ФИЛЬТРЫ ПУНКТОВ РЕДУЦИРОВАНИЯ ГАЗА

Фильтры (рис.1) служат для очистки газа от механических примесей (пыли, песка, окалины, смолистых веществ и других). Они не относятся к трубопроводной арматуре, так как не изменяют проток среды.

Рис.1 Газовый фильтр

Фильтры важны: удаление загрязнений повышает надежность работы оборудования пунктов редуцирования газа (ПРГ). При наличии в газе механических примесей изнашиваются резиновые уплотнения клапанов, загрязняются седла регулятора и ПЗК, импульсные трубки и дроссели. При большой скорости потока происходит эрозия металлических поверхностей затворов задвижек, запорных клапанов, регуляторов.

Характеристики фильтров

Газовые фильтры характеризуют следующие основные параметры:

• максимальное рабочее давление;

• пропускная способность;

• степень фильтрации;

• допустимый перепад давления.

Максимальное рабочее давление фильтра может составлять 0,6 МПа или 1,2 МПа. Оно определяется прочностью корпуса и уплотняющих материалов.

Пропускная способность зависит от условного прохода и конструкции фильтра. Корпус фильтра представляет собой сосуд, имеющий габаритные размеры большие, чем подводящий газопровод. При этом размер полости влияет на проход газа. Стальные кассетные фильтры условным проходом 200 имеют максимальную пропускную способность 45000 м³/ч, а чугунные с таким же проходом – всего 9000 м³/ч. Разница возникает из-за особенностей конструкции: чугунный фильтр в несколько раз меньше стального.

Важнейший показатель, характеризующий работу фильтра, – минимальный размер улавливаемых частиц (степень фильтрации). В построенных в прошлом веке газорегуляторных пунктах установлены фильтры, осуществляющие грубую очистку газа и задерживающие частицы размерами 200-300 мкм (0,2-0,3 мм). В настоящее время применяются фильтры тонкой очистки со степенью фильтрации от 80 мкм (0,08 мм) до 1 мкм (0,001 мм). Их появление обусловлено применением современного оборудования – газовых счетчиков, регуляторов давления, автоматики, горелок. Его надежная работа гарантируется при использовании природного газа с высокой степенью очистки.

Для обеспечения полноценной очистки без уноса фильтрующего материала нормируется скорость газа в фильтре. Она характеризуется максимальным перепадом давления. В конструкции фильтров имеются штуцера для подключения приборов, определяющих перепад давления. Изготовители в паспортах (руководствах по эксплуатации) указывают степень фильтрации и максимально допустимый перепад на фильтре.

Из нескольких способов механической очистки газа - гравитационного, инерционного, центробежного, фильтровального - в ПРГ чаще всего применяют последний. Фильтрующие материалы, используемые для очистки газа, не должны образовывать с ним химических соединений и разрушаться от его воздействия. На газовых сетях применяют три основных типа фильтрующих элементов: сетчатые, кассетные и картриджные.

Сетчатые фильтры

Сетчатые фильтры (рис.2) имеют условный проход 25, 40, 50, 80 и 100. Фильтры с небольшими условными проходами, до 50, в основном применяются в ГРПШ.

Рис.2 Сетчатый фильтр

В чугунном корпусе 1 расположена обойма 2, состоящая из проволочного каркаса и обтягивающей его однослойной мелкоячеистой сетки (рис.3), которая обычно изготавливается из медного сплава, полутомпака, и имеет размер ячейки 0,2 – 0,25 мм. Часто применяются двухслойные сетки, что увеличивает качество очистки газа.

Рис.3 Конструкция сетчатого фильтра

1 - корпус; 2 – обойма; 3 – колпак; 4 – входной патрубок; 5 – выходной патрубок; 6 - штуцера

Обойма 2 прижимается к выступам корпуса 1 колпаком 3. Газ из входного патрубка 4 поступает внутрь обоймы 2, на сетке которой задерживаются твердые частицы. Пройдя через сетку, очищенный газ попадает в выходной патрубок 5 и далее поступает к оборудованию. Штуцера 6 служат для подключения манометров, по которым определяется перепад давления на фильтре. Для очистки фильтра вывертывают колпак 3, из корпуса 1 вынимают обойму 2, сетку промывают.

Кассетные фильтры

Кассетные фильтры бывают двух видов: с чугунным литым или стальным сварным корпусом. У стальных газ поступает в корпус 2 (рис.4), перекрытый крышкой 1, и встречает на своём пути отбойный лист 3. Крупные частицы, ударившись о лист 3 и потеряв скорость, падают на дно корпуса 2. Более мелкие механические примеси фильтруются в кассете 4, которая болтом 6 прижата к отбойному листу 3. Торцевые части кассеты затянуты проволочными сетками, пространство между которыми заполняется капроновой нитью. Набивка должна быть однородной, без комков и жгутов.

Рис.4 Кассетный стальной фильтр

1 – крышка; 2 – корпус; 3 – отбойный лист; 4 – кассета; 5 - штуцера; 6 – болт; 7 – входной патрубок; 8 – выходной патрубок

Перфорированный защитный лист опирается на кромки внутренней камеры фильтра. Для удаления частиц, накопившихся в корпусе 2, снимают заглушку в нижней части корпуса, а для очистки кассеты 4 поднимают крышку 1. К двум штуцерам 5 присоединяют манометры для измерения перепада давления на фильтре. Чистят кассету вне помещений ГРП и ГРПБ, стряхивая твёрдые частицы и, при необходимости, промывая фильтрующий материал.

Картриджные фильтры

Во многих современных фильтрах применяется сменный фильтрующий элемент -картридж. Их изготавливают из различных материалов:

• пористый литой алюминий;

• полипропиленовое волокно;

• волокнисто-пористый полиэтилен.

А ООО «Эльстер Газэлектроника» в фильтрах ФГ 16-50 использовало тканую сетку из латуни, сложенную в гофры и помещенную в армирующий каркас. В результате площадь поверхности фильтрующего элемента в 65 раз превышает площадь входного патрубка фильтра. 

Рис.5 Пористый алюминий

Пористый литой алюминий получают литьем, заливая капсулы с наполнителем расплавленным металлом. После удаления наполнителя остается отливка с открытыми порами, соединенными между собой. Фильтроэлемент из пористого алюминия представляет собой цилиндр, устанавливаемый в корпус фильтра (рис.5). Степень фильтрации – от 10 мкм. Фильтры ФГ-50С с пористым литым алюминием изготавливает ООО «Газпроммаш», степень фильтрации - 40 мкм.

Полипропиленовое волокно получают из расплава полипропилена. Оно имеет высокую эластичность, стойкость к агрессивным веществам и низкое поглощение влаги. Фильтры ФГ-50С ООО «Газпроммаш» с фильтрующим элементом из полипропиленового волокна обеспечивают степень фильтрации 10 мкм.

Волокнисто-пористый полиэтилен использует Камбарский завод газового оборудования в фильтрах ФГМ, ФГКР, ФУ. Степень фильтрации – 20 мкм.

Рис.6 Картридж из искусственного фетра

Искусственный фетр представляет собой волокнистый материал, произведенный с применением нагревания, увлажнения, трения и других процессов для сцепления волокон в нетканую, плотно спутанную ткань. Его используют в фильтрах ФГИ ООО «Итгаз». Искусственный фетр с тефлоновым покрытием (рис.6) обеспечивает степень фильтрации в 1 мкм. Тефлоновое покрытие придает водоотталкивающую способность, стойкость к разрывам и порезам.

Рис.7 Двухслойный фильтроэлемент

Это предприятие также использует двухслойные фильтрующие элементы – искусственный фетр и стекловолокно (рис.7). Обеспечивается двухступенчатая фильтрация, что позволяет задерживать больше загрязнений и увеличивает ресурс картриджа.

Определение перепада давления на фильтре

Для оценки загрязненности фильтра контролируют перепад давления на нем, что позволяет обеспечить достаточную степень очистки газа без уноса частиц, фильтрующего материала и разрушения фильтрующего элемента.

Перепад зависит от прохода газа через ПРГ. Чем больше расход газа, тем больше скорость потока, тем выше перепад давления. При отсутствии расхода даже на загрязненном фильтре перепад будет нулевым. По этой причине важно проводить очистку фильтров перед началом отопительного сезона, так как значительно возрастает потребление газа.

Рис.8 Измерение перепада давления на фильтре

На многих существующих стационарных ГРП перепад измеряется показывающим манометрами, установленными до и после фильтра. Часто для этих целей используют один прибор, что повышает точность измерений. В этом случае выполняют обвязку с двумя кранами (рис.8). Для определения перепада закрывают левый кран, измеряют давление газа до фильтра. Потом левый кран открывают, а правый закрывают и измеряют давление после фильтра. Разность измеренных значений дает величину перепада.

Применение для измерения перепада давления манометров на входе и выходе фильтра не всегда позволяет определить перепад с достаточной точностью. В настоящее время заводы-изготовители устанавливают на фильтрах дифманометры индикаторного типа. Они не нуждаются в периодической метрологической поверке.

Индикаторы перепада давления ДПД (рис.9) производства ООО «Эльстер Газэлектроника» предназначены для определения засоренности фильтров газа типа ФГ16. Индикатор оснащен шкалой, разделенной на два сегмента: зеленый и красный. Стрелка индикатора в красной зоне указывает на то, что фильтрующий элемент засорён и его необходимо либо чистить, либо менять.

Рис.9 Установка на фильтре индикатора перепада давления ДПД

У индикаторов линия раздела сегментов соответствует перепаду давления 500 даПа для индикатора, предназначенного для фильтра со степенью фильтрации 70 мкм, или 1000 даПа для индикатора, устанавливаемого на фильтр со степенью фильтрации 5 мкм. Индикатор присоединяется к фильтру трубками с внутренним диаметром 6 мм.

Во многих вновь строящихся и реконструируемых ПРГ фильтры оснащаются датчиками перепада давления, интегрированными в АСУ ТП ПРГ. А что это такое расскажем в следующих статьях.

 Автор статьи: Вершилович Владислав Адамович

- Место работы - ООО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

- Автор популярных книг и учебных пособий по устройству и эксплуатации газового оборудования

Пройдите курсы по промышленной безопасности
И получите удостоверение

Подробности здесь