板式過濾機助濾劑噴涂量的影響因素及量化分析

許小豐,黃昆峰

(1．中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471039；2．中鋁瑞閩鋁板帶有限公司，福建 福州 350015)

鋁帶箔軋制過程中，軋制油具有使鋁帶箔表面光亮、退火時能揮發清除等特性。在此過程中由于混入大量鋁屑、鋁粉、灰塵及其他微小顆粒，使軋制油變黑，鋁帶箔軋制質量下降，用一般的機械方法將其過濾的成本很高，故鋁帶箔軋制油的過濾絕大多數采用的是板式過濾機，其所用助濾劑為硅藻土和活性白土，過濾介質為過濾紙。

1 板式過濾機助濾劑噴涂原理

現有技術中，大部分板式過濾機的過濾原理圖如圖1所示。助濾劑在混合攪拌箱中與軋制油充分混合攪拌均勻，然后通過噴射泵將助濾劑與軋制油混合液供給到過濾泵的吸油口，過濾泵將含有助濾劑的軋制油抽到板式過濾機的過濾箱，使助濾劑均勻的噴射在作為過濾介質的過濾紙上，形成與過濾精度相適應的過濾層，以過濾軋制油。

1-過濾泵；2-混合攪拌箱；3-濾紙卷；4-過濾箱；5-壓緊機構；6-走紙機構；7-集污箱

板式過濾機過濾過程一般分為助濾劑預涂階段、正常過濾階段和吹掃更換濾紙階段三個階段。過濾過程采用程序控制，上述三個階段為一個過濾周期，通常設定為24h。預涂階段開始時，過濾泵將污油和從混合攪拌箱中吸入的助濾劑混合液一起送入板式過濾機的過濾箱，在濾紙上形成與過濾精度相適應的過濾層，一般為2～3mm，預涂階段結束，正常過濾階段開始。正常過濾階段，為了保證濾出的油始終符合過濾精度要求，由混合攪拌箱上進給閥控制噴射泵周期性的吸出助濾劑混合液，并隨同污油一起進入板式過濾機的過濾箱，濾餅逐漸加厚，隨著過濾層加厚，阻力增大，當阻力達到規定壓力或過濾時間達到規定的24h時，過濾過程應結束。吹掃更換濾紙階段，先吹入干燥空氣，吹除濾層中含有的大部分殘油，然后拉出過濾紙及附在其上的助濾劑，換上新濾紙后開始下一個過濾周期。

2 助濾劑噴涂量的影響因素

板式過濾機在工作過程中的助濾劑預涂階段和正常過濾階段都應該控制助濾劑的噴涂量。噴涂量太大，換紙時間短，過濾周期短，浪費濾紙，板式過濾機過濾效率低；噴涂量太小，在濾紙上形成不了與過濾精度相適應的過濾層，軋制油過濾效果不好，達不到要求的過濾精度。此外，如果在規定的24h內阻力未達到規定壓力，助濾劑在濾紙上形成的過濾層厚度也不應超過濾箱層間間距的2/3，一般濾箱層間間距為30 mm，即助濾劑在濾紙上形成的過濾層厚度不應超過20 mm，以防止助濾劑層高太厚，影響走紙機構的換紙。

從板式過濾機助濾劑的噴涂原理來看，通過改變混合攪拌箱中助濾劑的濃度、進給閥開關時間和調節節流閥流量可以調整助濾劑噴涂量的大小。通?；旌蠑嚢柘渲兄鸀V劑的濃度是一定的，且混合攪拌箱中助濾劑的濃度對助濾劑噴涂流量的影響是直觀的，在進給閥開關時間一定的情況下，助濾劑噴涂量的大小主要靠調節節流閥流量來調整。

以某型號軋機的工藝潤滑系統為例，在進給閥開關時間和助濾劑濃度一定的情況下，詳細分析助濾劑噴涂量的影響因素，其助濾劑混合液噴涂系統示意圖如圖2所示。

1-氣源；2-截止閥；3-氣動三聯件；4-電磁換向閥；5-截止閥；6-攪拌裝置；7-進給閥；8-抽吸助濾劑噴射泵；9-節流閥；10-Y型過濾器；11-板式過濾機；12-噴嘴；13-止回閥；14-供油泵；15-凈油箱；16-污油箱；17-負壓密封噴射泵；18-Y型過濾器；19-過濾泵；20-止回閥；21-混合攪拌箱；22-抽吸管

具體參數為:過濾泵供油流量4250L/min，混合攪拌箱最高工作液位1.3m，混合攪拌箱最低工作液位0.3m，混合攪拌箱最大有效容積2.3m3，板式過濾機過濾面積1×32m2，抽吸助濾劑噴射泵安裝高度1.6m，混合攪拌箱中助濾劑的濃度為0.3m3硅藻土和2m3軋制油配比，軋制油密度0.8g/cm3，硅藻土濕密度0.5g/cm3，進給閥與抽吸助濾劑噴射泵間軟管通徑為10mm。

由軋制油密度和硅藻土濕密度及混合攪拌箱中助濾劑的濃度，可以計算出助濾劑混合液密度為0.761 g/cm3。求助濾劑的噴涂流量，需先確定其流速，對管流列總流伯努利方程。過流斷面1取在混合攪拌箱中混合液液面，過流斷面2取在進給閥與抽吸助濾劑噴射泵間軟管處，不考慮阻力水頭損失，則：

(1)

式中：z1——過流斷面1的位置水頭，0.3m≤z1≤1.3m；

p1——過流斷面1的壓力，為當地大氣壓；

v1——過流斷面1的流速，相對于過流斷面2，攪拌箱液面足夠大，v1≈0；

z2——過流斷面2的位置水頭，z2=1.6m；

p0——過流斷面2的壓力，為當地大氣壓減去進給閥上真空表測出的負壓；

v2——過流斷面2的流速。

如果調節節流閥流量使進給閥上真空表測出的負壓為p0=0.07MPa，將z1=1.3m和z1=0.3m分別代入式(1)中可得v2=13.4m/s和v2=12.6m/s，由進給閥與抽吸助濾劑噴射泵間軟管通徑d2=10mm，可以計算出助濾劑的噴涂流量Q=63.1L/min和Q=59.5L/min。由此可見，混合攪拌箱中混合液的液位對助濾劑的噴涂流量有影響，但影響不大，計算時可取中間位液位z1=0.8m，則v2=13m/s，Q=61.2L/min。如果調節負壓為p0=0.05MPa，取z1=0.8m，則v2=10.8m/s，Q=50.9L/min。由此可見，調節負壓對助濾劑的噴涂流量有較大影響。此外，由上述計算過程可看出，抽吸助濾劑噴射泵安裝高度z2對噴涂流量有影響，但影響不大；進給閥與抽吸助濾劑噴射泵間軟管通徑d2對噴涂流量有較大影響。

從圖2中可以看出，抽吸助濾劑噴射泵抽出的助濾劑并不是全部進入到板式過濾機的過濾箱中，有部分被負壓密封噴射泵旁路掉了，所以，需要考慮該處的流量對助濾劑噴涂流量的影響。由伯努利方程和流量連續性方程可得：

(2)

式中：q——通過噴射泵的流量；

d1——噴射泵喉部的管徑；

d2——噴射泵收縮段前的管徑；

h——水頭差，即與真空表測出的負壓相當的水頭。

因d1、d2已給定，故式(2)中的k為定值。取負壓密封上真空表測出的負壓為p0=0.02MPa，根據公式(2)可以計算出該處的流量為q=49.8L/min，占過濾泵供油流量4250L/min的1.2％，即意味著抽吸助濾劑噴射泵抽出的助濾劑98.8％都進入了板式過濾機濾箱，所以該處的流量對噴涂流量影響不大，甚至可忽略不計。

3 結束語

通過上述的計算與分析可知，混合攪拌箱中混合液的液位和抽吸助濾劑噴射泵安裝高度對助濾劑噴涂流量有影響，但影響不大；負壓密封噴射泵旁路對助濾劑噴涂流量的影響也不大，甚至可忽略不計。調節負壓和進給閥與抽吸助濾劑噴射泵間軟管通徑對助濾劑噴涂流量的影響較大，在設計和調試過程中要注意這兩點，特別是進給閥的加工和裝配一定要注意其氣密性，否則，即使調節節流閥流量產生的真空度較大，也會因為進給閥氣密性不好而產生不了大的負壓。同時，上述計算與分析過程可以反過來，設備調試時，在混合液濃度一定、助濾劑預涂時間一定的情況下，可以計算出需要調節的真空度以達到在濾紙上形成與過濾精度相適應的過濾層；根據助濾劑預涂階段需要的真空度調定后，可以根據上述計算與分析過程，調節正常過濾階段噴射泵周期性吸出混合液的時間比。

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