Plynové filtry: druhy, konstrukce, účel a zvláštnosti výběru filtru pro plyn

Nezbytným technickým zařízením plynárenské distribuční soustavy je plynový filtr – zařízení, které plní funkci základního čištění pracovního média od nečistot. Ale jak je konstruován a lze se bez něj obejít? Právě o tom si povíme v naší publikaci – prozkoumáme konstrukční vlastnosti filtrů a jejich druhy.

Také uvedeme doporučení pro správný výběr vhodné varianty na základě provozních vlastností. Doplníme uvedený materiál názornými fotografiemi, schématy a tematickými videi.

Konstrukce a specifika provozu filtru

Díky prvkům, jako jsou filtry instalované na potrubí, je zajištěn dlouhodobý provoz měřicí a regulační techniky, uzavíracích armatur a dalších důležitých součástí. Proto je vybavení plynových systémů filtračními prvky nejen žádoucí, ale povinné, s ohledem na technologické zvláštnosti používání domovního plynu.

Navzdory zdánlivé vnější jednoduchosti provedení jsou plynové filtry v technicko-provozním ohledu poměrně rozmanité. V praxi se používají zařízení, která je podle konstrukčního provedení vhodné rozdělit na úhlové a lineární.

Na fotografii je zobrazen filtrační prvek úhlového typu určený pro transport plynového proudu. Jedná se o jednu z existujících variant sortimentu zařízení tohoto druhu.

Kromě toho se rozdíly v konstrukcích plynových filtrů projevují také v směru pohybu plynového proudu přes zařízení. Existují tedy dva typy provedení: průtočný a otočný.

Tradičně je tělesová část plynových filtrů vyrobena z kovů – litiny, oceli, hliníku, a i zde je třeba zvážit rozmanitost konstrukcí tělesa.

Konečně se plynové filtry dělí také podle kritéria filtračního materiálu:

• síťový;
• kazetový.

Pro první variantu je charakteristická kovová síťka upletená z tenkého drátu.

Ve druhém případě se obvykle jedná o speciální vycpávané kazety, kde se používá tenká nylonová nit nebo koňské žíně. Tyto materiály jsou dodatečně impregnovány speciálním (viskózovým) olejem.

Viskózový olej je produkt tradičně používaný k ošetření kazetových filtračních prvků za účelem zajištění účinnosti. Používá se nejen u zařízení na filtraci zemního plynu, ale i v jiných systémech.

Filtrační materiál používaný v konstrukci filtrů pro plyn musí mít odpovídající chemicko-fyzikální vlastnosti a zajišťovat fyzickou odolnost vůči pracovnímu prostředí. Všechny tyto nuance jsou brány v úvahu během vývoje a projektování.

Jak je konstruován plynový filtr zevnitř?

Bez ohledu na rozmanitost provedení plynových filtrů mají prakticky všechny podobný vnitřní technologický systém, s výjimkou některých jednotlivých detailů.

Na obrázku níže jsou uvedena schémata typických plynových filtrů, které jsou poměrně široce používány při provozu plynových sítí.

Vnitřní uspořádání plynového filtru na příkladu dvou široce rozšířených zařízení – síťového a kazetového: 1 – víko; 2 – těleso; 3 – drátěná síť; 4, 5 – kazeta vyplněná koňskými žíněmi nebo hedvábnou nití; 6 – hrdlo (výstup)

Je třeba poznamenat některé jemnosti vnitřního konstrukčního provedení. Například u kovových síťových filtrů dochází ke zvýšení stupně jemnosti čištění v důsledku hromadění nečistot. Zároveň se tím snižuje průchodnost filtračního prvku. Tento efekt je zvláště výrazný u vícevrstvých konstrukcí.

U kazetových systémů, kde je jako filtrační prvek použit koňské žíně, naopak stupeň jemnosti čištění slábne. Je to způsobeno tím, že proudící plyn během provozu zařízení postupně odnáší část filtračního materiálu ve formě jemných částic.

Proto se s cílem snížit množství unášených částic a udržet účinnou filtraci snaží volit optimální rychlost pohybu pracovního média při provozu filtrů kazetového typu.

Tlakové rozdíly a princip fungování

Celkově by mezní přípustné hodnoty tlakových rozdílů při použití plynových filtrů měly činit 5 000 Pa (pro síťové prvky) a 10 000 Pa (pro kazetové prvky).

Odpovídajícím způsobem by na začátku provozu jakéhokoli typu plynového filtru měly tyto parametry odpovídat hodnotám:

• 2 000 – 2 500 Pa (pro síťové prvky);
• 4 000 – 5 000 Pa (pro kazetové prvky).

Fungování filtračního síťového mechanismu není složité popsat: domovní plyn procházející potrubním systémem narazí na filtr a vstupuje do zařízení přívodním hrdlem.

Při průniku kovovou síťkou se domácí plyn čistí od cizorodých příměsí a dále postupuje k výstupnímu hrdlu.

Lineární kazetový filtr pro domovní plyn a vyměnitelná kazeta pro případ úplného selhání filtračního materiálu kazety, která je v provozu s filtrem.

Zachycené nečistoty síťkou padají do spodní části tělesa síťového filtru (u některých konstrukcí) nebo jsou násilně odstraněny. Při údržbě se nahromaděné nečistoty v oblasti dna odstraňují otvorem, který je během provozu filtru uzavřen zátkou.

Poněkud důmyslněji pracuje kazetový filtrační prvek s ohledem na vlastnosti použitého materiálu. Uvnitř filtru ve směru pracovního média je umístěna kazeta naplněná vlasy. Dodatečně před ní je instalován odrazný plech – kovová deska chránící kazetu před poškozením velkými cizími tělesy s tvrdou strukturou.

Konstrukce takové kazety je jednoduchá – jedná se obvykle o obdélníkový (trubkový) rám, jehož vnější části jsou zakryty drátěnou síťkou. Vnitřní prostor rámu je vyplněn vláknitým nylonovým nebo přírodním (koňské žíně) materiálem. Při plnění se materiál pevně nacpe a přidá se dodatečné mazivo.

Plyn procházející takovou kazetou se čistí od cizorodého obsahu a dopadá na perforovaný kovový rošt. To je další součást kazetového filtru, která zabraňuje úletu částic filtračního materiálu do systému.

Při ucpávání se kazeta v rámci údržby vyjme a vyčistí/umyje speciálními rozpouštědly.

Kontrola optimálního tlakového rozdílu

Prakticky všechny konstrukce plynových filtrů zajišťují kontrolu tlakového rozdílu pracovního tlaku. Některé konstrukce (obvykle staršího typu) jsou pro tyto účely vybaveny hrdly, kde je předpokládáno připojení indikátoru.

Jedna z konstrukcí plynového filtru, kde je použit indikátor tlakového rozdílu. Pro jeho připojení jsou v tělese přístroje k dispozici hrdla.

Jiné, modernější výrobky jsou vybaveny indikátorovým prvkem přímo. Tento prvek je zabudován do tělesa přístroje a představuje informační stupnici, obvykle rozdělenou na barevné zóny (zelenou a červenou). Vyskytují se indikátory s jedním nebo dvěma ukazateli.

Varianta #1 – indikátor s jedním ukazatelem

Při normálním provozu plynového filtru se ukazatel indikátoru nachází v oblasti zelené barvy, což názorně ukazuje optimální úroveň tlakového rozdílu.

Pokud se ručička indikátoru přesune do oblasti stupnice obarvené červeně, tento faktor signalizuje, že filtr je ucpaný.

U takových indikátorů tlakové diference je primární pozornost obsluhy věnována právě červenému segmentu stupnice a odpovídajícímu ukazateli. Když je červená šipka přítomna v oblasti červeného segmentu, filtr podléhá preventivní údržbě s následným čištěním nebo výměnou filtračního materiálu.

Varianta #2 – indikátor se dvěma šipkami

Pro toto provedení je kontrolní stupnice rozdělena na dva segmenty, zbarvené černě a červeně. Ukazovací prvky (šipky) také odpovídají barvám segmentů.

Oblast černého zbarvení je určena pro kontrolu tlakové diference v aktuálním okamžiku. Oblast červeného zbarvení se používá pro kontrolu diference v okamžicích maximální spotřeby.

Vestavěný indikátor, který zaznamenává úroveň tlakové diference dvěma šipkami na dvou segmentech: 1 – aktuální úroveň diference; 2 – dosažená úroveň diference při maximální spotřebě; 3 – bod ručního resetu červeného ukazatele (při údržbě)

Zvláštností těchto indikátorů je, že pokud má ukazatel černého segmentu stupnice schopnost vracet se směrem k počátku, ukazatel červeného segmentu touto schopností nedisponuje.

Pokud je červeným ukazatelem zaznamenán nadměrný rozdíl, šipka (červené barvy) se nevratně zastaví na dosažené značce. Návrat na nulovou značku je možný pouze ručně při údržbě.

Zvláštnosti výběru filtru pro plyn

Při výběru vhodného plynového filtru je třeba zohlednit následující zvláštnosti:

• průměr potrubí, kde se předpokládá instalace;
• průtok plynu (výpočtový parametr);
• tlak – je třeba znát hodnotu absolutního tlaku na vstupu filtračního zařízení;
• hustota – je žádoucí mít údaje o hustotě plynného média.

Filtrační zařízení různých výrobců se liší vzhledem a vlastnostmi. Nicméně každý výrobek je odpovídajícím způsobem označen. Označení umožňuje vybrat filtr s ohledem na základní kritéria.

Označení na plynovém filtru řady «FN»: 1 – značka řady; 2 – montážní rozměry (v palcích); 3 – pracovní tlak (nominální), bar; 4 – třída provedení zařízení; 5 – přítomnost (nepřítomnost) vestavěného indikátoru; 6 – materiál tělesa zařízení

Aby byla dodržena dostatečná míra čištění filtračním prvkem, obvykle se při výběru zohledňuje omezení rychlosti proudění média procházejícího filtračním zařízením.

Parametr rychlosti je zpravidla určen parametrem maximálního přípustného tlakového rozdílu. Pokud je filtr v čistém stavu, je rozdíl přípustný na úrovni nejvýše 50 % maximální přípustné hodnoty.

Obvykle je pro přesný výběr filtru na plynové potrubí vhodné použít speciální tabulky. Pokud není přístup k tabulkám možný nebo je vyžadován individuální výběr, je logické použít výpočetní vzorec uvedený níže na obrázku.

Výpočetní vzorec pro výběr plynového filtru: Qm – průchodnost zařízení, m3/h; P – hodnota tlaku na vstupu, kPa; Pm – hodnota tlaku na filtru, kPa; p – hodnota hustoty plynného média

Tradičně se výběr plynového filtru porovnává s průměrem lineárního potrubí, na kterém se předpokládá montáž zařízení. Přitom se průchodnost přístroje spojuje s parametry průtoku na plynárenském distribučním místě – orientuje se na stejnou nebo vyšší hodnotu.

Závěry a užitečné video k tématu

Video o plynových filtrech, jejich vlastnostech a nutnosti jejich použití:

Provoz plynových vedení bez použití filtrů by byl málo účinný a nepraktický. Za takových pracovních podmínek existuje riziko rychlého selhání technologického zařízení, což se odráží na ekonomické stránce provozu systémů. Samozřejmě, absence filtrů má vliv na míru bezpečnosti provozu zařízení.

Chcete doplnit výše uvedený materiál o zajímavá fakta? Nebo máte dotazy k tématu článku? Zeptejte se jich našich odborníků a dalších návštěvníků webu, napište své připomínky a rady – blok zpětné vazby se nachází níže.