در صنایع سنگین و بر روی ماشین آلات راهسازی، معدنی، کشاورزی، حمل و نقل زمینی و دریایی از انواع فیلتر آلات صنعتی استفاده می شود. با توجه به بهبود تکنولوژی و ماشین آلات صنعتی قطعات با تلرانس کمتری نسبت به هم حرکت کرده و وجود هر گونه پلیسه و آلاینده در سیستم می تواند در عملکرد و فرایند سیستم تاثیر منفی داشته و به اجزای ماشین آلات آسیب جدی وارد نماید. این امر بکارگیری فیلتر آلات صنعتی با کیفیت حداکثر را در ماشین های صنعتی طلب می کند. از این رو یکی از فاکتور های کیفی فیلتر صنعتی که اغلب تولید کنندگان بزرگ این محصول همواره در حال رقابت با یکدیگر برای بهوبد آن هستند قابلیت جذب آلاینده ها در سایز های کوچک تر میکرونی می باشد.
دسته بندی فیلتر صنعتی بر حسب معیار های مختلفی صورت می پذیرد که نوع سیال عبوری، نوع آلاینده های قابل جذب، فشار و دبی جریان سیال عبوری، نوع کارتریج و نگهدارنده و صنعت مصرف کننده نمونه هایی از این دسته بندی ها محسوب می شود. در یک دسته بندی بسیار کلی فیلتر آلات صنعتی را می توان مطابق زیر دسته بندی نمود.
این دسته از فیلتر آلات صنعتی از دو بخش اصلی یعنی کارتریج استوانه ای که در داخل یک محفظه قوطی شکل قرار گرفته است تشکیل می شوند. اغلب انواع فیلتر روغن، فیلتر گازوئیل، فیلتر هیدرولیک و فیلتر سپراتور صنعتی از این نوع می باشند که به صورت پیچی و اغلب با بکارگیری یک واشر اورینگ که از نشتی جریان سیال ممانعت می کند اتصال پیدا می کنند.
این سری از فیلتر های صنعتی در قسمت ورودی و خروجی به یک شلنگ اتصال پیدا می کنند و فیلتر به شکل یک استوانه در مسیر جریان سیال قرار می گیرد. از فیلتر های خطی بصورت محدود و اغلب برای جریان های کم فشار سیال استفاده می شود.
این سری از فیلتر ها تنها از یک کارتریج تشکیل می شوند که بصورت مستقیم در داخل محفظه های طراحی شده در ماشین آلات مورد استفاده قرار می گیرند. بدنه فیلتر های کارتریجی یا از جنس سلولزی تولید شده و یا برای تصفیه آب از جنس سنگ ریزه و ترکیبات طبیعی دیگر برای جذب آلاینده ها استفاده می کند.
سوخت اغلب ماشین آلات سنگین صنعتی گازوئیل بوده و از این رو از موتور های دیزلی بر روی این ماشین آلات استفاده می شود. انواع ماشین آلات راهسازی و معدنی شامل انواع لودر، بیل مکانیکی، بولدوزر، گریدر و دامپتراک، انواع ماشین آلات حمل و نقل شامل کامیون ها، اتوبوس ها و کامیونت ها، انواع جرثقیل و لیفتراک، ماشین آلات حمل بتن و ... از موتور های دیزلی بعنوان مولد استفاده می کنند. موتور های دیزلی در توان های مختلف و با برند های مختلفی تولید می شوند که از معتبر ترین تولید کنندگان این موتور ها می توان به برند کومنز Cummins آمریکا، دویتس DEUTZ آلمان، پرکینز Perkins انگلستان و کاترپیلار CAT آمریکا اشاره نمود.
فیلتر صنعتی در انواع مختلفی بر روی موتور های دیزلی اتصال پیدا می کند. جذب آلاینده ها و ممانعت از ورود آنها به داخل محفظه موتور دیزل توسط فیلتر صنعتی نه تنها از آسیب به اجزای گران قیمت موتور دیزل جلوگیری به عمل می آورد بلکه سبب بهبود فرایند احتراق در موتور و در نتیجه افزایش گشتاور خروجی و راندمان موتور می شود. در زیر به بررسی انواع فیلتر های صنعتی اتصالی بر روی موتور های دیزلی بر حسب اهمیت می پردازیم.
ماشین آلات و برند ها | |
---|---|
برند ها | ماشین آلات صنعتی |
DONALDSON, FLEETGUARD, MANN, WIX, BALDWIN, VOLVO, CAT | فیلتر صنعتی موتور دیزل ماشین های سنگین |
ترکان فیلتر , MANN, ATLAS COPCO | فیلتر های سپراتور کمپرسور |
DONALDSON, MANN, BALDWIN, JIMCO, FLEETGUARD, CAT | فیلتر صنعتی سیستم های هیدرولیک |
سوخت گازوئیل مصرفی در موتور های دیزل یکی از آلوده ترین نوع در میان انواع سوخت های موتور های احتراق داخلی شامل بنزین و گاز مایع می باشد. آلودگی های گازوئیل در فاز های مختلف جامد و مایع بوده و بخشی از آن در فرایند انتقال گازوئیل از پالایشگاه و بخش عمده ای از آن در مخازن نگهدارنده به گازوئیل وارد می شود. فیلتر گازوئیل مهمترین و حساس ترین نوع فیلتر صنعتی اتصالی بر روی موتور های دیزل می باشد که می بایست قابلیت جذب آلاینده ها با ابعاد حداکثری 7 الی 11 میکرون را داشته باشد. در اغلب موارد از فیلتر های پیچی Spin-on به شکل ساده و یا به شکل فیلتر سپراتور گازوئیل استفاده می شود. در حالی که فیلتر های صنعتی ساده گازوئیل تنها قابلیت جذب آلاینده های جامد مانند سنگریزه ها، دوده، الیاف و گرد و غبار را از گازوئیل دارند فیلتر سپراتور آب از گازوئیل دارای کارتریج هایی متشکل از دو بخش مجزا بوده که قابلیت جذب آلاینده های فاز جامد و قطرات آب معلق در گازوئیل را بصورت همزمان دارد.
موتور های دیزل از نوع موتور های احتراق داخلی هستند که با دقت بالا و تلرانس اندکی تولید می شوند. از این رو از روغن موتور به دو منظور یکی برای ایجاد روانی در حرکت رینگ پیستون در داخل سیلندر و دوم برای خنک کاری موتور استفاده می شود. استفاده از فیلتر صنعتی در نوع فیلتر روغن به منظور جذب پلیسه های فلزی ناشی از حرکت نزدیک رینگ در داخل سیلندر و همچنین دیگر آلاینده هایی است که از طریق دریچه های دود و هوا به داخل محفظه سیلندر وارد شده اند. فیلتر روغن در اغلب موتور های دیزلی از نوع پیچی با کارتریج های سلولزی مورد استفاده قرار می گیرد.
این سری از فیلتر های صنعتی اغلب از نوع کارتریجی به شکل استوانه ای و بر روی منیفولد ورودی موتور دیزل بسته می شوند. بکارگیری فیلتر هوای موتور مانع از ورود آلاینده هایی چون گرد و غبار، دوده و خاک به داخل موتور شده و از آسیب به اجزای موتور دیزل جلوگیری می کند. در اغلب موارد طول عمر فیلتر هوای موتور دیزل بالاتر از دو مورد دیگر از فیلتر صنعتی است که در بالا تشریح کردیم.
کارتریج فیلتر صنعتی در واقع قلب فیلتر و المانی است که وظیفه جذب و حذف انواع آلاینده بسته به نوع فیلتر در جریان سیال مایع و یا گاز را دارد. اغلب آلاینده های جریان سیال از نوع جامد هستند که کارتریج های سلولزی که در ادامه به معرفی آنها می پردازیم دارای قابلیت هایی منحصر به فرد در جذب آنها در ابعاد میکرونی هستند. برای جذب فاز های دیگری از آلودگی ها که اغلب مایع مانند قطرات آب معلق در روغن و یا سوخت هستند از یک لایه اضافه الیاف مصنوعی در کنار لایه های کاغذی سلولزی در تکمیل عملکرد فیلتر های صنعتی استفاده می شود.
کاغذ سلولزی کارتریج فیلتر که بصورت چین خورده و بصورت تخت و یا بر روی محیط یک استوانه مورد استفاده قرار می گیرد قابلیت عبور دبی بالایی از جریان با افت فشار حداقلی داشته که از مهمترین دلایل بکارگیری این ترکیب در ساختار فیلتر محسوب می شود. هر اندازه میزان چین خوردگی کاغذ کارتریج بیشتر باشد قابلیت عبور دبی بالاتری از جریان و جذب میزان بیشتری از آلاینده ها فراهم می شود.
سلولز Cellulose یک ترکیب ارگانیک سبک با دانسیته 1.5 گرم در سانتی متر مکعب g/cm3 با نام پلی ساکارید می باشد که تشکیل دهنده دیواره سلولی گیاهان بوده و هم دارای تخلخل مناسب برای عبور جریان سیال از فیلتر صنعتی را داشته و هم بصورت نا محلول با قابلیت جذب بالا و اصطکاک سطحی بالا می باشد که اجازه عبور ذرات جامد معلق در جریان سیال را نداده و با جذب و نگهداری این آلاینده ها سبب عملکرد مفید فیلتر می شود. سلولز دارای دمای ذوب 260-270 درجه سانتی گراد می باشد که محدوده ای بالاتر از دمای مورد نیاز برای عملکرد کارتریج فیلتر صنعتی را فراهم می کند.
کارتریج های سلولزی فیلتر های صنعتی بسته به نوع سیال جریان در ضخامت 0.17 الی 0.32 میلیمتر تولید می شوند. قابلیت جذب این کارتریج های کاغذی هم بصورت رده بندی شده خوب، متوسط و ضعیف و هم بصورت دقیق تر بصورت میکرومتری ابعاد آلاینده ها بیان می شوند. البت کارتریج های سلولزی فیلتر های صنعتی دارای قابلیت جذب ذرات جامد معلق در محدوده سایز 6 الی 25 میکرومتر هستند. این میزان برای برخی از برند های معتبر تولید کننده فیلتر مانند برند دونالدسون آمریکا در مواردی به 3 میکرومتر µm نیز می رسد.
کیفیت بالاتر فیلتر طول عمر بالاتر، قابلیت جذب بهتر آلاینده ها، افزایش طول عمر اجزای موتور و راندمان کاری بهتر را به همراه خواهد داشت. خرید یک فیلتر صنعتی با کیفیت هر چند هزینه های بالاتری را در پی خواهد داشت اما با در نظر گرفتن تاثیر در ممانعت از آسیب به اجزای موتور قطعا هزینه ای توجیه پذیر می باشد. اما فاکتور های کیفی فیلتر صنعتی چیست و در خرید این قطعات مصرفی می بایست به چه فاکتور هایی دقت کنیم؟ کدام یک از فاکتور های کیفی فیلتر صنعتی بصورت چشمی قابل رویت هستند و کدام یک می بایست بصورت تست شده آزمایشگاهی مشخص گردند؟
یکی از مهمترین فاکتور های تاثیر گذار بر کیفیت فیلتر صنعتی قابلیت جذب می باشد. استفاده از ترکیبات و الیاف طبیعی و مصنوعی مختلف در لایه های مختلف و تراکم مختلف در تولید کاغذ کارتریج فیلتر و تکنولوژی تولید از مواردی هستند که به دستیابی به فیلتر با قابلیت جذب و نگهداری بالای آلاینده ها می انجامد. برخی برند های معتبر تولید کننده فیلتر های صنعتی به تولید کارتریج هایی که قابلیت جذب ابعاد بسیار کوچکی از آلاینده ها حتی تا 3 میکرون را نیز دارند. این فاکتور بصورت بصری قابل رویت نبوده و می بایست با تست مشخص گردد.
کارتریج فیلتر صنعتی را بصورت استوانه ای و بصورت لبه های چین دار تولید می کنند. دلیل ایجاد این چین ها افزایش سطح مقطع تماس کارتریج با سیال می باشد. سطح تماس بالاتر اجازه عبور دبی بالاتری از جریان سیال را نیز فراهم می کند. اما مسئله اصلی در این است که هر اندازه تراکم الیاف کارتریج بیشتر باشد قابلیت جذب آلاینده هایی در سایز های کوچکتر بیشتر شده اما قابلیت عبور جریان سیال کمتری وجود دارد. این امر به این معناست که دو فاکتور اصلی کیفیت فیلتر های صنعتی یعنی جذب آلاینده های ریز و عبور جریان بالا در تقابل با یکدیگر قرار می گیرند. در این تقابل است که نقش تکنولوژی تولید برند های معتبر تولید کننده فیلتر صنعتی پر رنگ تر می شود. این فاکتور تا اندازه ای بصورت بصری قابل رویت می باشد.
در فیلتر های صنعتی پیچی Spin-on که بخش عمده ای از فیلتر های ماشین های سنگین را به خود اختصاص می دهند بکارگیری آلیاژ های فلزی مناسب در تولید قوطی و کاسه نگهدارنده که قابلیت تحمل فشار جریان سیال غیر تراکم پذیر مانند روغن را داشته باشد از دیگر فاکتور های کیفی فیلتر محسوب می شود. علاوه بر این مقاومت دمایی و فشار خود کارتریج که دچار گسستگی نگردد نیز از دیگر فاکتور ها محسوب می شود. مقاومت دمایی و حرارتی بالاخص در مورد فیلتر های هیدرولیک صنعتی که با جریان هایی پر فشار و اغلب در دمای بالا سر و کار دارند از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. از این رو در اغلب موارد در تولید فیلتر روغن هیدرولیک صنعتی از مش های فلزی بر روی سطح کارتریج استفاده می کنند تا از گسیختگی ساختار فیلتر جلوگیری به عمل آورند. این فاکتور کیفی فیلتر صنعتی بصورت چشمی قابل رویت نبوده و می بایست با تست مشخص گردد.
گروه صنعتی مانا فیلتر وارد کننده انواع فیلتر صنعتی ماشین آلات سنگین شامل ماشین آلات معدنی و راهسازی، فیلتر آلات موتور های دیزل دویتس و کومنز، انواع فیلتر روغن، فیلتر گازوئیل، فیلتر سپراتور آب از گازوئیل و انواع فیلتر های هوا. فیلتر ماشین الات استاتیک انواع ژنراتور ها و کمپرسور ها
استاندارد ISO (International Organization for Standardization) یا موسسه استاندارد بین المللی، NFPA (National Fluid Power Association) موسسه ملی جریان سیال و ANSI (American National Standards Institute) موسسه استاندارد ملی کشور آمریکا از درجه بندی بتا برای دسته بندی راندمان فیلتر آلات صنعتی استفاده می کنند. استاندارد مورد استفاده برای بررسی قابلیت نگهداری ذرات و الاینده های مولق توسط فیلتر صنعتی در دستگاه بین المللی ISO 16889-1999 می باشد که برای جریان هیدرولیک و بصورت عبور چند مرحله ای Multi-pass معرفی شده است.
استاندارد بین المللی ISO 11171-1999 که به بررسی تعداد و کالیبراسیون آلاینده ها که از میکرومتر μm(c بعنوان واحد مرجع استفاده می کند است. این در حالی است که در گذشته استاندارد ISO 4572-1981 بر مبنای ISO 4402-1991 برای کالیبراسیون آلاینده ها باز هم بر مبنای میکرومتر مورد استفاده قرار می گیرفته است. بعنوان مثال 2 μm, 5 μm, 10 μm, and 15 μm در سیستم استاندارد گذشته بصورت تقریبی معادل 4 μm(c), 6 μm(c), 10 μm(c), and 15 μm(c طبق استاندارد جدید خواهند بود.
نسبت بتا Beta Ratio که در بالا نیز قید شد در تعیین کالیبراسیون آلاینده های جذب شده توسط فیلتر صنعتی با شمارش تعداد آلاینده های جامد در دبی مشخصی از جریان سیال پیش از ورود به فیلتر بر تعداد آلایندها در همان سایز مشخص پس از عبور جریان از فیلتر صنعتی بدست می آید. بعنوان مثال در صورتیکه تعداد آلاینده ها پیش از ورود به فیلتر 1000 و پس از عبور از فیلتر صنعتی 50 عدد باشند نسبت بتا 20 خواهد بود.در صورتیکه نسبت بتا را با حرف B انگلیسی نمایش دهیم راندمان کاری Efficiency فیلتر های صنعتی با معادله زیر اندازه گیری می شود:
Efficiency=100-(100/B)
راندمان فیلتر صنعتی Efficiency | نسبت بتا Beta |
50 | 2 |
80 | 5 |
90 | 10 |
95 | 20 |
96.67 | 30 |
98 | 50 |
98.67 | 75 |
99 | 100 |
99.5 | 200 |
99.9 | 1000 |
متغیر بتا BETA بر حسب مدت زمان عملکرد فیلتر و بسته شدن منافذ فیلتر آلات صنعتی تغییر می کند. راندمان کاری فیلتر یکی از مهمترین فاکتور های کیفی این محصول صنعتی محسوب می شود که تولید کنندگان بنام و برند های بزرگ بر روی این فاکتور مانور بسیار بالایی می دهند. البته علاوه بر راندمان اولیه که به سبب ابز بودن تمامی منافذ فیلتر صنعتی اغلب عدد بالایی است حفظ راندمان کاری از دیگر فاکتور های بسیار مهم می باشند. اغلب تولید کنندگان بزرگ میزان B بتا را بصورت متوسط در کل مدت زمان کاری فیلتر در نظر میگیرند که معیاری دقیق تر از راندمان و عملکرد را به دست می دهد.
تعویض فیلتر های صنعتی بسته به نوع فیلتر در محدودیت زمانی و دوره های مختلفی انجام می گیرد. برخی از انواع فیلتر های صنعتی مانند فیلتر روغن در دوره های کوتاهتر و برخی دیگر در دوره های طولانی تری نیاز به تعویض پیدا می کنند. در اغلب موارد کاربران جهت سفارش و خرید فیلتر صنعتی با توجه به مشخصات فنی فیلتر اصلی اتصالی بر روی ماشین آلات اقدام می کنند. بدین ترتریب که کلیه مشخصات فنی فیلتر اصلی یا بر روی قوطی فیلتر و یا در بروشور مرتبط با ماشین آلات صنعتی ثبت شده و خریداران تنها به انتخاب برند جایگزین پرداخته و حتی ترجیحا به خرید فیلتر صنعتی با مشخصات و برند کاملا مشابه با نمونه اصلی می پردازند.
اولین مشخصه فنی جهت سفارش و استعلام قیمت فیلتر های صنعتی مشخص شدن نوع سیال و شرایط کاری فیلتر می باشد. بر حسب اینکه سیال در گردش در فیلتر صنعتی هوا، آب، روغن، روغن هیدرولیک، روغن گیربکس و یا انواع سوخت ها شامل بنزین و گازوئیل نوع فیلتر مصرفی مشخص می شود. پس از مشخص شدن نوع فیلتر نوع اتصال فیلتر می بایست مشخص شود. بعنوان مثال فیلتر های روغن صنعتی هم به شکل پیچی Spin-on تولید می شوند، هم به شکل خطی in-line و در نهایت هم به شکل کارتریجی. زمانی که نوع فیلتر صنعتی و نوع اتصال مشخص شد می بایست دبی جریان یا حجم موتور مشخص گردد چرا که فیلتر ها دارای ارتفاع مختلف بوده که ارتفاع بالاتر دبی جریان بالاتری از سیال را پشتیبانی می کند.
زمان سفارش و استعلام قیمت فیلتر های صنعتی در صورتیکه فیلتر در شرایط خاصی مانند دماهای فوق سرد یا فوق گرم کار می کند می بایست جزئیات عملکرد برای تکنسین های فروش فیلتر صنعتی مشخص باشد. دماهای فوق سرد به افزایش ویسکوزیته سیال می انجامد که نیاز به کارتریج هایی با ضخامت کمتر در داخل فیلتر صنعتی را پدید می آورد. بر عکس دماهای بسیار بالای کاری می تواند سبب فروپاشی کاغذ کارتریج فیلتر صنعتی شده و از این رو اغلب از توری های فلزی بهد شکل مش به دور کاغذ کارتریج استفاده می شود. از دیگر شرایط حساس کاری بالاخص در کاربری فیلتر های کمپرسور وجود ارت و جریان الکتریکی در محل اتصال فیلتر صنعتی می باشد که می بایست برای تکنسین های فروش مشخص شود.
از آخرین فاکتور ها در انتخاب و خرید فیلتر های صنعتی مشخص شدن برند تولید کننده فیلتر است. رقابت تنگاتنگ بین تولید کنندگان فیلتر های صنعتی سبب شده است تا مشخصات کیفی و طول عمر این محصولات با برند های مختلف به هم بسیار نزدیک باشند. با این وجود فیلتر های صنعتی با برند های مختلف می توانند قابلیت های جذب متفاوتی داشته طول عمر متفاوتی را از خود نشان دهند.
کارتریج فیلتر های صنعتی بصورت متخلخل از بافت های ریز و درشت از الیاف که گاهی طبیعی مانند سلولز و گاهی مصنوعی مانند فیبرگلاس هیتند تشکیل می شود. این منافذ متخلخل در کارتریج فیلتر های صنعتی به تدریج توسط آلاینده ها پر می شوند و پر شدن منافذ در برابر عبور جریان مقاومت هایی پدیده آورده و افت فشار را سبب می شود. افت فشار در خروجی فیلتر های صنعتی یکی یکی از مهمترین دلایل تعویض دوره ای آنها می باشد. البته حساسیت نوع فیلتر به افت فشار متفاوت می باشد و از این منظر فیلتر کمپرسور دارای بالاترین میزان حساسیت است چرا که عملا تنها فرایندی که در کمپرسور های هوا صورت می پذیرد افزایش فشار هوای مکش شده می باشد که در صورت کاهش چشم گیر فشار پس از عبور از فیلتر سپراتور روغن از هوای کمپرسور عملا راندمان کاری این ماشین به شدت کاهش می یابد.
تکنولوژی برند های تولید کننده فیلتر آلات صنعتی در فراوری کارتریج بگونه ای که اولا قابلیت جذب و حفظ بالایی داشته و ثانیا از افت فشار در طولانی مدت جلوگیری به عمل آورد بسیار مهم است. اغلب برند های معتبر تولید کننده در تولید کارتریج ها بالاخص کارتریج فیلتر های روغن و فیلتر های سپراتور کمپرسور بکار گرفته می شوند تغییر در میزان تراکم لایه های مختلف کارتریج از تخلخل در سایز های بیشتر در لایه های بیرونی تر به تخلخل کمتر در لایه های داخل تر می باشد.
با توجه به اهمیت تامین روغن لوبریکانت در موتور ها بالاخص موتور های احتراق داخلی که روغن علاوه بر نقش روان کننده در انتقال حرارت نیز سهیم است، برای جبران افت فشار ناشی از پر شدن منافذ کارتریج فیلتر روغن صنعتی اغلب از یک خط لوله موازی که در آن از یک فیلتر ساپورت تحت نام فیلتر بای پس By-pass استفاده شده است. البته فیلتر روغن بای پس تمامی جریان روغن مورد نیاز برای تغذیه روغن را تصفیه نکرده و تنها بعنوان یک فیلتر اضطراری در سیستم ها مورد استفاده قرار می گیرد.