Проектирование микрофильтрационного аппарата для рекуперации пива из избыточных дрожжей

гидравлическое сопротивление потоку пермеата в дренаже, МПа;

потери давления на трения по длине и в местных сопротивлениях в трубопроводах и арматуре, МПа;

потери давления, связанные с подъёмом жидкости на определённую геометрическую высоту, МПа.

Определяем каждую составляющую уравнения (4.20).

Гидравлическое сопротивление напорного канала p_u.Расчёт проводим из условия, что разделяемый раствор подаётся внутрь волокон, а пермеат выводится из межволоконного пространства; выход пермеата - односторонний. Для расчёта данного вида сопротивления зададимся сперва геометрическими размерами волоконных мембранных элементов. Принимаем:

внутренний диаметр элемента ;

длина капилляра ;

поверхность фильтрования одного капилляра

.

Число элементов в модуле определим, разделив площадь фильтровальной поверхности модуля на площадь поверхности одного элемента

.

Определяем линейную скорость раствора внутри капилляра, м/с

(4.21)

здесь

. (4.22)

.

.

Гидравлическое сопротивление определяем по формуле

. (4.23)

.

Гидравлическое сопротивление потоку пермеата в дренаже . Определение гидравлического сопротивления в нашем случае проводится по формуле

. (4.24)

.

Потери давления по длине трубопровода и в местных сопротивлениях . Принимаем скорость движения жидкости для всасывающего и нагнетательного трубопровода . Тогда внутренний диаметр трубопровода d

, (4.25)

где W - расход пива, поступающего на мембранную обработку, , .

.

Полученное значение внутреннего диаметра округляем до ближайшей стандартной величины по ГОСТ 8732-78 для стальных бесшовных горячедеформированных труб: [8].

Определим характер течения жидкости в трубопроводе по формуле (4.16)

,

т.е. режим течения жидкости турбулентный. Примем величину абсолютной шероховатости равной для новых стальных труб [8].

Определяем величину относительной шероховатости труб е.

. (4.26)

.

Для выбора расчётной зависимости для нахождения коэффициента вычисляем следующие отношения:

;

;

,

т.е .

Таким образом, в трубопроводе имеет место смешанное трение, и расчёт проводим по формуле

(4.27)

.

Определяем значения коэффициентов местных сопротивлений . На всасывающей линии имеются следующие виды местных сопротивлений:

– вход в трубу с острыми краями: [8];

– колено с углом : при внутреннем диаметре [8];

– вентиль нормальный при полном открытии: при внутреннем диаметре [8];

– выход из трубы: [8].

На нагнетательной линии имеются следующие виды местных сопротивлений: вход в трубу с острыми краями: [8];

– колено с углом : при внутреннем диаметре [8];

– вентиль нормальный при полном открытии: при внутреннем диаметре [8];

– выход из трубы: [8].

Тогда

Принимаем длину трубопровода равной l=5 м.

Тогда потери давления определяем по формуле

 (4.28)

.

Потери давления, связанные с подъёмом на геометрическую высоту . Принимаем геометрическую высоту подъёма жидкости равной . Тогда потери давления равны

(4.29)

.

Тогда давление, развиваемое насосом, будет равно

.

4.3 Подбор вспомогательного оборудования

4.3.1 Подбор насоса

Определяем потребный напор насоса , м. вод. ст

. (4.30)

Такой напор при заданной производительности обеспечивается одноступенчатыми центробежными насосами. Учитывая широкое распространение этих насосов в промышленности ввиду достаточно высокого КПД, компактности и удобства комбинирования с электродвигателями, выбираем для последующего рассмотрения именно эти насосы.

Определяем полезную мощность насоса , кВт

(4.31)

.

Принимая КПД передачи и КПД насоса , найдём мощность на валу двигателя, кВт:

(4.32)

.

Заданной подаче и напору более всего соответствует центробежный насос марки СД 32/40б, для которого при оптимальных условиях работы:

производительность насоса, м³/с - 6,0 ^. 10^-3;

напор, м вод. ст. - 4

частота вращения вала, мин^-1 - 3000;

тип электродвигателя - АИР 112МВ6/950;

мощность двигателя, кВт - 7,5;

габаритные размеры насоса, мм - 1230х331х430.

Определим предельную высоту всасывания для выбранного насоса. Рассчитаем сперва запас напора на кавитацию , м

. (4.33)

.

По таблицам давлений насыщенного водяного пара найдём, что при 25 ^оС давление насыщенного водяного пара [7]. Примем, что атмосферное давление равно , а диаметр всасывающего патрубка равен диаметру трубопровода. Тогда предельная высота всасывания равна

(4.34)

где h_п.вс - потери напора во всасывающей линии, м:

, (4.35)

Здесь l_вс - длина всасывающей линии, м, принимаем l_вс=1 м;

сумма коэффициентов сопротивления на линии всасывания:

. (4.36)

.

.

Таким образом, расположение насоса на высоте 1 м над уровнем воды в ёмкости вполне возможно.

4.3.2 Подбор циркуляционного насоса

Определяем значения коэффициентов местных сопротивлений . На всасывающей линии имеются следующие виды местных сопротивлений:

– вход в трубу с острыми краями: [8];

– три колена с углом : при внутреннем диаметре [8];

– вентиль нормальный при полном открытии: при внутреннем диаметре [8];

– выход из трубы: [8].

На нагнетательной линии имеются следующие виды местных сопротивлений: вход в трубу с острыми краями: [8];

– четыре колена с углом : при внутреннем диаметре [8];

– выход из трубы: [8].

Тогда

Принимаем длину трубопровода равной l=3 м..

Тогда потери давления, МПа, определяем по формуле (4.27)

Принимаем геометрическую высоту подъёма жидкости равной . Тогда потери давления, связанные с подъёмом жидкости на геометрическую высоту, МПа, определяются по формуле (4.28)

.

Тогда давление, развиваемое насосом, МПа, будет равно

.

Требуемая производительность насоса циркуляции определяется кратности циркуляции. Для разрабатываемой установки кратность циркуляции составляет 0,7, тогда требуемая производительность насоса, м³/с, равна

.

Определяем потребный напор насоса , м. вод. ст., по формуле (4.30)

Определяем полезную мощность насоса N_n, кВт, по формуле (4.31)

.

Принимая КПД передачи и КПД насоса , найдём мощность на валу двигателя, кВт, по выражению (4.32):

.

Заданной подаче и напору более всего соответствует центробежный насос марки СД 16/10б, для которого при оптимальных условиях работы:

производительность насоса, м³/c - 5,5^.10^-3 ;

напор, м вод. ст - 1;

частота вращения вала, мин^-1 - 1200;

тип электродвигателя - 4А156В4Е3;

мощность двигателя, кВт - 0,18.

4.3.3 Подбор ёмкостного оборудования и определение геометрических параметров

Для хранения рекуперированного пива принимаем цилиндрическую вертикальную форму ёмкости с эллиптическим днищем. Ёмкость снабжена: нижними сливами, штуцерами для заполнения, люками-лазами для осмотра и чистки, штуцерами для размещения приборов (уровнемеров и термометров). Ёмкость устанавливается на ровной площадке.

Объём жидкости в ёмкости, , определяется из уравнения

, (4.37)

где - время пребывания жидкости в ёмкости, ч., принимаем .

Геометрический объём жидкости больше рабочего на 10-15 %, т.е. объём ёмкости:

.

Исходные данные для расчёта оптимальных геометрических размеров корпуса ёмкости:

объём аппарата V, м³ - 0,5;

внутреннее давление в аппарате р_р, МПа - 0,1;

материал корпуса - листовой прокат из стали 10;

рабочая температура , ^оС - 25;

коэффициент прочности сварных швов ц - 1;

прибавка к расчётной толщине стенки с, мм - 1.

Из условия минимальных затрат материала на изготовление определим оптимальные размеры и массу корпуса аппарата с эллиптической крышкой и днищем.

Определим допускаемое напряжение, МПа

, (4.38)

где допускаемое напряжение стали Х18Н10Т при расчётной температуре, МПа, при [1];

Принимаем =1, так как материал - листовой прокат.

.

Приведенное давление, МПа

. (4.39)

.

Оптимальный диаметр аппарата D_опт, мм, определяем по номограмме [23]. Соединив на номограмме точку с точкой прямой, найдём, что . Полученное значение диаметра аппарата является стандартным.

Длина цилиндрической части, м

. (4.40)

.

Внутренняя высота эллиптической части днища (крышки), м

(4.41)

.

Суммарная длина аппарата, м

. (4.42)

.

Комплекс

. (4.43)

.

Масса корпуса аппарата, кг

, (4.44)

где плотность для стали Х18Н10Т, ,

4.4 Расчёты, подтверждающие работоспособность изделия

4.4.1 Расчёт стенки цилиндрической обечайки

Стенка обечайки аппарата находится под действием внутреннего избыточного давления в соответствии с рисунком 11.

При определении расчётной длины обечайки длина примыкающего элемента , м, определяется по формуле для выпуклых днищ

, (4.45)

.

где Н_о внутренняя высота выпуклой части днища, м, Н_о=0,080 м.

Рисунок 11 - Расчётная схема аппарата

Тогда расчётная длина обечайки , м

. (4.46)

.

Расчётную температуру примем равной температуре обрабатываемой среды t ();

расчётное внутреннее давление , МПа - равным сумме рабочего давления в микрофильтрационном аппарате P и веса жидкости, находящейся в аппарате

,

здесь вес жидкости, находящейся в аппарате, МПа; ввиду незначительности дополнительной нагрузки на стенку обечайки со стороны веса обрабатываемой среды при определении толщины стенки аппарата эту нагрузку учитывать не будем, т.е.

.

Модуль упругости для стали 12Х18Н10Т при температуре .

Допускаемое напряжение, МПа

в рабочем состоянии

, (4.47)

где допускаемое напряжение стали 12Х18Н10Т при расчётной температуре, МПа, при [1];

.

при гидравлическом испытании

, (4.48)

где предел текучести стали 12Х18Н10Т, МПа, при [1].

.

Коэффициент запаса устойчивости:

в рабочем состоянии ;

при испытании .

Определим расчётные коэффициенты:

; (4.49)

.

; (4.50)

находится по номограмме [1].

.

Расчётная толщина обечайки корпуса в первом приближении

. (4.51)

.

. (4.52)

.

Критическая длина обечайки l_кр, м

. (4.53)

.

Определим, к какому типу обечаек относится рассчитываемая из следующего условия:

если расчётная длина , то обечайка является длинной;

если короткой.

Так как 0,805<1,05, следовательно, обечайка короткая. Такие обечайки теряют устойчивость с образованием трёх, четырёх и более волн смятия.

Допускаемое внутреннее давление из условия прочности:

при рабочих условиях

. (4.54)

.

при испытании ,

. (4.55)

.

Допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости, МПа:

в рабочих условиях

(4.56)



где расчётный коэффициент, определяемый

. (4.57)

;

при испытаниях

. (4.58)

.

Допускаемое внутреннее давление с учётом условий прочности и устойчивости, МПа:

в рабочем состоянии

(4.59)

 при испытаниях

(4.60)

.

Рассчитаем давление при гидравлических испытаниях (при )

, (4.61)

где допускаемое напряжение для стали 12Х18Н10Т, при температуре [1].

.

Проверим условия устойчивости обечайки:

в рабочих условиях (0,1<0,91);

при испытаниях (0,2<4,93).

Таким образом, условие устойчивости при гидравлических испытаниях выполняется.

4.4.2 Расчёт днища аппарата

Исходные данные:

расчётная температура днища равна температуре обрабатываемой среды ;

расчётное давление равно рабочему давлению в аппарате, ;

расчётный диаметр равен диаметру обечайки ;

материал - сталь ВСт3пс;

давление гидравлического испытания рассчитано выше .

Расчет производим для эллиптического днища.

Расчётная толщина днища

, (4.62)

где

;

предел текучести стали ВСт3пс, МПа, при [1].

.

Исполнительная толщина стенки

. (4.63)

.

Допускаемое давление, МПа

в рабочем состоянии

(4.64)

;

при испытаниях

. (4.65)

.

Условия прочности и в рабочих условиях и при испытаниях выполняются:

0,1<1,96; 0,2<2,7.

4.4.3 Расчёт фланцевого соединения

Определим основные геометрические размеры фланцевого соединения мембранного аппарата для очистки продукта, проведем расчет на прочность и герметичность соединения, работающего под внутренним давлением. При этом будем использовать следующие данные:

Внутренний диаметр аппарата D, мм - 202

Толщина стенки корпуса S, мм - 4

Внутреннее давление в аппарате Р, МПа - 0,1

Рабочая температура t, ⁰С - 25

Прибавка к расчетной толщине стенки С, мм - 1

Коэффициент прочности сварных швов - 0,9

Материал фланцевого соединения - Сталь 12Х18Н9Т

Материал болтового соединения - Сталь 35Х

4.4.3.1 Определение конструктивных размеров фланца

При рабочем давлении равном 0,1 МПа будем применять плоские приварные фланцы.

Толщина S_o втулки фланца, мм, изображённого на рисунке 12 в соответствии с рекомендациями

, т.е. . Принимаем .

Высота втулки фланца, мм:

. (4.66)

.

Принимаем .

Рисунок 12 - Конструкция плоского приварного фланца

Диаметр D_б болтовой окружности фланцев, мм:

(4.67)

где u - нормативный зазор между гайкой и обечайкой, мм, u=5 мм;

d_б - наружный диаметр болта, выбираемый в зависимости от диаметра аппарата и рабочего давления в аппарате, мм: при и d_б =10-16; принимаем d_б =16 мм [1] .

.

Принимаем .

Наружный диаметр фланца, мм:

(4.68)

где а - конструктивная добавка для размещения гаек по диаметру фланца, мм: для шестигранных гаек и d_б =16 мм, а=35 мм [1] .

.

Наружный диаметр прокладки, мм

, (4.69)

где е - нормативный параметр, зависящий от типа прокладки, мм: для плоских прокладок и d_б =16 мм, е=25 мм [1].

.

Средний диаметр прокладки, мм

, (4.70)

где b - ширина прокладки, мм: при D?1000 мм ширина плоской неметаллической прокладки b=12-15 мм; принимаем b=15 мм [1].

.

Количество болтов, необходимое для обеспечения герметичности соединения:

, (4.71)

где шаг расположения болтов, выбираемый в зависимости от давления, м: при

,

принимаем

.

.

Принимаем .

Высота (толщина) фланца ориентировочно, м:

, (4.72)

где _ф - коэффициент: _ф=0,31 [1];

S_экв - эквивалентная толщина втулки фланца, м:

, (4.73)

здесь ₁ - коэффициент: при и [1].

.

.

Принимаем h_ф=15 мм.

4.4.3.2 Расчёт на герметичность фланцевого соединения

Расчёт сводится к определению нагрузок при монтаже - F₀₁ и в рабочих условиях - F₀₂

Определим нагрузки, действующие на фланец, как показано на рисунке 4.6. Равнодействующая внутреннего давления, МН

(4.74)

.

Реакция прокладки, МН

, (4.75)

где b_o - эффективная ширина прокладки, м: при b=15 мм b_o=b=0,015 м [1];

k_пр - коэффициент, зависящий от материала и конструкции прокладки: для резиновой прокладки с твёрдостью от 0,76 до 1,2 МПа k_пр =0,5 [1].

.

Усилие, МН, возникающее от температурных деформаций, определяется по формуле:

, (4.76)

где соответственно коэффициенты линейного расширения материала фланца и болтов, : для фланцев, изготовленных из стали 40Х, при , для болтов, изготовленных из стали 10, при той же рабочей температуре [1];

соответственно температура фланца и болтов, : ,

[1];

соответственно податливости болтов, прокладки и фланца, определяются по формулам, :



Рисунок 13 - Схема нагрузок, действующих на фланец

, (4.77)

где модуль упругости материала болтов, МПа: [1];

площадь поперечного сечения болта, м²: при [1];

расчётная длина болта, м:

, (4.78)

где расстояние между опорными поверхностями головки болта и гайки, мм

,

здесь толщина прокладки, мм, принимаем ;

диаметр отверстия под болт, [1];

.

.

, (4.79)

где коэффициент обжатия прокладки, для прокладки из резины принимаем ;

модуль упругости материала прокладки, МПа

. (4.80)

.

.

, (4.81)

где безразмерные параметры

; (4.82)

. (4.83)

.

;

.

коэффициенты, определяемые по формулам

; (4.84)

.

; (4.85)

.

модуль упругости материала фланца, МПа: [1].

.

Коэффициент жёсткости фланцевого соединения

. (4.86)



Болтовая нагрузка в условиях монтажа до подачи внутреннего давления, МН:

, (4.87)

где внешняя осевая растягивающая (+) или сжимающая (-) сила, Н, - в нашем случае;

внешний изгибающий момент, М=0;

минимальное давление обжатия прокладки, МПа: [1].

.

Болтовая нагрузка в рабочих условиях

. (4.88)

.

Приведенный изгибающий момент,

(4.89)

Условие прочности болтов:

; (4.90)

,

следовательно, условие прочности выполняется.

; (4.91)

,

следовательно, условие прочности выполняется.

Проверим условие прочности неметаллических прокладок

, (4.92)

где ;

- допускаемое давление на прокладку, МПа, [1].

,

следовательно, условие прочности прокладки выполняется.

Максимальное напряжение в сечении, ограниченное размером S_o, МПа:

, (4.93)

где [1];

коэффициент: при

[1] .

.

Максимальное окружное напряжение в кольце фланца, МПа

(4.94)

Напряжение во втулке от внутреннего давления, МПа

тангенциальное

; (4.95)

;

меридиональное

. (4.96)

.

Проверим условие прочности для сечения фланца:

, (4.97)

где

при .

,

что меньше 1^.600=600 МПа, следовательно, условие прочности выполняется.

Проверить условие герметичности фланцевого соединения по углу поворота фланца

, (4.98)

где допускаемый угол поворота фланца, рад, принимаемый для плоских приварных фланцев равным 0,013 рад [1].

,

что меньше 0,013, следовательно, условие герметичности фланцевого соединения выполняется.

4.4.3.3 Определение усилия затяжки фланцевых болтов

Выбираем максимальный момент затяжки в зависимости от диаметра болта: при диаметре болта 16 мм момент затяжки равен Т_кл=0,6 Н^.м. Усилие затяжки, Н, определяем из формулы

, (4.99)

откуда

, (4.100)

где коэффициент, зависящий от вида покрытия болта, для болта без покрытия .

.

5. Технология изготовления основных деталей изделия

5.1 Технология изготовления фланцев

В качестве заготовок для изготовления фланцев используют поковки, штамповки, профильный прокат, бандажные и сварные заготовки. При выборе способа получения заготовки для фланца необходимо учитывать материал и габаритные размеры фланца, размеры сечения обода, коэффициент использования металла, трудоёмкость изготовления и другие факторы.

При штамповке фланцев на молотах обеспечиваются высокая производительность, точность размеров заготовок, в результате чего значительно уменьшается отход металла в стружку и снижается трудоёмкость обработки. Штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах имеет ряд преимуществ перед штамповкой на молотах: повышается производительность труда и точность исполнения размеров поковки, увеличивается коэффициент использования металла в результате уменьшения штамповочных уклонов, уменьшается расход электроэнергии и улучшаются условия труда.

Гибку с последующей сваркой выгодно применять в том случае, когда сечение обода фланца относительно небольшое и когда материал фланца обладает хорошей свариваемостью.

При получении заготовок ковкой с последующей прокаткой на кольцепрокатном стане большая степень проработки материала фланца во всех направлениях, отсутствие сварного шва, сравнительно высокий коэффициент использования металла являются основными достоинствами этого способа изготовления заготовок для фланцев.

Получение заготовок, сваренных из отдельных секторов, применяют, как правило, для фланцев больших размеров, изготовляемых из проката большой толщины (более 40 мм) или из марок сталей, на которые отсутствует стандартный профильный прокат.

5.2 Технология изготовления эллиптических днищ

Днища можно изготовлять штамповкой на прессах, методом обкатки роликами, электрогидравлической и электромагнитной штамповкой, ручным выдавливанием на станках и ручной выколоткой. Наибольшее распространение в промышленности находят два первых способа изготовления днищ.

Любой технологический процесс изготовления днищ состоит из трёх групп операций: изготовление заготовок; формования; завершающих операций.

Формование эллиптических днищ производят как из холодных, так и горячих заготовок. Горячее формование, как правило, применяют в том случае, если недостаточной является мощность оборудования или заготовка днища имеет склонность к складкообразованию в процессе формования.

Рисунок. 14 - Унифицированный штамп для штамповки днищ:

1 - подставка; 2 - кольцо-матрица; 3 - прижим; 4 - пуансон; 5 - пуансонодержатель; 6 - заготовка днища

Формование днищ методом штамповки на прессах рис. производится следующим образом: заготовка с помощью транспортёра подаётся в нагревательную печь для равномерного нагрева до требуемой температуры. Нагретая заготовка специальными захватами извлекается из печи и подаётся на транспортёр, с помощью которого транспортируется к штампу, находящемуся под прессом. Затем заготовку устанавливают на протяжное кольцо и штампуют, как правило, за одну операцию.

В процессе штамповки нагретая заготовка быстро охлаждается и, сокращая свои размеры, напрессовывается на пуансон. Для облегчения съёма отштампованного днища пуансон, предназначенный для горячей штамповки, выполняется из двух частей: грибка и формирующего кольца. Заготовка снимается при ходе пуансона вверх.

Формование днищ методом обкатки заготовок роликами осуществляют из холодных и горячих заготовок. При формовании днищ методом обкатки роликами холодных заготовок предварительно из плоской заготовки штампуют выпуклую часть днища на прессе.

В отечественной промышленности для формования днищ методом обкатки роликами наибольшее применение нашла машина фирмы «Болдрини», изображённая ни рисунке 15.

Рисунок 15 - Схема процесса изготовления днищ методом обкатки на машине «Болдрини»

Предварительно отштампованную выпуклую заготовку устанавливают центральным отверстием на ось 17, а затем перемещением тележки 15 - на определённое расстояние (соответствующее диаметру готового днища) относительно формующего ролика 12. Затем положение заготовки фиксируется прижимом пневмоцилиндра 4. Заготовку для уменьшения вибраций поджимают двумя ведущими роликами 13. В результате вращения формующего ролика 12 заготовка 14 вращается против часовой стрелки, а нажимной (формующий) ролик 11 постепенно формует профиль отбортованной части днища, обкатывая металл заготовки днища по профилю ролика 12. После окончания процесса обкатки проверяют размеры днища без снятия его с машины. Для снятия готового днища от него отводят ролики 13, 12, 11, поднимают пневмоцилиндр 4 вверх, после чего нижняя тележка вместе с днищем перемещается в крайнее левое положение для беспрепятственного снятия днища с помощью грузоподъёмных средств.

Завершающие операции предусматривают разметку днищ для подрезки торца и разметку отверстий, подрезку торца, обработку отверстий, термообработку, очистку поверхностей, контроль и клеймение днища.

5.3 Изготовление обечайки

Наиболее часто для изготовления обечаек используются двухвалковые листогибочные машины.

Рисунок 16 - Схема изготовления обечаек:

а - с гибочным упором; б - с упругим покрытием нижнего валка

1 - гибочный упор; 2 - верхний валок; 3 - изгибаемый лист; 4 - стол; 5 - нижний валок; 6 - нижний валок; 7 - верхний валок; 8 - изгибаемый лист; 9 - упругое покрытие - полиуретан

На рисунке 16 изображена схема получения цилиндрической обечайки на двухвалковой машине. Упругим покрытием валка является полиуретан, толщина слоя которого должна обеспечивать необходимую величину деформации листовой заготовки при нажатии на неё верхним стальным валком. Верхний валок является сменным для получения обечаек различных диаметров.

Двухвалковые машины имеют следующие преимущества: простота конструкции; высокая производительность; отсутствие порчи поверхности при гибке; гибка листов различных толщин без регулировки валков; получение цилиндрической заготовки за один проход с подгибом кромок без специальных приспособлений и устройств; высокая точность получаемого изделия.

6. Монтаж, эксплуатация и ремонт микрофильтрационной установки

6.1 Аппарат микрофильтрационный

6.1.1 Порядок монтажа установки

Монтаж установки осуществляет завод-потребитель при участии завода-изготовителя.

Установку необходимо устанавливать в производственных помещениях на фундаменте, выставив по уровню и закрепив на анкерных болтах М16 (16 шт.). Монтаж установки осуществляется в следующей последовательности:

1) согласно схеме гидравлической и сборочному чертежу установить снятые при транспортировке части установки;

2) подключить установку к сети исходной воды, к сети технологического оборудования;

3) заземлить установку;

4) соединить силовой шкаф электрической связью с источником электроэнергии.

6.1.2 Подготовка к пуску

Произвести внешний осмотр установки. Убедиться, что все трубопроводы и составные части установки находятся в исправном состоянии и надёжно соединены. Подготовка к пуску осуществляется в следующей последовательности:

1) проверить наличие и надёжность заземления;

2) проверить, открыты ли вентили;

3) проверить расположение установки (задатчика граничных значений) на реле давления;

4) заполнить насос водой согласно «Руководству по монтажу и эксплуатации» насосов СД Рыбницкого насосного завода;

5) проверить подключение установки к источнику электроэнергии;

6) включить тумблер «Сеть» силового пульта;

7) произвести программирование электронного контроллера согласно «Руководству по монтажу и эксплуатации» в соответствии с требованиями производства;

8) нажать кнопку «ON» электронного контроллера, после чего начнёт открываться кран с электроприводом. Открывание крана происходит в течение ?55сек., после чего включится насос;

9) проверить наличие течей в системе трубопроводов. Если они имеются, отключить установку клавишей «OFF» на контроллере, отключить тумблер «Сеть» на пульте силовом; устранить течи;

10) вентилями установить необходимый расход концентрата и фильтрата.

Проверка срабатывания блокировок производится при первом пуске, а в дальнейшем 1 раз в год.

Блокировка по температуре. Согласно «Руководству по монтажу и эксплуатации» контроллера электронного необходимо запрограммировать температуру, меньшую, чем температура воды. При срабатывании этой блокировки отключится насос, а на контроллере высветится надпись «STOP». После проверки необходимо запрограммировать значение температуры 26^оС.

Блокировка по давлению. На реле давления необходимо сместить датчик верхнего значения до значения 10 кгс/см². При срабатывании этой блокировки отключится насос, а на контроллере высветится надпись «Over pressure».

6.1.3 Порядок работы

Установку обслуживает один оператор, прошедший инструктаж по технике безопасности и изучивший настоящий паспорт. Порядок эксплуатации установки следующий:

1) запустить установку;

2) включить тумблер «Сеть» на силовом пульте;

3) нажать клавишу «ON» на контроллере электронном; кран в течение ?55с откроется, после чего включится насос.

При работе установки должны контролироваться следующие параметры:

1) температура среды;

2) удельная проводимость фильтрата;

3) давление исходной воды на выходе из насоса на входе в модули;

4) давление концентрата;

5) расход фильтрата;

6) расход концентрата.

Все параметры, а также время непрерывной работы установки необходимо регистрировать в отдельном журнале и предъявлять предприятию-изготовителю в случае рекламации на оборудование. Записи в журнале производить два раза в смену. Отключение установки осуществляется в следующей последовательности:

1) выключить установку нажатием клавиши «OFF» на контроллере, после чего закроется кран;

2) выключить тумблер «Сеть» на контроллере.

6.1.4 Техническое обслуживание

Перечень работ различных видов технического обслуживания приведён в таблице 6.1.

Техническое обслуживание насоса производится на основании руководства по монтажу и эксплуатации насоса.

Таблица 6.1 - Перечень работ технического обслуживания

Периодичность обслуживания	Содержание работ и методика их проведения	Технические требования	Приборы, инструменты и материалы, необходимые для проведения работ
Перед началом работы	Визуальный осмотр. Проверка герметичности трубопроводов, арматуры. При обнаружении течей подтянуть соединение, при необходимости заменить кольца, прокладки.	Течи недопустимы.	Гаечные ключи, отвёртки.
Ежемесячно	Проверка сопротивления заземления каркаса установки. Одну клемму омметра подсоединить к цеховому контуру заземления, другую к заземляющему болту.	Сопротивление заземления не более 0,1Ом	Омметр типа М 371 ТУ25-04-1041-75

Загрязнение мембранного элемента определяется изменением параметров работы установки. Критерии оценки необходимости проведения промывки элементов указаны в «Бюллетене технического обслуживания». Там же указаны составы промывочных растворов в зависимости от вида загрязнения.

Регенерация мембран осуществляется путём промывки раствором соляной или серной кислоты. Последовательность операций при мойке следующая: раствор кислоты - чистая вода - раствор кислоты с комплексоном - чистая вода - раствор кислоты с ПАВ - чистая вода - раствор щёлочи - чистая вода. Промывку рекомендуется проводить с повышением температуры раствора щёлочи до 60-80 или с повышенными скоростями циркуляции раствора.

В качестве добавок к раствору кислоты (комплексонов) может использоваться карбометилцеллюлоза, органические растворители, фториды аммония и натрия.

6.2 Центробежные насосы СД 16/25 и СД16/10б

6.2.1 Порядок установки

1) Распаковать насос и убедиться в отсутствии повреждений;

2) проверить комплект поставки;

3) подсоединить насос к трубопроводам; соединение трубопроводов с насосом уплотнить прокладками.

Монтаж данных насосов заключается в установке их на фундамент и выверке горизонтальности положения с точностью до 0,1 мм на 1 м длины, причём отклонения от проектной высотной отметки не должны превышать ±10 мм. Положение насоса выверяют уровнем, укладываемым на обработанную поверхность фланца нагнетательного патрубка в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Горизонтальность установки насосов регулируют с помощью плоских металлических подкладок, размещаемых вблизи анкерных болтов.

Подливку плиты насоса бетонной смесью производят после выверки, одновременно заполняя анкерные колодцы. До пуска насоса проворачивают за муфту рабочее колесо, которое должно вращаться свободно. При опробовании насосного агрегата следят за направлением вращения ротора, которое должно быть против часовой стрелки, если смотреть на него со стороны привода.

По мере увеличения частоты вращения электродвигателя постепенно открывают задвижку на нагнетательном трубопроводе и следят за состоянием сальника. В нормальном состоянии сальник должен слегка пропускать жидкость (15-20 капель в минуту).

6.2.2 Подготовка к работе

1) Произвести внешний осмотр насоса и убедится в отсутствии повреждений; закрыть краны и вентиль;

2) медленно открыть кран и подать воду на вход в насос; открыть кран на выходной магистрали и включить электродвигатель.

3) пользуясь руководством, установить на управляющий клапан блок управления; произвести программирование блока управления согласно руководству.

4) проверить закрытие вентиля на выходном трубопроводе; открыть вентиль на входном трубопроводе и подать в насос среду; открыть выходной вентиль; после окончания работы перекрыть вентиль подачи воды в насос.

6.2.3 Ремонтные работы и техническое обслуживание

В данных насосах износу подвергаются вал, подшипники, корпуса подшипников, полумуфты, втулка, набивка сальника и рабочее колесо. При капитальном ремонте насосы разбирают в следующем порядке: снимают крышку с всасывающим патрубком, рабочее колесо, разбирают сальник, демонтируют корпус с кронштейна, снимают крышки подшипников и выбивают вал вместе с подшипниками в сторону муфты, после чего снимают подшипники с вала.

Вал ремонтируют, обеспечивая восстановление первоначальных размеров, или вытачивают новый, подшипники заменяют, шпоночные канавки протачивают, шпонки, втулку и набивку сальника заменяют; рабочее колесо восстанавливают и балансируют. Корпус насоса ремонтируют шабрением.

Для более прочного крепления подшипников в корпусе пропиливают напильником вдоль оси вала канавки, а наружные кольца подшипников лудят тонким слоем олова. Толщина слоя зависит от величины износа корпуса подшипников. Дополнительно подшипники крепят стопорными винтами, установленными на корпусе подшипников. Для предотвращения осевого смещения подшипников крышки к торцевым сторонам наружных колец подшипников должны быть плотно подогнаны.

Насос собирают в последовательности, обратной разборке. Перед напрессовкой подшипников на вал их нагревают в масле до 80-90 . После сборки корпус подшипников заправляют солидолом и проворачивают вал насоса за муфту; он должен вращаться свободно. Для нормальной работы и предотвращения преждевременного износа деталей насос после ремонта устанавливают строго по уровню и выверяют соосность его вала и вала электродвигателя.

Возможные неисправности и методы их устранения приведены в таблице 6.2.

Таблица 6.2 - Возможные неисправности и методы их устранения

Неисправность	Способ устранения
Насос не подаёт жидкость	Залить насос и всасывающий трубопровод транспортируемой жидкостью
Насос и всасывающая линия при пуске не залиты
1) приёмный клапан не герметичен, после заливки уровень жидкости падает;	Отремонтировать приёмный клапан.
2) всасывающая линия не герметична, через сальник проходит воздух;	Устранить неплотности, перебить сальник.
3) направление вращение насоса неправильное;	Обеспечить правильное вращение насоса
4) подача жидкости постепенно уменьшается или происходит неравномерно;	Работать с перерывами.
5) уровень жидкости падает настолько, что возможен подсос воздуха;	Удлинить всасывающую трубу.
6) приёмная сетка недостаточно глубоко опущена в жидкость;	Удлинить всасывающую трубу.
7) подача жидкости происходит неравномерно.	Уплотнить трубное соединение, а сальник подтянуть или сменить.
Увеличилась потребляемая мощность	Уменьшить производительность насоса регулированием задвижки на нагнетательном трубопроводе
Электродвигатель греется, возросла подача насоса	Остановить электродвигатель и дать ему остыть.
Полный манометрический напор ниже первоначального	Уменьшить производительность насоса с помощью задвижки на нагнетательном трубопроводе

Перечень работ различных видов технического обслуживания приведен в таблице 6.3.

Таблица 6.3 - Перечень работ различных видов технического обслуживания

Периодичность обслуживания	Содержание работ и метод их проведения	Технические требования	Приборы, инструменты и материалы, необходимые для проведения работ
При замене рабочего колеса	Промывка внутренних поверхностей насоса от грязи.	Внутренние поверхности должны быть чистыми	Любое синтетическое моющее средство. Вода питьевая Салфетки хлопчатобумажные ГОСТ 11680-76.

6.3 Трубопроводы и трубопроводная арматура

Монтаж трубопроводов выполняют в соответствии с главой СНиП 3.05.05-84 «Технологическое оборудование и технологические трубопроводы».

Трубопроводы после монтажа подвергаются промывке ил продувке и испытаниям. Вид, способ, продолжительность и оценку результатов испытания принимают в соответствии с рабочей документацией. Величину пробного давления во время испытания на прочность при отсутствии дополнительных указаний в рабочей документации принимают в соответствии со СНиП 3.05.05-84 «Технологическое оборудование и технологические трубопроводы».

При эксплуатации трубопроводов и трубопроводной арматуры появляются неисправности во фланцевых, муфторезьбовых соединениях, сальниках вентилей, задвижек и кранов, износ труб, разрывы и трещины в трубах, вибрация труб и т.д.

При текущем ремонте трубопроводов и арматуры устраняют неплотности в соединениях трубопроводов и арматуры путём подтяжки болтов, установки хомутов, замены прокладок и т.п., ликвидируют неисправности в креплении трубопроводов.

Средний и капитальный ремонты трубопроводов включают: замену пришедших в негодность труб; переварку стыков или заварку возникающих трещин в швах труб; замену прокладок в соединениях и сальниковой набивки в запорной арматуре; ремонт и замену вышедшей из строя запорно-регулирующей арматуры и др.

В трубопроводной арматуре возможны неисправности (таблица 6.4).

Проточку сёдел корпусов вентилей и задвижек, а также притирку их и шлифование производят с помощью приспособлений. После ремонта трубопроводной арматуры её герметичность проверяют на стендах. По окончании ремонта трубопроводов их подвергают испытанию на прочность и плотность при монтаже заново.

Таблица 6.4. Причины неисправности трубопроводной арматуры и способы их устранения

Арматура	Причина неисправности	Способ устранения
Вентиль	Износ седла и тарелки клапана	Притирка либо проточка с последующей притиркой; замена при большом износе
	Заедание шпинделя	Смазка с проворачиванием шпинделя
	Износ шпинделя	Замена ил ремонт путём наплавки с последующей нормализацией, обточкой и шлифовкой
Обратный клапан	Износ, неплотность закрытия	Притирка; проточка клапана или гнезда с последующей притиркой, замена при значительном износе, очистка, смазка

Заключение

В процессе выполнения проекта была разработана конструкция микрофильтрационного аппарата, предназначенного для рекуперации пива из избыточных дрожжей с использованием ультразвукового воздействия на разделяемую среду. Включение в микрофильтрационную установку генератора ультразвуковых колебаний позволило увеличить производительность аппарата за счёт исключения возможности образования гелевых слоёв.

Разработанный аппарат позволяет получать дополнительные объёмы товарной продукции за счёт переработки вторичных ресурсов; при этом нет необходимости значительных дополнительных энергозатрат.

Годовой экономический эффект от внедрения проекта составляет 233066,5 рублей/год; показатель рентабельности - 96,9 %.

Дальнейшее развитие разработанной конструкции направлено на совершенствование узла крепления излучателя ультразвука и волновода, а также - на совершенствование схемы компоновки микрофильтрационного аппарата.