Выше (в разделе «Технология») было приведено описание принципа работы сканерной и щеточной автоматической очистки сетки напорного фильтра.
В этом разделе рассматривается тот-же вопрос, но с другой точки зрения: каким же образом сканерная и щеточная технология обеспечивают важнейшие эксплуатационные характеристики фильтров YAMIT?
 

А именно:

• Непрерывность процесса фильтрации во время промывки. Сканерные и щеточные фильтры не прекращают и не сокращают подачу очищенной воды потребителю во время очистки фильтрующей сетки.
• Высокая производительность фильтров.
• Высокое качество очистки всей поверхности сетки.
• Возможность работы во время залповых выбросов загрязнений.
• Низкие потери воды на промывку сетки.

Т.е. моменты, которые обуславливают широкое применение сканерных и щеточных фильтров YAMIT в промышленности, сельском хозяйстве, ирригации и коммунальном водоснабжении.

Устаревшая технология — ПРОМЫВКА ПРОТИВОТОКОМ

Техналогия разработана около 100 лет назад.
Идея простая. Фильтр может находиться в двух состояниях — фильтрация (Ф) и промывка (П). Существует два независимых контура движения воды — контур фильтрации и контур промывки.
Во время фильтрации открыты задвижки подачи воды (1a) и отбора очищенной воды (2a). Задвижки подачи промывочной воды (4a) и отбора шлама (3a) закрыты.
Вода движется через фильтр в «прямом» направлении и загрязнения (5) накапливаются на сетке (6).

Когда наступает время промывки, то направление движения воды через фильтр реверсируется. Закрываются задвижки подачи и отбора воды (1b, 2b), но открываются задвижки контура промывки (4b, 3b). Вода течет через сетку в обратном направлении и выносит накопившиеся на сетке загрязнения в шламопровод (3b).

Технология имеет очень много недостатков. Вот только некоторые:

• Чем больше площадь сетки (точнее отношение площади сетки к площади подающего трубопровода), тем комфортнее происходит фильтрация (меньший поток через единицу площади). Однако по этой-же причине хуже промывка — меньший поток через единицу площади сетки. Это приводит к тому, что поток для промывки должен быть очень большим — как минимум соизмеримым с основным потоком. Следствие — большой расход воды на промывку.
• Сетка промывается плохо и неравномерно. Как только будет промыто некоторое пятно (7) на сетке (площадь которого соизмерима с сечением трубопровода промывки) — остальная площадь сетки перестает промываться (как показано на рисунке). Для успешной очистки остальных участков просто нет физических причин.
• Из-за «выборочной» и неравномерной очистки сетки возникает риск биологических обрастаний.
• Сетка должна промываться чистой водой, т.к. промывочный поток может оставить свои загрязнения на «чистой» стороне сетки. Для решения проблемы в фильтрах очищаемых противотоком используется как минимум две сетки — одна очищается водой, которую чистит (для промывки!) вторая. Другое решение — сетка одна, но она разделяется на две части — одна половина промывается, а вторая половина очищает воду для промывки.
• Фильтр не может работать в режиме залповых выбросов загрязнений. Если массированный приток загрязнений быстро засорит все сетки, то воды для промывки просто не будет.
• Фильтр принципиально прекращает подачу воды потребителям во время промывки. Для решения проблемы используется много сеток в конструкции со сложной коммутацией. Одна промывается, другая поставляет воду для промывки, остальные фильтруют воду. Но все равно производительность фильтра резко падает.
• Промывка противотоком очень плохо работает на тонких рейтингах фильтрации.
• И многое другое…

Другими словами — фильтр имеет два контура движения воды — рабочий (голубой цвет на рисунке справа) и промывочный (оранжевый). Эти два контура принципиально несовместимы и не могут существовать одновременно. Отсюда весь комплект недостатков. Главный из которых — фильтр принципиально прекращает работу во время промывки или резко и заметно сокращает производительность. А это обстоятельство делает его применение во многих областях недопустимым.

Попытки улучшить конструкцию приводят только к усложнению фильтра, повышению цены и снижению надежности.

YAMIT не применяет промывку противотоком в своих автоматических и полуавтоматических сетчатых фильтрах.
 

Для построения качественных, надежных, простых и дешевых фильтров была разработана совершенно новая технология — технология фокусированной промывки.
Суть технологии — фильтр всегда находится в режиме фильтрации и работает без прерывания потока. Очистка сетки и удаление загрязнений происходитвсегда с «грязной стороны». Сетка очищается последовательно участок за участком по всей площади.

Существует две разновидности технологии — СКАНЕРНАЯ ОЧИСТКА (посредством «водяного пылесоса») и ЩЕТОЧНАЯ ОЧИСТКА (посредством «водяного веника»). 

ВОДЯНОЙ ПЫЛЕСОС — концепция сканерной очистки сетки

Фильтр может находиться в двух состояниях — фильтрация (Ф) и фильтрация и промывка (ФП). Главное преимущество в том, что процесс фильтрации идет постоянно не прекращаясь и не сокращая производительность.
Входной порт (1) и выходной порт (2) всегда открыты.

Загрязнения накапливаются на сетке.
Над сеткой в непосредственной близости со стороны подачи грязной воды находится насадка-«сопло» (3a) «водяного пылесоса», труба которого выходит за пределы фильтра и перекрыта задвижкой (4a).

Как только возникает необходимость промывки (перепад давления на сетке достигает определенной величины или срабатывает таймер), то открывается задвижка на трубе «пылесоса» (4b).
Так-как внутри фильтра вода находится под давлением («P»), а снаружи фильтра труба «пылесоса» (сканера) открыта в атмосферу («A»), возникает ток воды в очищающее сопло (7a). При этом вода захватывает загрязнения с локального и очень небольшого участка сетки и уносит их в шламопровод.
Сопло сканера последовательно перемещается над всеми участками сетки и всю ее очищает (6).

Принципиальные моменты:

• Контур потока очищаемой воды (голубой цвет на рисунке справа) существует всегда. Во время промывки возникаетдополнительный промывочный поток (оранжевый). Этот поток (5) несколько увеличивает потребление воды фильтром, но не сокращает подачу очищенной воды.
• Сечение очищающего сканера очень невелико. Поэтому прирост потребления воды фильтром крайне незначительный (порядка 1%).
• Очистка сетки происходит грязной водой со стороны накопления загрязнений.

Процесс очистки сетки никак не взаимодействует с процессом фильтрации.
 

Сканерные фильтры — КОНСТРУКЦИЯ
Режим ФИЛЬТРАЦИИ

Грязная вода поступает во входной порт (1), проходит через цилиндрическую сетку встроенного грязевика (подробнее в разделе «Выбор конструкции фильтра») и отбирается через выходной порт (2). Загрязнения накапливаются на внутренней стороне сетки.
По оси фильтра расположена полая труба сканера на которой укреплены полые форсунки. Сопла форсунок (3a) расположены в непосредственной близости от сетки.
Сканер может вращаться вокруг своей оси и перемещаться вдоль нее. Однако в режиме фильтрации он неподвижен.
Сбросной клапан (4a) закрыт. Тока воды через сканер нет.

В этом состоянии — режиме «фильтрации» фильтр находится до тех пор, пока контроллер не зафиксирует предельный перепад давления на сетке (сетка загрязнилась) или не получит сигнал от таймера. После чего включает механизм очистки сетки и фильтр переходит в режим «фильтрации и промывки».

Режим ФИЛЬТРАЦИИ И ПРОМЫВКИ

Фильтр продолжает фильтровать воду по основному контуру очистки между входным и выходным портами (1-2).
Включается электропривод, который начинает вращать (6) сканер, внутренняя полость которого открыта (9) в сбросную камеру (8).
Одновременно открывается сбросной клапан (4b), сообщающий сбросную камеру (8) с атмосферой за пределами фильтра.
Начинает работать гидравлический поршень, который обеспечивает поступательное движение сканера вдоль оcи.

В различных конструкциях фильтров вместо электрического привода может использоваться гидротурбина (10), расположенная в сбросной камере (8), а вместо гидравлического цилиндра для продольной подачи сканера может использоваться червячная передача.
Сути работы это не меняет — сопла сканера описывают над сеткой спиральную траекторию, последовательно перемещаясь над всей поверхнотью сетки.

Сбросная камера служит для механической развязки двигающегося сканера и неподвижного сбросного клапана.
В силу наличия перепада давления между внутренним объемом фильтра («P») и атмосферным давлением за сбросным клапаном («A»), вода из внутреннего объема сетки устремляется в сопла (7a) сканера попутно захватывая загрязнения под соплом. Дальше шлам проходит внутри корпуса сканера и через сбросную камеру и сбросной клапан выбрасывается из фильтра. Процесс очистки длится 10-30 сек.
Фильтрация не прекращается и не сокращается. Возникает только небольшой дополнительный расход исходной воды (5-5b).

ВОДЯНОЙ ВЕНИК — концепция щеточной очистки сетки

Фильтр может находиться в двух состояниях — фильтрация (Ф) и фильтрация и промывка (ФП). Главное преимущество процесс фильтрации идет постоянно не прекращаясь и не сокращая производительность.
Входной порт (1) и выходной порт (2) всегда открыты.

Загрязнения накапливаются на сетке.
Внутренний объем фильтра перед сеткой (со стороны поступления загрязнений) сообщается с атмосферой через шламопровод небольшого диаметра (3a), который в режиме фильтрации перекрыт задвижкой (4a).

Как только возникает необходимость промывки (перепад давления на сетке достигает определенной величины или срабатывает таймер), открывается задвижка на трубе шламопровода (4b).
Так-как внутри фильтра вода находится под давлением («P»), а снаружи фильтра труба шламопровода открыта в атмосферу («A») возникает ток воды через шламопровод. При этом некий щеточный механизм (7a) (водяной «веник») перемещает загрязнения с локального и очень небольшого участка сетки и направляет их в шламопровод.
Щетка последовательно «подметает» все участки сетки и всю ее очищает (6).

Принципиальные моменты:

• Контур потока очищаемой воды (голубой цвет на рисунке справа) существует всегда. Во время промывки возникаетдополнительный промывочный поток (оранжевый). Этот поток несколько увеличивает потребление воды фильтром, но не сокращает подачу очищенной воды.
• Сечение шламопровода очень невелико. Поэтому прирост потребления воды фильтром крайне незначительный (порядка 1%).
• Очистка сетки происходит грязной водой со стороны накопления загрязнений.

Процесс очистки сетки никак не взаимодействует с процессом фильтрации.

Щеточные фильтры — КОНСТРУКЦИЯ
Режим ФИЛЬТРАЦИИ

Грязная вода поступает во входной порт (1), проходит через цилиндрическую сетку и отбирается через выходной порт (2).
Загрязнения накапливаются на внутренней стороне сетки.
Шламопровод (3a) сообщает внутренний объем сетки с атмосферой через сбросной клапан (4a).
Сбросной клапан закрыт и тока воды через шламопровод нет.

В этом состоянии — режиме «фильтрации» фильтр находится до тех пор, пока контроллер не зафиксирует предельный перепад давления на сетке (сетка загрязнилась) или не получит сигнал от таймера. После чего включает механизм очистки сетки и фильтр переходит в режим «фильтрации и промывки».

Режим ФИЛЬТРАЦИИ И ПРОМЫВКИ

Фильтр продолжает фильтровать воду по основному контуру очистки между входным и выходным портами (1-2).
Включается электропривод, который начинает вращать (6) вал с закрепленными на нем блоками щеток (7a).
Одновременно открывается сбросной клапан (4b), сообщающий шламопровод (3b) с атмосферой за пределами фильтра.
В силу наличия перепада давления между внутренним объемом фильтра («P») и атмосферным давлением за сбросным клапаном («A»), вода из внутреннего объема сетки устремляется в шламопровод.

Вращающиеся щетки отделяют накопившиеся на сетки загрязнения и «взбалтывают» их с водой находящейся внутри сетки. Поскольку шламопровод (3b) открыт, то образовавшаяся «болтушка» или «суп из загрязнений» удаляются из фильтра.
Сетка очищается.

Процесс очистки длится 10-30 сек (несколько оборотов блока щеток).
Фильтрация не прекращается и не сокращается. Возникает только небольшой дополнительный расход исходной воды (5-5b). 
 

Таким образом достигаются главные характеристики сканерных и щеточных фильтров YAMIT:

• Непрерывность процесса фильтрации.
• Качественная очистка сетки очень больших размеров.
• Способность работать при залповых выбросах загрязнений.
• Чрезвычайно низкие потери воды на промывку.
• Простота конструкции. Высокая надежность и ремонтопригодность. Низкая стоимость.

ПРОКЛАДКА ШЛАМОПРОВОДА

Так как эффективность сканерной и щеточной очистки сетки напрямую зависит от наличия перепада давления между внутренним объемом фильтра и давлением за сбросным клапаном, именно этот перепад давления и заставляет жидкость и загрязнения двигаться от сетки к сбросному клапану.
Внутреннее давление фильтра определяется рабочим давлением в трубопроводе. Давление за сбросным клапаном — давлением в трубопроводе шламопровода. Поэтому очень важно правильно проложить трубу от сбросного клапана к грязевому коллектору (приямку, канализации…). Цель простая — не создавать условия к подпору току жидкости в контуре промывки:

• Трубопровод (2) от сбросного клапана (1) должен быть открыт в атмосферу (4) не далее 5-ти метров от фильтра.
• Оптимальное исполнение — трубопровод плавно снижается до места сбора шлама.
• Трубопровод шламопровода не должен подниматься вверх (5) или иметь сложные изгибы (6) и деформации по поперечному сечению.
  По этой трубе сбрасывается очень загрязненная жидкость. Условий для возникновения «локальных отстойников грязи» не должно возникать.
• У некоторых моделей фильтров исполнительный механизм контроллера (соленоидный клапан) в момент срабатывания сбрасывает очень небольшое количество воды. Эта вода должна быть направлена в шламоприемник посредством трубки небольшого диаметра (входит в комплект фильтра). Оптимальное решение — параллельно трубе шламопровода.

Особенно важную роль правильное исполнение шламопровода играет при работе фильтра при минимальных рабочих давлениях — (1,0-1,5-2,0 бара для разных моделей). В этом случае даже минимальный подпор в шламопроводе может мешать работе механизма очистки сетки.

ФУНКЦИЯ «ГЛАВНЫЙ КРАН»

Правильность и устойчивость работы сканерного и щеточного механизмов очистки сетки во многом определяются двумя факторами — наличием требуемого перепада давления внутри фильтра и давления в трубе шламопровода а также возможностью для фильтра израсходовать некотое количество воды от входа фильтра для нужд очистки.

Иногда эти условия не могут быть выполнены:

• источник неочищенной воды работает на пределе мощности и вся вода поступает потребителю;
• работа на предельно низком для технологии давлении.

Т.е. источник воды не может обеспечить фильтр водой для промывки. Особенно остро такая ситуация может возникнуть для маломощных фильтров, у которых мгновенный поток для промывки соизмерим с производительностью фильтра.
Для таких случаев в ряде моделей фильтров предусмотрен сигнал контроллера (3) «главный кран». Этот сигнал появляется (6) за пять секунд до начала промывки (7) и исчезает сразу после ее окончания.

С помощью сигнала «главный кран» могут быть предприняты коммутации трубопроводов или иные действия, направленные на улучшение условий промывки — включение дополнительных насосов, подача воды для промывки из специального источника и т.п.

Один из вариантов — с помощью сигнала «главный кран» закрывается гидравлический клапан (2), установленный за выходным портом фильтра (1). В этом случае вся поступаемая на фильтр вода используется механизмом промывки и повышается перепад давления внутри фильтра и в трубе шламопровода (т.к. потребитель отсекается от источника воды). Т.е. вся вода в режиме фильтрации отдается потребителю (4a — клапан открыт), а в режиме промывки вся вода (5) источника промывает фильтр (4b — клапан закрыт).

Применение такого решения улучшает промывку также в случаях сложных загрязнений (липкие и волокнистые) и тонких рейтингов фильтрации.Естественно в таком случае фильтр во время промывки (примерно 5-20 секунд) не поставляет воду потребителю.По желанию покупателя вместе с фильтром могет быть поставлена вся запорная арматура, исполнительные механизмы (соленоидный клапан) и вся система может быть поставлена в сборе прямо с завода.