珠岩等较粗的固体颗粒,可使滤渣层变得疏松;滤液粘度较大时,可加热悬浮液以降低粘度。
这些措施都能加快过滤速度。
过滤机按获得过滤推动力的方法不同,分为重力过滤器、真空过滤机和加压过滤 4机三类 。
重力过滤器是借助悬浮液的重力和位差,在过滤介质上形成的压力作为过滤的推动力,一般为间歇操作。
真空过滤器是在滤液出口处形成负压作为过滤的推动力。
这种过滤机又分为间歇 4操作和连续操作两种 。
间歇操作的真空过滤机可过滤各种浓度的悬浮液,连续操作的真空过滤机适于过滤含固体颗粒较多的稠厚悬浮液。
加压过滤器以在悬浮液进口处施加的压力,或对湿物料施加的机械压榨力作为过滤推动力,适用于要求过滤压差较大的悬浮液,也分为间歇操作和连续操作两种。
过滤机应根据悬浮液的浓度、固体粒度、液体粘度和对过滤质量的要求选用。
先选择几种过滤介质,利用过滤漏斗实验,测定不同过滤介质和不同压差下的过滤速度、滤液的固体含量、滤渣层的厚度和含湿量,找出适宜的过滤条件,初步选定过滤机类型,再根据处理量选定过滤面积,并经实际试验验证。
正在发展的新型过滤设备有:机械力压榨过滤设备;能实现无滤渣层过滤的动态过滤机;洗选煤炭污水处理、化工和石油工业用的大型过滤设备。
在过滤理论研究方面,滤渣层过滤阻力和孔隙率的测算、过滤速度、过滤设备的模拟和放大、稀薄液体澄清过滤和动态过滤机理,以及过滤介质的研究,都是重要的 5课题 。
利用电子计算机控制过滤操作是过滤设备的发展方向。
2 方案选择2.1 循环方案 管道系统如图 1: 此过滤过程有四个过滤阶段,预过滤过程、过滤过程、滤余液过程、反冲洗过程。
预过滤过程:待滤液由 F2 进入泵内,经 F3(此时 F1、F5 关闭)进入循环桶,然后从 F4 进入过滤桶进行过滤,此时 F9 关闭,过滤液经 F5 再次进入循环桶。
过滤过程:待滤液由 F2 进入泵内,经 F3(此时 F1、F5 关闭)进入循环视筒,然后从 F4 进入过滤桶进行过滤(期间可以通过 S1 观察过滤循环过程)滤液由 F7 再次进入循环桶,直至完全过滤通过 S2 经 F9 流出(可以从 F11 中取样检验,从而调整滤网密度)。
滤余液过程:收到“管高压差”信号后,开始反冲洗过程前的约 1Min 内,打开 F10将管道内的余液滤出以方便反冲洗,防止堵塞反冲洗管道。
反冲洗过程:当“管高压差”达到预定压力值或者达到预定时间后,F2、F3 关闭,将 F1 打开,清洗水从 F1、F6 进入过滤桶中进行清洗,洗出的滤渣从 F8 中排出。
F1——清洗水入口阀 F2——待滤液入口阀 F3——循环液入口阀 F4——循环液出口 阀 F5——流向控制阀 F6——冲洗阀 F7——排气阀 F8——排渣阀 F9——成品出口阀 F10——余液出口阀 F11——取样阀 S1——循环视筒 S2——正常工作视筒 图 1 管道系统图 Fig.1 Piping system diagram2.2 双管道方案 双管道系统如图 2: 图 2 双管道系统图 Fig.2 Pairs of piping system diagram 过滤:阀 1、阀 4 开启,阀 2、阀 3 关闭; 反冲洗::阀 2、阀 3 开启,阀 1、阀 4 关闭 过滤过程:过滤液由泵泵入,经过阀 1 后进入过滤桶过滤,滤后液经过视筒后从阀 4 排出(阀 2、阀 3 处于关闭状态)。
此处已删除 本设计中 F1、F2、F3、F4、F6、F7、F8、F9、F10、F11 均采用电液数字控制阀,而 F5 采用单向阀。
1—步进电动机 2—滚球丝杠 3—阀心 4—阀套 5—阀杆 6 —传感器 图 8 数字流量阀 Fig.8 Digital flow control valve3.5 传感器的选择与信号检测3.5.1 传感器的选取 经过反复比较与选择最后选用美国 Motorola 公司生产的 MPX2100A 型单片集成硅压力传感器,其测量范围为 0~100KPa,工作温度范围为-40~125℃,传感器的输出电压和被测绝对压力成正比,采用显微机械加工、激光休整等先进和薄膜电镀工艺,具有测量精度高、预热时间短、响应速度快、长期稳定性好、可靠性高、过载能力强等 13优点 。
若采用 5V 电源时,在 0~80℃温度范围内的最大测量误差不超过±1.8,满量程输出电压为 4.95V,压力灵敏度为 54MV/KPa,预热时间为 20ms,响应时间为 1ms,长期稳定度为±0.5,允许过载 348FS(FS 代表满量程)。
电源允许范围为 4.85V~5.35V,典型值为 5.0V 或 5.1V,电源电流为 7.0MA(典型值)。
具体资料可参见外文文献。
3.5.2 信号检测 整个工作流程由 PLC 控制,PLC 发出信号至电源和驱动器,控制其电流大小,影响电动机的功率、转速等, 完成对被控量的控制(流量、压力等);而 MPX2100A 压力传感器将被控量负反馈给 PLC,是被控量保持在一个稳定的波动范围内。
3.6 控制面板的设计 控制面板分为 4 大块:4 个灯、4 个按钮、2 个铃 其中正常工作时,先亮过滤灯,然后是滤余液的指示灯,最后是反冲洗的灯,如此循环,前一个灯灭接着后一个灯亮;如出现故障则亮报警灯以及响报警铃并且停止工作;反洗的时候同时响反洗铃; 4 个按钮的作用则很明显,启动按钮采用绿色材料, 13停止按钮采用红色材料 。
另外 2 个按钮用来控制取样阀,来获取样品,从而调整工作状态。
4 控制部分的设计4.1 控制系统的选择 从工程的角度 ,PLC 与单片机系统的选用比较 ⑴.对单项工程或重复数极少的项目,采用 PLC 方案是明智、快捷的途径,成功率高,但成本较高。
⑵.对于量大的配套项目,采用单片机系统具有成本低、效益高的优点,但这要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定、可持续地运行。
最好的方法是单片机系统嵌入 PLC 的功能,这样可大大简化单片机系统的研制时间,性能得到保障,效益 14也就有保证 。
基于 PLC 控制系统优点 ⑴实时性 由于控制器产品设计和开发是基于控制为前提,信号处理时间短,速度快。
基于信号处理和程序运行的速度,PLC 经常用于处理工业控制装置的安全联锁保 14护,更能满足各个领域大、中、小型工业控制项目 。
⑵高可靠性 各输入端均采用 R-C 滤波器,其滤波时间常数一般为 1020ms。
各模块均采用屏蔽措施,以防止噪声干扰。
⑶系统配置简单灵活.丰富的 I/O 卡件 ⑷控制系统采用模块化结构 ⑸安装简单,维修方便 综上所述,此过滤机选用 PLC 的控制系统。
5 设计的应用5.1 过滤器的发展 常用的机械过滤器虽然能达到较好的过滤效果,但是其滤速慢,于是造成过滤器设备庞大、耗水量大,手动设备劳动强度大,而自动设备造价又太高,因此大大地限制了它的发展和广泛应用。
十九世纪,出现了筛网过滤器,它是通过一个不锈钢丝编织的滤网阻截水中较大的杂质颗粒,这大大提高了滤速,简化了设备,但是水中较小的颗粒和纤维仍能穿过滤网,更重要的是如果它们过滤时恰好卡在或缠绕在滤网上,再要清洗掉这些杂质就 15不容易了 。
因此,基于这两方面的原因筛网过滤在应用中一直受到了很大的限制。
新型自动盘片过滤器充分继承了上述过滤器的优点,同时又克服了它的缺点,具有反洗效果好、设备自动化程度高、过滤水质稳定、设备占地面积小的特点,自耗水率仅有 0.25左右。
5.2 盘片过滤器的特点 (1)精确过滤:可根据用水要求选择不同精度的过滤盘片,有 20μ、50μ、100μ、200μ多种规格,过滤比大于 85。
(2)彻底高效反洗:由于反洗时将过滤孔隙完全打开,加上离心喷射作用,达到了其它过滤器无法达到的清洗效果。
反洗过程只需 20 秒左右即可完成。
(3)全自动运行,连续出水:时间和压差控制反洗启动。
在过滤器组套内,各个过滤单元顺序进行反洗。
工作、反洗状态之间自动切换,可确保连续出水,系统压损小。
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