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油田現(xiàn)用纖維過濾器技術(shù)分析
1. 纖維球過濾器
纖維球過濾器有非壓緊式和機械壓緊式2種。
(1) 非壓緊式纖維球過濾器該型過濾器濾料較散亂，緊密度不高，抗污能力不強，過濾精度不高，其過濾水質(zhì)指標:進口水質(zhì)含油質(zhì)量濃度≤50 mg/L，懸浮物質(zhì)量濃度≤50 mg/L，出口水質(zhì)含油質(zhì)量濃度≤10 mg/L,懸浮物質(zhì)量濃度≤5 mg/L,一般用作粗過濾器。非壓緊式纖維球過濾器結(jié)構(gòu)見圖1。

該型過濾器過濾時濾液高進低出，反洗時反洗水低進高出，反洗水不間斷，清水消耗量大;攪拌槳葉采用標準直葉片或斜葉片，對濾料傷害大，槳葉一般不反轉(zhuǎn)，使纖維球和水流同向旋轉(zhuǎn)運動，導(dǎo)致反洗水對濾料沖洗力不大，濾料不易洗凈。
(2)壓 緊 式纖維球過濾器為提高過濾精度，過濾器生產(chǎn)廠家開發(fā)出各種結(jié)構(gòu)的帶壓緊機構(gòu)的纖維球過濾器作為二級精細過濾器;該過濾器過濾水質(zhì)指標:進口水含油質(zhì)量濃度≤30 mg/L,懸浮物質(zhì)量濃度≤30 mg/L，出口水含油質(zhì)量濃度≤5mg/L,懸浮物質(zhì)量濃度≤3mg/L，視壓緊程度及來液污染程度，過濾精度還可提高?，F(xiàn)介紹2種油田使用的這種過濾器。
①壓緊機構(gòu)上置式纖維球過濾器:此上部壓緊式纖維球過濾器結(jié)構(gòu)見圖2。該過濾器上部采用液缸或螺旋帶動壓盤上下運動，過濾時下行壓緊纖維球，反洗時上行松開濾料。攪拌機構(gòu)放到下部，依靠攪拌葉片旋轉(zhuǎn)攪拌。壓盤采用篩板，取代了原非壓緊式的配水篩管，下部仍采用篩管或篩板集水。同非壓緊式一樣，過濾時濾液高進低出，反洗時反洗水低進高出，反洗水不間斷，清水消耗量大。攪拌槳葉的設(shè)計也采用標準直葉片或斜葉片，不反轉(zhuǎn)。此結(jié)構(gòu)在反洗開始時攪拌葉片對纖維球傷害更大，可能造成大量纖維球破壞形成散纖維，濾料易流失，纖維易堵塞機構(gòu)間隙;反洗水對濾料沖刷力不大，濾料同樣不易洗凈，使過濾精度下降，使用效果不理想。

②壓緊機構(gòu)下置式纖維球過濾器:此下部壓緊式纖維球過濾器結(jié)構(gòu)見圖3。
該過濾器上部安裝攪拌電動機及減速器，下部安裝伸縮液缸。過濾時濾液高進低出，反洗時反洗水低進高出，反洗水不間斷。壓盤及濾盤均采用篩板，纖維球被限制在壓盤和濾盤之間，過濾開始時下部液缸中活塞收縮，帶動托盤、連桿、壓盤下行，壓緊濾料;反洗開始時活塞伸出，帶動托盤、連桿、壓盤L行，松開濾料，依靠葉片攪拌反洗。
該過濾器由于下部安裝液缸，故整體高度較高;同時由于活塞行程的限制，反洗空間不大，濾料不能充分釋放，故反洗不夠*。采用葉片單向旋轉(zhuǎn)攪拌的方式反洗，水流對濾料的沖刷力同樣不大，反洗不夠*;清水耗費量大;葉片對濾料傷害大。由于過濾時壓盤壓緊濾料，液壓系統(tǒng)需長時間保壓，所以系統(tǒng)有一定的故障率，液路系統(tǒng)需經(jīng)常保養(yǎng)維護。若無一定的保壓，則濾料壓緊程度不夠，達不到過濾精度要求。

從上面2 種過濾器來看，壓緊式纖維球過濾器的過濾精度較高，但由于結(jié)構(gòu)原因，反洗不*，機構(gòu)較復(fù)雜，故障率較高，結(jié)構(gòu)需進一步改進。
有生產(chǎn)廠家嘗試在反洗方面擯棄攪拌葉片，從罐壁側(cè)向直接泵水反洗，可減輕對濾料的傷害。但過濾及反洗效果如何未見報道。
2. 纖維束過濾器
江漢機械研究所研究開發(fā)的壓緊式纖維束過濾器結(jié)構(gòu)見圖4.

近幾年來該過濾器在油田的應(yīng)用中取得了很好的精細過濾效果。該過濾器過濾水質(zhì)指標:進口水質(zhì)含油質(zhì)量濃度≤30 mg/L,懸浮物質(zhì)量濃度續(xù)≤30 mg/L，出口水質(zhì)含油質(zhì)量濃度≤5mg/L,懸浮物質(zhì)量濃度≤3mg/L,粒徑≤2μm.
該過濾器濾料采用長1m 的纖維，捆扎成束，固定在上濾盤。上濾盤起布水的作用。反洗開始時，反洗水從上進水口進人濾罐，從下部流出;下部升降電動機啟動通過螺旋帶動下托盤下行，松開纖維束;上部電動機帶動上濾盤交替正反轉(zhuǎn)，濾料在水中受到較大的水流沖刷。過濾時上部旋轉(zhuǎn)停止，下部升降電動機帶動下托盤上行，壓緊纖維束。濾液從下部進人，從上部流出。
纖維束過濾器水力沖刷力強，反洗效果非常好，這就保證了過濾精度的長期穩(wěn)定。不足之處是更換濾料不方便，需用吊車開罐取出濾料;同時濾盤邊緣部分纖維束的磨損較嚴重，上部電動機啟動時功率要求較大。下部空間大，會導(dǎo)致過濾器整體高度較高。
新型波輪式纖維球過濾器
從上述油田注水過濾器的分析可以看出，如果解決了反洗問題，壓緊式纖維球過濾器具有很好的推廣應(yīng)用前景。鑒于此，筆者設(shè)計了一種新型波輪式纖維球過濾器，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。

在設(shè)計上纖維球被限制在壓盤和波輪之間。上部采用旋轉(zhuǎn)電動機通過螺旋傳動帶動壓盤做往復(fù)運動，下部波輪承托。壓盤和波輪盤上均勻布滿布水孔，起到布水的作用。反洗時，反洗水從下部進人罐內(nèi)，從上部流出，罐內(nèi)充滿清水后進出口閥門關(guān)閉;同時壓盤上行松開濾料，下部電動機旋轉(zhuǎn)，帶動大波輪交替正反轉(zhuǎn)，從而帶動罐內(nèi)靜止清水迅速正反轉(zhuǎn)，使濾料受到較大的水力振蕩沖刷。此過程重復(fù)數(shù)次，直至濾料洗凈。過濾時濾液高進低出，波輪停止旋轉(zhuǎn)，壓盤下行壓緊纖維球，其壓緊程度由編碼器預(yù)先控制。
在罐壁上也可設(shè)計捕集管，以收集散纖維。根據(jù)纖維散落多少決定濾料的添加和更換。
該過濾器實現(xiàn)了過濾、反洗及壓緊的*自動化控制和調(diào)節(jié)，通過編碼器及控制系統(tǒng)控制上部旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和角度，從而控制壓盤的行程，所有控制均在一個控制面板上實現(xiàn)。
這種新型波輪式纖維球過濾器結(jié)構(gòu)簡單，不易出故障。反洗充分利用水力振蕩，反洗*;采用大波輪可實現(xiàn)在水申決速造旋，故其轉(zhuǎn)速不高且反轉(zhuǎn)容易、迅速，波輪葉片較平滑，使其對纖維球的傷害zui小。由于在反洗過程中間斷使用反洗清水，比原來的反洗方式節(jié)約清水，這在水資源稀缺的北方地區(qū)具有很大的環(huán)保意義和經(jīng)濟意義。與前述纖維束過濾器相比，在同等排量下，旋轉(zhuǎn)電動機功率大為減小，更換濾料比纖維束過濾器方便得多，整體高度也較低。