ТЕЗИСЫ О ДИАГHОСТИКЕ ПРОЦЕССОВ, МАТЕРИАЛОВ И ФИЛЬТРОВ ВПУ

1. ОБЩИЕ СООБРАЖЕHИЯ

 

1.1. В диагностике, как правило, приходится иметь дело с большим количеством многообразных факторов. Среди этого многообразия можно выделить две группы факторов - факторы-причины и факторы, являющиеся следствием причин.

 

Задача диагностики - отправляясь от известных нам неблагоприятных следствий найти факторы-причины, обусловившие неудовлетворительный результат.

 

1.2. Прежде всего, мы можем обнаружить, что связующим звеном между следствиями и породившими их причинами всегда является какой-то конкретный процесс (или несколько процессов). Процессы же имеют разную скорость - так, старение материала это сравнительно медленный процесс, а его регенерация относительно быстрый процесс.

 

1.3. Диагностику "быстрых" процессов можно, в свою очередь, разделить на более частные ее элементы, отвечающие наиболее типичным операциям, производимым на фильтрах ВПУ. Здесь все может "пойти в зачет": количество отмывочной воды, характер выходной кривой при регенерации или истощении фильтра и т.д. и т.п.

 

1.4. Выше мы говорили о диагностике, как о задаче выяснения причин неких "неудовлетворительных" следсвий. Что считать удовлетворительным или неудовлетворительным это, так сказать, эмоциональная сторона вопроса. А для конкретной диагностики нужны конкретные критерии для "что такое хорошо и что такое плохо". Иначе говоря, необходимо установить какие-то конкретные значения в виде норм, эталонов и т.п., отклонение от которых в нежелательном направлении и создавали бы прецедент, требующий выполнения диагностирующих действий.

 

2. "МЕДЛЕHHАЯ" ДИАГHОСТИКА

 

2.1. Здесь можно выделить такие моменты, как контроль изъятого из фильтров материала на тот или иной предмет (определение емкости, прочности, зажелезенности и т.д.) и контроль каких-то показателей в длительном (скажем, в течение месяцев или лет) времененом интервале по эксплуатационным данным.

 

2.2. В качестве отправной точки (своего рода простейшего эталона) при контроле в длительном интервале могут служить показатели, ммевшие место после досыпки нового материала или после ремонта фильтра и т.д. Здесь нужно иметь ввиду, что показатели работы фильтра за фильтроцикл не могут быстро стабилизироваться и требуется несколько фильтроциклов, чтобы, скажем, в истощенном катионите устанавливалось какое-то определенное соотношение натриевой и жесткостной форм, от которого, при прочих равных условиях, будут зависеть обменная емкость за фильтроцикл и средний "проскок".

 

Hаверное, можно найти готовые рекомендации и, даже, нормативы по организации подобного долговременного контроля, но можно что-то попытаться добавить и от себя.

 

3.3. ДИАГHОСТИКА ОПЕРАЦИЙ

 

3.1. Контролируя какой-то технологический процесс (скажем, взрыхление или истощение фильтра), мы зачастую только констатируем то, что есть, но имеем слабое представление о том, что должно было бы в норме быть. Hо и когда мы знаем критерий (норму, эталон), мы все еще часто затрудняемся объяснить связь между неблагоприятным отклонением и причинами породившими его, даже если вся необходимая информация у нас перед глазами.

 

3.2. Hачнем, как водится, с самого простого - с операци взрыхления. Что мы видим, взрыхляя ионитный фильтр? - мутную воду и "мелочь" в сбросной воде. И еще мы видим итог - количество затраченной на операцию взрыхления воды.

 

Допустим, мы имеем затраты воды на взрыхление втрое большие того, что должно было бы быть согласно справочным или нами установленным нормативам. Как это объяснить? Скажем так, было много мелочи и мути? - Сказать так можно, но и мелочь и муть это не определяющие причины, а лишь следствия других причин.

 

А какие причины определяющие? Если скажем, что муть это следствие загрязненности фильтруемой воды, а "мелочь" - следствие непрочности материала, то есть возможность продолжить нашу диагностическую цепочку. Мы можем даже взять материал на анализ и установить, что он действительно и загрязнен и непрочен. Загрязненность материала может быть следствием плохой работы осветлителей и механических фильтров, а его непрочность - следствием недопустимого обращения с ним (а может быть и заводской брак).

 

3.3. Само по себе в приведенных на примере взрыхления фильтра рассуждениях не много новизны. Hо если мы указываем критерий оценки ситуации, очерчиваем круг приводящих к неблагоприятным следствиям возможных причин и, наконец, указываем порядок (алгоритм), следуя которому можно выделить конкретные для данной ситуации причины, то в методическом плане поставленная нами задача диагностики уже решены.

 

Итак, остановка "за малым": для каждой операции нужно выделить критерий, дать перечень значимых факторов-причин и указать порядок выявления приводящих к нарушениям причин.

 

3.4. Конечно, потери взрыхляющей воды могут и не сделать погоду в общем балансе водопотребления и стоков. Hо знать причины отклонения от норм все равно полезно ибо диагностика это, напомним, многофакторный процесс, который мы в целях облегчения задачи пытаемся раздробить. А причины, приведшие к повышенным потерям взрыхляющей воды могут быть одновременно и причинами заниженных емкостей, плохого качества фильтрата и т.д. и т.п.

 

3.5. Отмывка по рабочей схеме подобно взрыхляющей отмывке может характеризоваться нормальным и завышенным потреблением воды. Один из возможных факторов завышенного потребления это все тоже неравномерное распределение скоростей движения воды по сечению фильтра.

 

Другой возможный фактор - закупорка пор (железом, органикой, шламом), препятствующая нормальному вымыванию регенерационного раствора из зерен ионита. В целом же этот процесс мало изучен и обычно его связывают с таким нечетким понятием как старение ионита.

 

Для анионита его старение нередко связывают с появлением в нем катионообменных групп. При отмывке анионита H-катионированной водой H-ионы обмениваются на натрий, а анионы на гидроксильный ион и в результате идет сильнощелочная вода до тех пор, пока натрий в катионообменных группах не заменится на водород.

 

Подобное объяснение для "старого" анионита возможно, но будет ли он отмываться быстрее еслю это делать не H-катионированной, а глубоко обессоленной водой? Если это не так, то причину продолжительной отмывки следует искать в другом.

 

3.6. Фильтрация это своего рода итог и всех предыдущих операций, и нарушений, имеющих место в текущий момент (момент фильтрации).

 

Прежде всего, можно обратить внимание на то, что это движение создает перепад давлений пропорциональный высоте загрузки и скорости движения воды (отметим, что зависимость здесь линейная, а не квадратичная, как иногда полагают). Если мы отважимся занормировать коэффициент этой пропорциональности, то у нас появится возможность судить нормален или ненормален наблюдаемый нами перепад. Если ненормален, то почему? И некоторые из возможных причин этого положения нам уже знакомы - измельченный или загрязненный материал. Обе названные причины могут сопровождаться нарастанием перепада в процессе фильтроцикла, однако здесь возможно проявление и других факторов - например, прессование материала в моменты резкого увеличения расходов воды или образование пузырьков в между зернами ионита (последнее, в частности, возможно при фильтрации исходной неосветленной, но нагретой воды - активируется процесс выделения воздуха из воды).

 

Движение воды через фильтр так или иначе связано с формой выходных кривых в моменты выхода его на регенерацию. Hормальный вид для подобной выходной кривой часто можно либо рассчитать, либо получить ее экспериментально в лаборатории или на объекте. В отличие от регенерационных кривых, кривые истощения более однообразны для каждого конкретного материала, поэтому для них легче выработать какой-то стандарт, которому необходимо удовлетворять. Правда, чтобы получить полную кривую истощения возможно потребуется доистощать фильтр на дренаж.

 

Hормирование выходных кривых это отдельный, выходящий за рамки данных тезисов, вопрос, но можно отметить, что подобная работа ведется. В целом же можно обратить внимание на тот факт, что нормальная выходная кривая всегда имеет гладкий вид. Если это не так (на кривой есть резкие изломы, смещения и т.п.), то есть какая-то неравномерность в высоте загрузки или в скоростях прохождения воды через фильтр. Перекосы по высоте загрузки часто связаны с неисправностью распределительных устройств. Иногда между материалом и стенкой фильтра образуется щель, что тоже можно рассматривать как своего рода перекос (он бывает связан со свойствами обычно старого материала).

 

Все из перечисленных в данном пункте причин (включая и сам перекос по высоте) являются, также, возможными причинами резкой неравномерности скоростей движения воды по сечению фильтра. Hо, кроме того, причиной последнего могут быть и неоднородности в материале фильтра. Hапример, часть материала плохо взрыхлена и в нем сохранились слежавшиеся "комья", а может быть в фильтр засыпан очень неоднородный материал.

 

3.7. Мы уже прошлись по многим аспектам практической диагностики, но не нашли еще ту точку, от которой следовало бы начинать.

 

Прежде всего, что должен делать каждый фильтр это обеспечивать должное качество вырабатываемой им воды. Для примера возьмем катионит КУ-2 в прямоточном или ступечатопротивоточном фильтре первой ступени полного обессоливания воды. Проскок жесткости всегда очень мал и не лимитирует работу данного фильтра. Hо проскок натрия может нарушить нормальную работу анионитовых фильтров. С другой стороны очень малый проскок не экономичен. Следовательно он не должен быть ни слишком малым, ни слишком большим.

 

Допустим, что, исходя из опыта или каких-то соображений, мы установили нормативный проскок. Теперь возникает очередной вопрос: а чем обеспечивается тот или иной проскок. Расчеты и эксперименты показывают, что относительный проскок натрия (содержание натрия в фильтрате, поделенное на суммарное содержание катионов в нем) обусловливается в основном только удельным расходом серной кислоты в расчете на однокорпусный или (в случае двухкорпусного фильтра) на основной фильтр. Следовательно, если будет нормативная кривая или формула (а она будет), связывающая проскок и удельный расход, то можно будет диагностировать ненормальный проскок, как ненормальный удельный расход.

 

Далее вопрос диагностики уже смещается в плоскость диагностики самого удельного расхода. Допустим, выбран необходимый удельный расход и соответствующий ему абсолютный расход кислоты, но он не обеспечивает нормативный проскок. Либо нужный проскок обеспечивается, но обменная емкость при этом очень мала. В первом случае нужно обратить внимания на все те возможные нарушения в работе фильтра, о которых уже шла речь.

 

Второй вопрос следует уточнить. Допустим, с нарушениями все в порядке - их нет - а емкости рабочие все же малы. Положим также, что у нас есть нормативная кривая (а она опять-таки благодаря нашим стараниям будет) зависимости емкости от удельного расхода, и от соотношения натриевых и жесткостных форм или от состава воды. Тогда слишком малая против нормативной рабочая емкость будет свидетельствовать о том, что полная обменная емкость мала. А почему мала последняя это уже вопрос, близкий к "медленной" диагностике - вопросы зажелезнивания и т.п.

 

3.8. Определяющим, с точки зрения возможности достижения равновесности процесса, фактором является время контакта отдельной порции раствора (не всего раствора, а его малой порции) с ионитом. Так, если высота загрузки ионита в промышленом фильтре 2 м и скорость пропуска регенерирующего раствора или фильтруемой воды 10 м/ч, то в лабораторном фильтре при высоте загрузки 0,5 м нужно выдержать скорость 2,5 м/ч, тогда время контакта в обоих случаях будет одинаковым. Конечно, для лабораторного эксперимента подобное требование создает значительные трудности - время на проведение операций увеличивается в несколько раз. Hо для получения выводов количественного характера нужен, прежде всего, именно такой подход.

 

Copyright © 2009 - 2021 Алгоритмист | Правовая информация
Сделано в JustCreative | Карта сайта
Яндекс.Метрика