ГОСТ Р 58810-2020 «ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ВОДЫ ВНУТРИ ЗДАНИЙ. МЕХАНИЧЕСКИЕ ФИЛЬТРЫ. ЧАСТЬ 2.

ОЧИСТКА ОТ ЧАСТИЦ С РАЗМЕРАМИ ОТ 1 ДО 80 МКМ. ТРЕБОВАНИЯ К РАБОЧИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ, БЕЗОПАСНОСТИ И МЕТОДАМ ИСПЫТАНИЙ».

Кадомцев Г.М., зам. генерального директора АО «Фильтр»

Короткова В.Е., инженер-технолог АО «Фильтр»

Необходимость разработки стандарта ГОСТ Р 58810-2020 «Оборудование для подготовки воды внутри зданий. Механические фильтры. Часть 2. Очистка от частиц с размерами от 1 до 80 мкм. Требования к рабочим характеристикам, безопасности и методам испытаний» обуславливало отсутствие в Российской Федерации нормативного документа, регламентирующего перечень характеристик фильтрующих элементов для очистки воды и методов их испытаний.

Отсутствие такого стандарта приводило к тому, что характеристики, показывающие эффективность фильтрации, имеют разные названия и смысл у различных производителей [1]. Такие разночтения вводят в заблуждение потребителя, т.к. трудно отличить качественный товар некачественного, тем самым нарушаются права потребителя.

При разработке нового стандарта был взят за основу европейский стандарт EN 13443-2-2005 часть 2. Причиной выбора явилось следующее:

— стандарт распространяется на фильтры с обратной промывкой, цельные фильтры и фильтры в виде фильтрующих элементов к патронным фильтрам, т.е. практически на все типы фильтров для очистки воды;

— стандарт учитывает требования национальных норм к питьевой воде;

— набор характеристик, определенных стандартом, включает не только начальные характеристики фильтров, но и их изменение во время эксплуатации.

Принятый стандарт устанавливает для механических фильтров следующие эксплуатационные характеристики:

— заданная тонкость фильтрации;

— грязеемкость;

— начальный перепад давлений;

— максимальный перепад давлений;

— разрушающий перепад давлений;

— устойчивость к циклическим нагрузкам;

— вынос частиц или волокон.

Заданную тонкость фильтрации стандарт определяет, как размер частиц, для которых эффективность фильтрации не менее 99,8% при рекомендованном изготовителем максимальном перепаде давлений и при испытаниях по методу, приведенному в стандарте. В стандарте используется так называемый «многопроходный метод», суть которого заключается в том, что искусственный загрязнитель с известным распределением частиц добавляется к тестовой жидкости, которая непрерывно прокачивается через испытуемый фильтрующий элемент, после чего дополнительно фильтруется и возвращается в испытательный контур, где в нее снова добавляется загрязнитель и так далее. При помощи лазерных счетчиков частиц определяется концентрация частиц в жидкости до и после испытуемого фильтрующего элемента. По полученным данным рассчитывается эффективность фильтрации и β-коэффициент. Данный метод хорошо отработан и широко применяется для определения характеристик фильтров и фильтрующих элементов для очистки рабочих сред в топливных, гидравлических и масляных системах [2, 3].

Используемая в стандарте процедура испытаний с чередованием циклов контроля эффективности и последующим циклом загрязнения фильтрующих элементов позволяет получить данные о работе фильтрующего элемента вплоть до полной забивки, в том числе рост сопротивления и грязеемкость. Результаты испытаний, полученные таким образом, максимально информативны. При необходимости они позволяют определить абсолютную и номинальную тонкости фильтрации, используемые в других стандартах, например, в стандарте США ANSI/NSF 42-2011.

Успешному внедрению стандарта в России должно способствовать наличие современной метрологической базы. Так взамен рекомендуемых стандартом лазерных счетчиков HIAC 8000 производства США можно использовать более совершенную измерительную систему PAMAS S4132, предназначенную для одновременного подсчета количества частиц до и после фильтра, и для расчета эффективности фильтрации. Данная система содержит два проточных лазерных датчика, насосы-дозаторы и программу расчета эффективности фильтрации и β-коэффициента. Для подсчета частиц используются 32 размерных канала. Система PAMAS S4132 внесена в Государственный реестр средств измерений РФ. В России в настоящее время имеется метрологическая база для калибровки и поверки используемых лазерных датчиков. Система позволяет автоматически выполнять ряд настроечных процедур, предусматриваемых стандартом ГОСТ Р 58810-2020, значительно упрощая проведение испытаний.

Грязеемкость фильтрующего элемента определяется стандартом как масса тестового загрязнителя, задержанного фильтрующим элементом до достижения перепада давлений 250 кПа. Полученная при испытаниях величина грязеемкости может отличаться от реально достижимой при эксплуатации вследствие отличия эталонного загрязнителя от реального, задерживаемого фильтрующим элементом. Полученная при испытаниях величина грязеемкости необходима при проведении сравнительных испытаний фильтрующих элементов и также определяет ее значение, заявленное изготовителем.

Начальный перепад давлений в зависимости от расхода жидкости Q (при изменении Q в пределах от 0,2Q_ном до 1,2Q_ном) определяется только для фильтрующих элементов.

Максимальный перепад давлений указывается производителем. Он определяется по результатам испытаний на разрушающий перепад давлений. При достижении максимального перепада давлений на фильтрующем элементе рекомендуется замена фильтрующего элемента.

Разрушающий перепад давлений определяется по изменениям на графике зависимости перепада давлений от времени забивания фильтрующего элемента тестовым загрязнителем. По условиям испытаний на фильтрующий элемент подается тестовая жидкость с расходом, равным Q_ном и концентрацией искусственного загрязнителя, обеспечивающей забивку фильтрующего элемента до ∆p_max в течение одного часа. Если на кривой ∆p=f(t) появляется плато, то это свидетельствует о смятии фильтра. При разрушении фильтрующего элемента происходит резкое падение перепада давлений. Характер разрушения можно оценить по визуальному осмотру образца после окончания испытаний. Возникающие мелкие (невидимые) дефекты можно оценить по точке появления первого пузырька, определяемые в до и после испытания на разрушающий перепад давлений. При отсутствии разрушений испытания продолжаются вплоть до достижения ∆p=0.8PN.

Устойчивость к циклическим перепадам давлений характеризует работоспособность фильтра (фильтрующего элемента) в режиме частых включений и отключений фильтровальной установки. Требуемый перепад давлений на фильтрующем элементе при испытании достигается путем применения в качестве рабочей более вязкой, чем вода, жидкости (например, глицерина или его водного раствора). Об устойчивости фильтров к циклическим нагрузкам судят по отсутствию разрушений после 500 циклов изменения нагрузки, соответствующей изменению перепада давлений от 0 до 200 кПа.

Число волокон или частиц, выносимых из фильтрующего элемента, регламентируется изготовителем. Оценка выноса частиц производится путем подсчета количества частиц и определения их размера на мембране с тонкостью фильтрации 0,8 мкм с помощью микроскопа. Через мембрану предварительно пропускается 500 мл жидкости, прошедшей через испытуемый фильтр.

В случае, если фильтрующий элемент поставляется в комплекте с фильтродержателями, то фильтродержатель должен быть испытан статическим давлением. Также должна быть определена его стойкость к циклическим перепадам давлений.

Предлагаемый стандарт приводит в приложении метод оценки целостности фильтра путем определения давления появления первого пузырька (точка первого пузырька).

Стандарт ГОСТ Р 58810-2020 содержит информацию и инструкции (Приложение D) по установке, эксплуатации и техническому обслуживанию механических фильтров. Эти инструкции должны включаться в комплект поставки механических фильтров. Требования, изложенные в приложении, являются минимальными и не заменяют инструкции поставщика. В приложении изложены подробные требования к содержанию инструкций поставщика, касающихся:

— выбора фильтра;

— установки фильтра;

— ввода в эксплуатацию;

— проверок во время эксплуатации;

— технического обслуживания;

— ремонта;

— устранения неисправностей;

— требований к местам установки.

Отдельно выделяются требования правил гигиены при работах по техническому обслуживанию фильтров и к особенностям эксплуатации фильтров при нерегулярном их использовании.

С большим эффектом стандарт может быть применен к фильтрующим элементам, используемым в промышленной фильтрации воды. Методики, описанные в стандарте, могут быть распространены на фильтрующие элементы и фильтры для очистки больших объемов воды и в электроэнергетике. Количество фильтрующих элементов, потребляемых промышленностью, сравнимо с объемами, потребляемыми для фильтрации питьевой воды.

В последние десятилетия все шире находят применение мембранные технологии очистки воды, позволяющие получать воду различной степени очистки из подземных, солоноватых, поверхностных вод, а также морской воды. Для решения задач предварительной подготовки воды для мембранных аппаратов применяются глубинные и гофрированные фильтры для удаления мелкодисперсных взвешенных частиц. Загрязнение мембран взвешенными частицами органического и неорганического происхождения является одной из основных причин быстрой их деградации, что существенно снижает срок службы. Обеспечение расчетного срока службы мембран снижает себестоимость очистки воды, но требует применения качественных фильтрующих элементов, в большинстве случаев, закупаемых по импорту.

Внедрение настоящего стандарта позволит производить фильтрующие элементы с характеристиками, аналогичными определяемым в странах Европейского Союза и США, и начать конкурировать с фирмами-производителями таких фильтров на внутреннем рынке России.

Стандарт предусматривает обустройство пяти стендов для проведения следующих испытаний для:

— определения эффективности фильтрации и грязеемкости;

— определения разрушающего перепада давлений;

— определения стойкости к циклическим нагрузкам;

— определения выноса волокон;

— оценки целостности фильтра.

Внедрение данного стандарта позволит:

— определять характеристики фильтрующих элементов для очистки питьевой воды, которые должен контролировать каждый производитель для обеспечения качества своей продукции;

— определять характеристики фильтрующих элементов, предусмотренные стандартом США ANSI/NSF 42-2011;

— освоить современные методики испытаний фильтрующих элементов, подтверждающие качество и работоспособность их в течение всего срока эксплуатации;

— сделает доступным экспорт фильтрующих элементов отечественного производства;

— распространить методики, описанные в стандарте, на фильтрующие элементы для очистки воды на промышленных объектах.

Список литературы:

1. Астахов Е.Ю., Кадомцев Г.М., Короткова В.Е. К вопросу о качестве патронных фильтрующих элементов для очистки воды / Е.Ю. Астахов, Г.М. Кадомцев, В.Е. Короткова // Технология чистоты. – 2019. – №2. – С. 20-23.
2. ГОСТ 25277-82 «Фильтроэлементы для объемных гидроприводов и смазочных систем. Правила приемки и методы испытаний». – М.: официальное, 1982. – 29 с.
3. ГОСТ Р 50554-93 «Промышленная чистота. Фильтры и фильтрующие элементы. Методы испытаний». – М.: официальное, 1993. – 19 с.