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袋式過(guò)濾器，作為實(shí)現固液分離的常見(jiàn)設備，具有操作簡(jiǎn)單，適應性強的特點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應用在汽車(chē)涂裝工藝，其中濾袋過(guò)濾貫穿涂裝預處理、電泳線(xiàn)和面涂整個(gè)涂裝循環(huán)工序中，鐵屑、鐵粉，污油等污染物能否實(shí)現從油漆中有效濾除，直接影響到涂裝質(zhì)量，進(jìn)而影響車(chē)身的外觀(guān)。

未被過(guò)濾液體由入口進(jìn)入過(guò)濾器，液體由內向外流經(jīng)過(guò)濾袋，過(guò)濾后液體從出口流出，雜質(zhì)被攔截在濾袋內，更換濾袋后可繼續使用。其中濾袋是袋式過(guò)濾的核心部分，其性能決定了過(guò)濾目標能否成功實(shí)現。在濾袋選型匹配、安裝、使用、更換等過(guò)程，均有可能會(huì )出現濾袋破袋情況，造成雜質(zhì)未被有效攔截，進(jìn)而影響下游工藝的運行負荷、產(chǎn)品的質(zhì)量，經(jīng)濟損失和環(huán)境損失，甚至安全事故。所以，對破袋的快速識別、原因分析以及找出解決方案，對濾袋過(guò)濾生產(chǎn)管理有著(zhù)迫切且現實(shí)的需求。

一、過(guò)濾袋的破裂的發(fā)生

按尺寸不同濾袋通常有四個(gè)規格，分別為1號、2號、3號和4號濾袋[1]，使用最廣泛的為2號濾袋，直徑約180mm，長(cháng)度810mm，過(guò)濾面積約0.5m2，最大水通量約為40m3/h。按材質(zhì)常見(jiàn)的濾袋有聚丙烯、聚酯、尼龍、PTFE四類(lèi)。濾袋由濾材和袋口固定用的領(lǐng)環(huán)組成，濾材和領(lǐng)環(huán)之間通過(guò)線(xiàn)縫或熱熔方式進(jìn)行縫合，領(lǐng)環(huán)有金屬和非金屬兩類(lèi)。濾材裁剪為圓柱形，底部為弧形或平底或三角錐型的。垂直側邊以及底部的縫合有線(xiàn)縫和熱熔兩類(lèi)，典型濾袋結構示意見(jiàn)下圖：

濾袋破袋發(fā)生的位置，出現最多的是濾袋的底部縫合處，其次是側邊縫合處；再次為濾袋領(lǐng)環(huán)縫合處；也有一些濾袋中部位置出現孔眼等破損。對于使用多層精密濾袋的場(chǎng)合也會(huì )出現濾袋內層濾材出現撕裂的情況，如涂裝中電泳線(xiàn)過(guò)濾采用的為精密吸油濾袋，濾袋至少含有四層濾材，對雜質(zhì)攔截的同時(shí)因設有吸油層實(shí)現對污油的吸附，如果出現撕裂甚至破損，將會(huì )影響電泳液質(zhì)量致使噴涂表面出現顆粒、甚至縮孔情況。

圖1 典型濾袋結構示意

二、破袋的原因分析

2.1 設計選型出錯

濾袋選型錯誤造成濾材因腐蝕導致濾袋破裂，包含濾袋的材質(zhì)與被過(guò)濾液體的化學(xué)腐蝕，以及應用場(chǎng)合的工作溫度超過(guò)濾袋的耐受溫度出現熱熔蝕。也可能出現液體中機械雜質(zhì)濃度過(guò)高短時(shí)間內對達到濾袋的視在納污量，表明選用濾袋數量不夠。此外，液體流量大但過(guò)濾器的進(jìn)出口尺寸偏小，致使液體通過(guò)濾袋的流速過(guò)快超過(guò)過(guò)濾器的液體通量和額定流量等指標[2]，這些屬于袋式過(guò)濾器本體的選型失誤，也有可能造成破袋。

2.2 濾袋安裝不規范

在濾袋的安裝時(shí)因為操作人員濾袋領(lǐng)料、安裝時(shí)碰到銳利的器物造成濾袋出現針孔等。同時(shí)濾袋放入袋式過(guò)濾器時(shí)，在濾袋外部未加裝過(guò)濾袋的支撐網(wǎng)籃使得濾袋沒(méi)有承托，或在已安裝支撐網(wǎng)籃的情況操作工卻沒(méi)有將濾袋撫平，濾袋在支撐網(wǎng)籃內處于打折狀態(tài)，沒(méi)有與支撐網(wǎng)籃貼緊。特別地，有一些絕對精度的特殊濾材的濾袋投料過(guò)濾前未按要求進(jìn)行預濕步驟，或是翻袋操作。

2.3 濾袋的更換壓差過(guò)高

隨著(zhù)過(guò)濾的深入，雜質(zhì)會(huì )粘在濾袋表面，或是嵌入濾材內部空隙，從而引起流動(dòng)阻力上升，濾袋內外壓降上升，達到一定程度過(guò)濾無(wú)法繼續，濾袋需要更換。根據達西定律，濾袋的壓降和體積流速，受到濾袋精度、材質(zhì)、厚度、截面積，以及不同的應用場(chǎng)合的影響[3]，所以袋更換壓差不是固定的如1bar或1.5bar等。如果濾袋的更換壓差過(guò)高延長(cháng)了濾袋壽命但是增加濾袋破袋風(fēng)險，而且很有可能即便濾袋沒(méi)有破的情況下卻仍會(huì )出現濾后液體被檢測出很多雜質(zhì)，不能兌現濾袋的過(guò)濾性能，這是因為高壓差將已經(jīng)被攔截下來(lái)的雜質(zhì)又被擠過(guò)去了。所以濾袋的更換壓差，在廠(chǎng)家的推薦值下，需要結合過(guò)濾應用的實(shí)際情況進(jìn)行測試后確定。

2.4 附件不匹配

過(guò)濾器浮球是一種空心球，屬于過(guò)濾器的一項常見(jiàn)附件，安裝于濾袋內部用于置換被過(guò)濾液體，減少更換濾袋前物料的損耗、排放，并縮短吹掃時(shí)間。特別是在過(guò)濾器用于間歇性過(guò)濾上如灌裝過(guò)濾，或過(guò)濾產(chǎn)品切換頻繁的應用場(chǎng)合，流體的關(guān)斷、料液的吹掃操作很多，液體對過(guò)濾袋和濾袋內的浮球帶來(lái)沖擊。當前很多廠(chǎng)家生產(chǎn)的浮球尺寸小，且沒(méi)有設置與濾袋和過(guò)濾器匹配的領(lǐng)環(huán)，浮球整體全部在濾袋內部，其晃動(dòng)造成對濾袋濾材的拉扯、摩擦和沖擊,破袋多發(fā)生在浮球與濾袋的接觸傾斜?？课恢?，濾袋的內層濾材和濾袋底部多發(fā)生破袋。

浮球或支撐網(wǎng)籃表面有毛刺，或底部圓滑過(guò)度與濾袋不匹配，會(huì )對濾袋底部靠弧頂處反復摩擦而破袋。

三、破袋的應對措施

3.1 正確濾袋選型

濾袋的選型需要慎重考慮應用場(chǎng)合如腐蝕性，化學(xué)兼容性以及耐受溫度。此外起始凈壓差是控制重要指標，該凈壓差值一般建議不超過(guò)0.1bar，如果因液體中雜質(zhì)含量高凈壓差高則需要配多個(gè)濾袋，液體流量及管道進(jìn)出大小計算可參照相應設計規范如流速的要求及過(guò)濾流通比（過(guò)濾有效面積與管道進(jìn)出口截面積之比）的要求進(jìn)行選型。

對于已投產(chǎn)生產(chǎn)線(xiàn)如因雜質(zhì)含量增多、流量不變的情況可以考慮測試使用褶皺或折疊濾袋以增加過(guò)濾面積和濾袋納污能力，或是袋式過(guò)濾器內增加磁棒，濾除上游工序如焊接車(chē)間帶入油漆車(chē)間的大量鐵粉類(lèi)雜質(zhì)，該類(lèi)濾袋或磁棒尺寸與現場(chǎng)濾袋過(guò)濾器完全匹配，省去對現場(chǎng)過(guò)濾器的升級改造。如果是過(guò)濾流速過(guò)快或過(guò)濾流通比過(guò)大，則需增加過(guò)濾器數量，加大過(guò)濾器進(jìn)出口大小，甚至將濾袋過(guò)濾的方式變更等。對于新建涂裝項目上，在過(guò)濾工藝方案的設計時(shí)，建議考慮采用磁性過(guò)濾、旋流分離器及袋式過(guò)濾器的三級組合過(guò)濾方案，雖然過(guò)濾器固定投資多一些，但是在過(guò)濾器濾袋的消耗、人工更換、物料損耗、廢袋處置上都能節約更多的維護成本，帶來(lái)更大的效益。

3.2 檢查濾袋質(zhì)量

使用高品質(zhì)濾袋合格供應商，檢查濾袋的包裝、外觀(guān)、標簽和生產(chǎn)日期等生產(chǎn)信息，避免過(guò)期產(chǎn)品的使用，因為一般濾袋的貨架存放壽命不建議長(cháng)于2年，因為濾材容易老化。濾袋的領(lǐng)用和安裝過(guò)程避免尖銳物品的刺碰，如遇濾袋使用前需進(jìn)行預濕或翻袋，須按要求規范操作。

3.3 規范濾袋操作

濾袋安裝時(shí)，必須安裝外支撐網(wǎng)（同時(shí)檢查其平整和表面毛刺情況），內支撐架為過(guò)濾器選配件，盡量使用內支撐架達到將濾袋撐開(kāi)鋪平的目的。如果未設內支撐架，需將濾袋鋪平使得濾袋盡可能與外支撐網(wǎng)籃緊貼，避免濾袋脫離外支撐網(wǎng)而單獨承壓。

3.4 選用準確配件

最好選原廠(chǎng)家的，確保尺寸匹配且質(zhì)量合格，杜絕尺寸偏差而出現密封不嚴而側漏或毛刺劃破濾袋的潛在風(fēng)險。對于過(guò)濾袋的內支撐架和置換用的浮球，結合生產(chǎn)經(jīng)驗，內支撐架和浮球均要求設置領(lǐng)口和把手，領(lǐng)口尺寸與過(guò)濾袋的領(lǐng)環(huán)和過(guò)濾器密封臺階相匹配，一方面確保不因增加配件而破壞現有密封結構，同時(shí)避免內支撐架和浮球工作狀態(tài)下在濾器內的晃動(dòng)。典型內支撐架和浮球結構示意圖2所示。

圖2 典型內支撐架和浮球結構示意圖

3.5 找準濾袋更換壓差

結合生產(chǎn)情況，摸索出對應最佳的更換濾袋壓差，一般地，過(guò)濾器內部壓降隨著(zhù)孔隙率的增加呈現出先增加后減少的趨勢，出口流速和壓力損失兩者相關(guān)性近似為線(xiàn)性關(guān)系[4]，所以實(shí)際生產(chǎn)中不能刻板執行某一固定的濾袋更換壓差，需要結合當前的生產(chǎn)在不同的更換壓差下進(jìn)行濾前濾后的采樣分析，達到既能滿(mǎn)足生產(chǎn)對質(zhì)量的要求，又盡可能的延長(cháng)濾袋的使用壽命的目標。

設置壓差表或壓差開(kāi)關(guān)比進(jìn)出口分別設置壓力表的形式更加直觀(guān)和準確，實(shí)現精確控制壓差值，是必要且簡(jiǎn)單易行的措施。如有條件，可以設置流量計和報警器作為輔助，特別適合如終端的灌裝過(guò)濾，對產(chǎn)品質(zhì)量把關(guān)的應用場(chǎng)合。在涂裝過(guò)濾工藝中，如果出現油漆品種的切換，粘度指標變化明顯時(shí)特別需要重新調整濾袋的更換壓差，總體上油漆越濃稠，更換壓差約低。

四、總結

對于一臺液體濾袋過(guò)濾器，設計是否合理、過(guò)濾要求是否實(shí)現、運行是否正常，主要表現在濾袋使用壽命及設備運行壓降上，而濾袋的破損與設備運行壓降偏高有著(zhù)相關(guān)聯(lián)性?？茖W(xué)合理的結構設計、選型、參數確定、配件選擇對濾袋過(guò)濾器成功運行的至關(guān)重要。

濾袋破袋最集中的原因歸納為濾袋內外壓差過(guò)高。濾袋與支撐網(wǎng)籃之間沒(méi)有緊貼、雜質(zhì)含量高、濾袋選型過(guò)濾面積不夠、過(guò)濾流速過(guò)快，這些因素均會(huì )對濾袋的沖擊加大，增加濾袋的運行壓降，提高了破袋風(fēng)險。所以正確濾袋選型是前提，合規操作是基礎，產(chǎn)品質(zhì)量是保證，控制濾袋壓差是應對破袋重要策略。

參考文獻

[1]JB/T11713-2013：液體過(guò)濾用袋式過(guò)濾器[S].

[2]GB/T 30176-2013:液體過(guò)濾用過(guò)濾器 性能測試方法[S].

[3]丁啟圣，王維一等.新型實(shí)用過(guò)濾技術(shù)(第4版)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2017.10-16

[4]王瑞.濾袋式過(guò)濾器過(guò)流壓降變化規律研究[D].大慶：東北石油大學(xué),2017.33-40