水力空調(diào)濾筒清洗機(jī)的研制

宋興旺 裴勇 吉彬

摘要：中央空調(diào)箱內(nèi)普遍采用濾筒式自動(dòng)清灰高效過濾器,安裝在新、回風(fēng)混合段與表冷段之間?？照{(diào)運(yùn)行過程中，新風(fēng)和回風(fēng)把混有粉塵（煙塵）的空氣帶進(jìn)空調(diào)箱，粉塵（煙塵）就會(huì)被滯留在濾筒里，過濾后的清潔空氣進(jìn)入空調(diào)器下一流程。傳統(tǒng)的濾筒清洗方法，是使用水槍人工清洗，不但花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且濾筒是否沖洗干凈的判斷標(biāo)準(zhǔn)模糊，只能根據(jù)目測(cè)，清洗效果不能得到保證，清洗后的濾筒初始?jí)翰钤?.4KPa左右。為提高中央空調(diào)濾筒的清洗效果，減少人力資源的浪費(fèi)，本實(shí)用新型目的在于提供一種操作維護(hù)方便、清洗效果佳、效率高，安全性好的水力空調(diào)濾筒清洗機(jī)。

關(guān)鍵詞：濾筒；壓差；噴孔

一、背景及意義：

在2009年的全國(guó)煙草工作會(huì)上，國(guó)家煙草專賣局提出要全面加強(qiáng)基礎(chǔ)管理和基層建設(shè)，積極開展優(yōu)秀卷煙工廠創(chuàng)建活動(dòng)。同時(shí)，2009年也是河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司“實(shí)現(xiàn)新跨越”的第一年和許昌卷煙廠實(shí)現(xiàn)“一流目標(biāo)”的起步之年。

許昌卷煙廠動(dòng)力車間作為動(dòng)力保障部門，負(fù)責(zé)為全廠生產(chǎn)生活提供穩(wěn)定的動(dòng)力輸出以及環(huán)境控制。隨著煙草工藝技術(shù)的不斷提高，對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)溫濕度考核更加嚴(yán)格，這對(duì)動(dòng)力車間對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的保障提出了新的挑戰(zhàn)。許昌卷煙廠動(dòng)力車間共有組合式中央空調(diào)十七臺(tái)，采用濾筒式自動(dòng)清灰高效過濾器,安裝在新、回風(fēng)混合段與表冷段之間。

空調(diào)運(yùn)行過程中，新風(fēng)和回風(fēng)把混有粉塵（煙塵）的空氣帶進(jìn)空調(diào)箱，粉塵（煙塵）就會(huì)被滯留在濾筒里，過濾后的清潔空氣進(jìn)入空調(diào)器下一流程。當(dāng)濾筒的前后壓差達(dá)到0.68KPa時(shí)，證明濾筒上滯留粉塵（煙塵）過多，過濾效果下降，并且已經(jīng)影響空調(diào)機(jī)組的正常送風(fēng)量，此時(shí)將對(duì)濾筒進(jìn)行更換、清洗。傳統(tǒng)的濾筒清洗方法，是使用水槍人工清洗，不但花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且濾筒是否沖洗干凈的判斷標(biāo)準(zhǔn)模糊，只能根據(jù)目測(cè)，清洗效果不能得到保證，清洗后的濾筒初始?jí)翰钤?.4KPa左右。

為持續(xù)提高動(dòng)力車間的生產(chǎn)組織能力、工藝保障能力、成本控制能力，減少人力資源的浪費(fèi)，提高勞動(dòng)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，本項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生。

二、選定方案：

本項(xiàng)目研究從安全性、清洗速度、清洗效果、設(shè)計(jì)復(fù)雜性、使用方便性、工人勞動(dòng)強(qiáng)度等方面綜合考慮，在設(shè)計(jì)之初，我們制定了5項(xiàng)基本目標(biāo)：

1、安全性:由于本項(xiàng)目是清洗設(shè)備，在設(shè)計(jì)過程中我們要盡量避免機(jī)器用電驅(qū)動(dòng)，防止水、電接觸發(fā)生安全事故，為操作人員提供安全、可靠的工作環(huán)境。

2、設(shè)計(jì)復(fù)雜性：盡量減少機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置，降低設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，避免因構(gòu)件過多對(duì)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)造成不必要的負(fù)擔(dān)和費(fèi)用。

3、清洗效果：能徹底清除濾筒表面和皺褶內(nèi)的灰塵，清洗后濾筒壓差明顯低于傳統(tǒng)方法清洗后的0.4KPa，并且在清洗過程中運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，對(duì)濾筒無損傷。

4、清洗效率：傳統(tǒng)清洗方式相比，清洗效率要明顯提高，并且能夠明顯降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

5、操作性：操作簡(jiǎn)便。開啟和停機(jī)過程簡(jiǎn)單，易掌握。對(duì)操作人員無特別技術(shù)要求。

在清洗濾筒的過程中，如果能使其旋轉(zhuǎn)，則能夠較大幅度的提高清洗效率和清洗效果。我們構(gòu)想出使用清洗介質(zhì)自推和電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩種旋轉(zhuǎn)方式；根據(jù)現(xiàn)有的資源,我們選擇水、壓縮空氣、毛刷作為待選清洗介質(zhì)。

方案論證

我們根據(jù)方案的自身優(yōu)缺點(diǎn)入手，分別從壓力、摩擦力、環(huán)境、設(shè)計(jì)難度等因素對(duì)6種方案進(jìn)行一一論證，得到兩種比較可行的方案，即：1#方案和4#方案。隨即又對(duì)這兩種方案進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)選，并從七個(gè)方面進(jìn)行深入調(diào)查、分析，對(duì)比1#方案和4#方案，并最終確定1#方案（用水的推力做動(dòng)力，用水做清洗介質(zhì)）為最優(yōu)方案：

三、具體方案內(nèi)容：

在充分考慮以上幾條基本目標(biāo)的基礎(chǔ)上，組織相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)。該水力空調(diào)濾筒清洗機(jī)由底座、管道、噴管、濾筒支架及加壓泵組成，底座上鋪設(shè)主管道，主管道連接各支路，支路連接至少兩個(gè)并列的清洗單元，每一清洗單元由如下部分組成：在底座中心分別并列設(shè)置一個(gè)柱形過濾筒支架和一個(gè)錐形過濾筒支架，支架底部分別與管道支路相連，管道支路與穿過旋轉(zhuǎn)底座上軸承內(nèi)徑垂直噴管一端相連；與每個(gè)濾筒支架位置相對(duì)應(yīng)，在底座外切面隔有一定間距沿主管道方向引出四根豎直并列噴管，作為正洗噴管；并且在主管道及噴管進(jìn)出水處分別安裝閥門，以便于使用時(shí)調(diào)節(jié)水壓及維修。

柱形過濾筒支架或錐形過濾筒支架由旋轉(zhuǎn)底座、軸承、支架和噴管組成，旋轉(zhuǎn)底座采用大盤和小盤相扣，軸承位于兩小盤之間，固定于大盤中間，大盤扣于小盤上，噴管從軸承內(nèi)徑穿出，作為反洗噴管；為了便于固定濾筒，防止其在旋轉(zhuǎn)過程中發(fā)生傾斜、偏心，在大盤上固定有錐形或圓柱形支撐架；錐形或圓柱形支撐架由三個(gè)支撐桿和一個(gè)環(huán)形圈組成，支撐桿與環(huán)形圈以焊接方式連接；大盤上留有排水孔；噴管頂部加裝可拆卸的堵頭，以便于清洗噴管，噴管管體上分布有噴水孔；噴管長(zhǎng)度等于或長(zhǎng)于過濾筒。

為了保證清洗效果，要求噴孔要有合適的出水壓力。我們選擇自來水作為清洗機(jī)的水源，在使用中發(fā)現(xiàn)水壓偏低，濾筒吸水后，負(fù)荷加大，濾筒在清洗過程中易出現(xiàn)停機(jī)情況。于是，我們將加壓泵與主管道入水管相連，以保障清洗壓力和旋轉(zhuǎn)推力。

清洗機(jī)在使用過程中，為提高效率，方便操作，減少操作人員工作量，技術(shù)人員又在主管道上加裝電動(dòng)閥、控制按鈕及定時(shí)器。

噴管是清洗機(jī)上重要的組件，它是依靠管道加壓泵提供的壓力，從正洗噴管、反洗噴管的若干噴孔上，分別從濾筒內(nèi)部和外側(cè)噴水，對(duì)濾筒進(jìn)行清洗，清洗過程中產(chǎn)生的推力，使濾筒自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，達(dá)到完全清洗的目的。我們對(duì)噴管的數(shù)量、位置及噴孔的排列方式、數(shù)量和孔徑大小進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)：

結(jié)果如下;

為了保證清洗效果及減少對(duì)濾筒的阻力，設(shè)計(jì)了三種外噴孔的排列方式：A、直線式 b、分散式c、對(duì)稱式，最終，為了保證外噴孔出水對(duì)濾筒的推力，防止力量分散，將外噴孔的排列方式設(shè)計(jì)為直線式。

為了使噴孔壓力滿足要求，保證清洗效果，噴孔總的出水面積不能大于噴管的截面積。即：噴孔數(shù)量×噴孔截面積≤噴管截面積。濾筒高度為66CM，為了保證濾筒各個(gè)部分徹底清洗，在長(zhǎng)度為66CM的噴管上均勻加工出合適數(shù)量的噴孔，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

當(dāng)噴孔直徑為1.5時(shí)，最多可以打噴孔177個(gè)

當(dāng)噴孔直徑為2.0時(shí)，最多可以打噴孔100個(gè)

當(dāng)噴孔直徑為2.5時(shí)，最多可以打噴孔64 個(gè)

考慮到噴孔數(shù)量×噴孔截面積≤噴管截面積；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和加工難度，決定選擇最大噴孔數(shù)的60%、75%、90%進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)不同的孔徑選擇相應(yīng)的噴孔數(shù)量，分組進(jìn)行試驗(yàn)。

根據(jù)上表確定的九種方案，在時(shí)間、供水壓力一定的情況下進(jìn)行試驗(yàn)，5#和6#方案最好，考慮到6#方案耗水量較大，決定選用5#方案，即：噴孔直徑為2MM，噴孔數(shù)量為75個(gè)。

本項(xiàng)目所制作成型的清洗機(jī)，修理工獨(dú)具匠心的模仿水車的原理，利用水的推力作為動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)濾筒邊旋轉(zhuǎn)邊清洗，整個(gè)清洗過程簡(jiǎn)單、高效、安全、方便。

同時(shí)，本項(xiàng)目還進(jìn)行了一系列改進(jìn)和創(chuàng)新，使之無論在技術(shù)架構(gòu)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、使用性能上都達(dá)到了國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，并具有一些特色鮮明的優(yōu)勢(shì)。

四、清洗效果檢驗(yàn)

1、使用水力清洗機(jī)清洗后的濾筒初始?jí)翰顬?.22KPa，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)方法清洗后的0.4Kpa。

2、對(duì)水力清洗機(jī)的效率檢查

采用水力清洗機(jī)清洗，需要一個(gè)人操作機(jī)器，兩個(gè)人裝卸濾筒。三個(gè)人每次可以清洗兩套錐形和柱形濾筒，用時(shí)4分鐘。4分鐘×24套=96分鐘。

本實(shí)用新型安全、易操作，使用后可大大改變使用噴槍清洗的傳統(tǒng)清洗方式，清洗后壓差在0.22KPa左右，勞動(dòng)強(qiáng)度和清洗時(shí)間大大降低，提高了清洗濾筒效率，達(dá)到了較好的清洗效果，為中央空調(diào)器輸送介質(zhì)的清潔度、舒適度打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

五、技術(shù)創(chuàng)新型、先進(jìn)性和成熟程度

本項(xiàng)目所制作成型的清洗機(jī)，修理工獨(dú)具匠心的模仿水車的原理，利用水的推力作為動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)濾筒邊旋轉(zhuǎn)邊清洗，整個(gè)清洗過程簡(jiǎn)單、高效、安全、方便。同時(shí)，本項(xiàng)目還進(jìn)行了一系列改進(jìn)和創(chuàng)新，使之無論在技術(shù)架構(gòu)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、使用性能上都達(dá)到了國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，并具有一些特色鮮明的優(yōu)勢(shì)：

1．整個(gè)清洗過程是采用水的推力為動(dòng)力，用水作為清洗介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)濾筒邊旋轉(zhuǎn)邊清洗。能夠較大幅度的提高清洗效率和清洗效果。

2．整個(gè)機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒有機(jī)械傳動(dòng)裝置，使用過程中基本是免維護(hù)的。

3．操作簡(jiǎn)便，易學(xué)易用，對(duì)操作人員沒有額外的使用要求。

4．由于是用水作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，整個(gè)清洗過程安全可靠、實(shí)用，避免了由于電力驅(qū)動(dòng)而造成的不安全因素。

參考文獻(xiàn)

[1] 陶竹君《水力學(xué)與應(yīng)用》 中國(guó)建筑工業(yè)出版社2005-5-1