэлемента.

Как было указано выше, механические частицы скапливаются неравномерно на перфорированной поверхности 5 и стенках

6, 7. При этом механические частицы, более плотно перекрывшие перфорацию стенок 7, создают на них больший перепад давлений очищаемой воды, чем на стенках 6.

Разность перепада давлений на стенках

6 и 7 создает крутящий момент на валу 12 фильтроэлемента, который, поворачиваясь, поочередно проводит секции над перегородкой 11, Перегородка 11 в момент прохождения над ней фильтрующей секции перекрывает входное отверстие 8 последней и прекращает доступ в нее очищаемой воды. В этот же момент от перепада давлений в отводящей 4 камере фильтра и в промывоч10

1789249

10

35

45

50 ном пэтрубке 2, равного гидросопротивлению потребителя, открывается соосно с ним расположившаяся заслонка 10 промываемой секции.

При этом охлаждающая вода, очищенная в соседних с промываемой фильтрующих секциях, которые работают в режиме фильтрации, устремляется в промывочный патрубок через перфорированную поверхность 5 и стенки 6, 7 промываемЬй секции в направлении, обратном направлению потока в режиме фильтрации, и уносит с собой механические частицы, осевшие на поверхности 5 и стенках 6, 7 промываемой секции.

Время промывки секции равно времени хода открытой заслонки 10 промываеI мой секции вместе с фильтрозлементом до стенки промывочного патрубка 2. От механического воздействия заслонки 10 промываемой секции и патрубкэ 2 заслонка указанной секции закрывается, входное отверстие 8 этой секции выходит из-за перегородки 11 и секция начинает работать в режиме фильтрации, Так поочередно промываются все фильтрующие секции фильтроэлемента. При этом гидросопротивление фильтроэлемента падает до значения, меньшего Нпр, и упругий элемент 18 возобновляет взаимодействие выступов 16 и 17, возвращая фильтроэлемент в исходное положение.

При переводе системы охлаждения теплообменного оборудования на режим эксплуатации с пониженным расходом воды в фильтре при той же степени загрязнения, что и при номинальной скорости воды снижается гидросопротивление пропорционально изменению квадрата скорости воды, Следовательно, при той же концентрации механических частиц в охлаждающей воде, как и в номинальном режиме, межпромывочный период фильтра (ь лр), то есть время для достижения осевой силы от гидросопротивления фильтроэлемента значения P увеличивается. Последнее в соответствии с балансом потерь расхода охлаждающей воды требует поддержания фильтра в более

Формула изобретения

1. Фильтр предочистки преимущественно охлаждающей воды теплообменного оборудования, соде ржащий корпус с подводящей, отводящей камерами, промывочным патрубком и перфорированный фильтрующий элемент, установленный с возможностью вращения вокруг своей оси, чистом состоянии, что выполняется уменьшением размера выступа 17 вдоль оси фильтра, например, путем его вывинчивания из корпуса.1 фильтра.

Таким образом регулирование выступа

17 позволяет избежать дополнительных потерь расхода охлаждающей воды от снижения производительности циркнасоса в сравнении с потерями расхода на регенерацию фильтра в указанном выше режиме эксплуатэции.

При использовании фильтра в условиях пониженного расхода воды по достижении последним гидросопротивления Нпр, соответствующего началу промывки; выступ 16 выходит из зацепления с выступом 17 и начинается промывка фильтроэлемента.

Фильтрующие секции промываются поочередно и с промывкой каждой секции уменьшается гидросопротивление фильтра, а, соответственно, и изменяется осевое расположение выступов 17, 19 корпуса 1 относительно выступа фильтроэлемента 16. При снижении гидросопротивления фильтра во время промывки его фильтрующих секций ниже гидросопротивления, соответствующего прекращению промывки Р1, выступ 16 входит в зацепление с соответствующим выступом 19 и прекращает вращение фильтрующего элемента для промывки секций.

Последним исключается прекращение вращения фильтроэлемента, когда открыта заслонка 10 и одна из секций сообщена с промывочным патрубком 2. В результате исключаются потери охлаждающей воды на регенерацию, которые могут иметь место в условиях пониженного расхода воды, соответственно повышается экономичность фильтра, При увеличении осевой силы выше значения Р1 от загрязнения фильтра выступы 16 и 19 выходят из зацепления друг с другом и промывка фильтроэлемента продолжа ется. По окончании промывки всех секций вновь зацепляются выступы 16 и 17 до времени достижения осевой силы от гидросопротивления фильтроэлемента значения P. соосное фильтрующему элементу цилиндрическое кольцо с радиальными отверстиями, перекрытыми заслонками, радиальные стенки, посредством которых фильтрующий элемент разделен на секции фильтрации, входное отверстие одной из которых перекрыто перегородкой, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе и упрощения конструкции фильтра

1789249

12 за счет обеспечения использования энергии очищаемой воды для привода системы промывки фильтра и обеспечения самоуправляемости промывкой, он снабжен дополнительными перфорированными стенками, пересекающими плоскость входного отверстия в радиальном направлении и наклоненными навстречу направлению вращения фильтрующего элемента, каждая из которых сопряжена с перфорированной поверхностью фильтрующего элемента и соответствующей радиальной стенкой, оснащен по крайней мере одним фиксатором вращения фильтрующего элемента, выполненным в виде двух выступов, размещенных соответственно на фильтрующем элементе и корпусе с возможностью взаимодействия между собой в окружном направлении и с возможностью перемещения одного относительно другого вдоль оси фильтра, и упругим элементом; размещенным между корпусом и фильтрующим элементом, при этом фильтрующий элемент установлен с возможностью перемещения в осевом направлении, радиальные стенки выполнены перфорированными, а упругий элемент выполнен с коэффициентом жесткости К, выбираемым иэ формулы

К=, P

l где P — осевая сила от заданного гидросопротивления начала промывки фильтрующего элемента;

l — максимальная из величин относи5 тельного Ьсевого перемещения выступов фиксаторов вращения для выхода их из зацепления между собой.

2. Фильтр по п 1, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности

10 при работе фильтра в условиях пониженной скорости охлаждающей воды, выступ, размещенный на корпусе, выполнен регулируемым по высоте в направлении оси фильтра.

3; Фильтр по п2, о тл и ч а ю щи йс я

15 тем, что относительное перемещение l1 пары выступов каждого фиксатора до выхода их из зацепления между собой, кроме фиксатора с максимальной величиной относительного перемещения его выступов, 20 выбирают йз формулы

Р

l1= —, К

25 где К вЂ” коэффициент жесткости упругого элемента;

P< — осевая сила от гидросопротивления, соответствующего прекращению промывки.

1789249

Йпуа3линое вращения

5-б райернуп о

ИМЯ

1789249 уЯ " " Н фйбл .Них 3ЯОиЯЯцЯ

17

Составитель А. Шевкопляс

Редактор А.Мельникова Техред М.Моргентал Корректор П.Гереши

Заказ 314 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101