Filtres à gaz : types, structure, fonction et particularités du choix d'un filtre pour le gaz

Un filtre à gaz est un dispositif technique nécessaire du système de distribution de gaz : un appareil qui assure le nettoyage élémentaire du milieu de travail des impuretés. Mais comment est-il conçu et peut-on s'en passer ? C'est précisément ce dont nous allons parler dans notre publication – nous examinerons les caractéristiques structurelles des filtres et leurs variétés.

Nous fournirons également des recommandations pour bien choisir l'option adaptée en fonction des conditions d'utilisation. En complément de ce qui a été dit, nous sélectionnerons des photos illustratives, des schémas et des vidéos thématiques.

Conception et particularités de fonctionnement du filtre

Grâce à des éléments tels que les filtres installés sur la ligne, le fonctionnement à long terme des instruments de contrôle et de mesure, des vannes d'arrêt et d'autres composants importants est assuré. Par conséquent, l'équipement des systèmes de gaz avec des éléments filtrants n'est pas seulement souhaitable, mais une condition obligatoire, compte tenu des caractéristiques techniques de l'utilisation du gaz domestique.

Malgré leur apparente simplicité extérieure, les filtres à gaz sont assez variés sur le plan technique et opérationnel. Ainsi, en pratique, on utilise des dispositifs qui, selon leur conception structurelle, doivent être classés de manière conventionnelle en coudés et linéaires.

La photo montre un élément filtrant de type coudé destiné au transport du flux de gaz. C'est l'une des variantes existantes de la gamme d'appareils de ce type.

En outre, les différences de conception des filtres à gaz se manifestent également selon le sens de circulation du flux gazeux à travers l'appareil. Il existe donc deux types de conception : en ligne et à angle droit.

Traditionnellement, le corps des filtres à gaz est fabriqué en métaux – fonte, acier, aluminium – et là aussi, il faut considérer la diversité des structures du corps.

Enfin, les filtres à gaz se distinguent également selon le matériau filtrant :

• à tamis ;
• à cassette.

Pour la première option, la caractéristique est une grille métallique tissée à partir d'un fil fin.

Dans le second cas, il s'agit généralement de cartouches rembourrées spéciales, où l'on utilise un fin fil de nylon ou du crin de cheval. Ces matériaux sont en outre imprégnés d'une huile spéciale (viscine).

L'huile de viscine est un produit traditionnellement utilisé pour traiter les éléments filtrants à cartouche afin d'assurer leur efficacité. Elle est utilisée non seulement pour les dispositifs de filtration du gaz naturel, mais aussi dans d'autres systèmes.

Le matériau filtrant utilisé dans la conception des filtres à gaz doit posséder les propriétés physico-chimiques appropriées et assurer une résistance physique vis-à-vis du milieu de travail. Toutes ces nuances sont prises en compte lors du développement et de la conception.

Comment est constitué un filtre à gaz de l'intérieur ?

Quelle que soit la diversité des modèles de filtres à gaz, la plupart ont un système technologique interne similaire, à l'exception de certains détails particuliers.

L'image ci-dessous présente les schémas de filtres à gaz typiques, largement utilisés dans l'exploitation des réseaux de gaz.

Structure interne d'un filtre à gaz à l'exemple de deux dispositifs courants – le filtre à treillis et le filtre à cartouche : 1 – couvercle ; 2 – corps ; 3 – treillis métallique ; 4, 5 – cartouche remplie de crin de cheval ou de fil de soie ; 6 – tubulure (sortie).

Il convient de noter certaines subtilités de la conception interne. Par exemple, les filtres métalliques à treillis présentent un facteur d'augmentation de la finesse de filtration en raison de l'accumulation de saletés. Dans le même temps, la capacité de débit de l'élément filtrant diminue en conséquence. Cet effet est particulièrement prononcé dans les constructions multicouches.

Dans les systèmes à cartouche, où du crin de cheval est utilisé comme élément filtrant, au contraire, la finesse de filtration diminue. Cela est dû au fait que le flux de gaz traversant, au cours de l'exploitation de l'appareil, emporte progressivement une partie du matériau filtrant sous forme de fines particules.

Par conséquent, afin de réduire la quantité de particules emportées et de maintenir une filtration efficace, on cherche à choisir une vitesse optimale de déplacement du fluide de travail lors de l'utilisation de filtres de type cartouche.

Différences de pression et principe de fonctionnement

En général, les valeurs limites admissibles des différences de pression lors de l'utilisation de filtres à gaz doivent être de 5 000 Pa (pour les éléments à treillis) et de 10 000 Pa (pour les éléments à cartouche).

Par conséquent, au début de l'exploitation de tout type de filtre à gaz, ces paramètres doivent correspondre aux valeurs suivantes :

• 2 000 – 2 500 Pa (pour les éléments à treillis) ;
• 4 000 – 5 000 Pa (pour les éléments à cartouche).

Il n'est pas difficile de décrire le fonctionnement du mécanisme filtrant à treillis : le gaz domestique, circulant dans le système de canalisations, rencontre le filtre sur son passage et pénètre à l'intérieur du dispositif par la tubulure d'entrée.

En pénétrant à travers le treillis métallique, le gaz domestique est purifié des corps étrangers, puis passe vers la tubulure de sortie.

Filtre linéaire à cassette pour gaz domestique et cassette de rechange en cas de défaillance complète du matériau filtrant de la cassette en service avec le filtre.

Les débris retenus par le treillis tombent dans la partie inférieure du corps du filtre à treillis (dans certaines conceptions) ou sont nettoyés de force. Lors de l'entretien, les déchets accumulés dans la partie inférieure sont retirés par une ouverture qui reste fermée par un bouchon pendant le fonctionnement du filtre.

L'élément filtrant à cassette fonctionne de manière un peu plus « sophistiquée », compte tenu des particularités du matériau utilisé. À l'intérieur du filtre, dans le sens du flux du fluide de travail, se trouve une cassette remplie de crin. De plus, un déflecteur est installé devant elle – une plaque métallique qui protège la cassette des dommages causés par de gros corps étrangers de structure rigide.

La structure d'une telle cassette est simple – il s'agit généralement d'un cadre rectangulaire (tubulaire) dont les parties extérieures sont recouvertes d'un treillis métallique. La zone intérieure du cadre est remplie d'un matériau filamenteux en nylon ou naturel (crin de cheval). Lors du remplissage, le matériau homogène est tassé fermement et un lubrifiant supplémentaire est ajouté.

Le gaz traversant une telle cassette est purifié des corps étrangers et arrive sur une grille métallique perforée. C'est un autre composant du filtre à cassette qui empêche l'entraînement de particules du matériau filtrant dans le système.

Lors du colmatage, la cassette est retirée dans le cadre de la maintenance et nettoyée/lavée avec des solvants spéciaux.

Contrôle de la différence de pression optimale

Pratiquement toutes les conceptions de filtres à gaz assurent le contrôle de la perte de charge de service. Certaines conceptions (généralement de type ancien) sont équipées à cet effet de raccords où le branchement d'un indicateur est prévu.

Une des conceptions de filtre à gaz où un indicateur de perte de charge est utilisé. Pour son branchement, des raccords sont prévus dans le corps de l'appareil.

D'autres produits, plus modernes, sont directement équipés d'un élément indicateur. Cet élément est intégré dans la partie du corps de l'appareil et se présente sous la forme d'une échelle informative, généralement divisée en zones de couleur (verte et rouge). Il existe des indicateurs avec un ou deux pointeurs.

Option n°1 — indicateur à une aiguille

Dans des conditions de fonctionnement normales du filtre à gaz, le pointeur de l'indicateur se trouve dans la zone verte, ce qui montre clairement le niveau optimal de perte de charge.

Si l'aiguille de l'indicateur se déplace dans la zone de l'échelle colorée en rouge, ce facteur signale que le filtre est colmaté.

Sur ces indicateurs de pression différentielle, l'attention principale du personnel de maintenance est portée sur le segment rouge de l'échelle et l'aiguille correspondante. Lorsque l'aiguille rouge se trouve dans la zone du segment rouge, le filtre doit faire l'objet d'une maintenance préventive, suivie d'un nettoyage ou d'un remplacement du matériau filtrant.

Option n°2 — indicateur à deux aiguilles

Pour cette variante, l'échelle de contrôle est divisée en deux segments, colorés en noir et rouge. Les éléments indicateurs (aiguilles) correspondent également aux couleurs des segments.

La zone noire est destinée au contrôle de la pression différentielle en temps réel. La zone rouge est utilisée pour le contrôle de la pression différentielle lors des pics de consommation.

Indicateur intégré, enregistrant le niveau de pression différentielle avec deux aiguilles sur deux segments : 1 – niveau actuel de pression différentielle ; 2 – niveau atteint lors de la consommation maximale ; 3 – point de réinitialisation manuelle de l'aiguille rouge (lors de la maintenance)

La particularité de ces indicateurs est que si l'aiguille du segment noir peut revenir vers le point de départ, l'aiguille du segment rouge n'a pas cette capacité.

Si l'aiguille rouge enregistre une pression différentielle excessive, elle s'arrête irréversiblement sur la valeur atteinte. Le retour à zéro n'est possible que manuellement lors de la maintenance.

Particularités du choix d'un filtre pour le gaz

Lors du choix d'un filtre à gaz approprié, il convient de prendre en compte les particularités suivantes :

• le diamètre de la canalisation où l'installation est prévue ;
• débit de gaz (paramètre calculé) ;
• pression – il faut connaître la valeur de la pression absolue à l'entrée du dispositif de filtrage ;
• la densité – il est souhaitable de disposer de données sur la densité du gaz.

Les dispositifs de filtration de différents fabricants diffèrent par leur apparence et leurs caractéristiques. Néanmoins, chaque produit est marqué de manière appropriée. Le marquage permet de choisir un filtre en tenant compte des critères principaux.

Marquage sur le filtre à gaz de la série «FN» : 1 – marqueur de série ; 2 – dimensions de montage (en pouces) ; 3 – pression de service (nominale), bar ; 4 – classe d'exécution de l'appareil ; 5 – présence (absence) d'un indicateur intégré ; 6 – matériau du corps de l'appareil

Pour garantir un degré de filtration suffisant par l'élément filtrant, on tient généralement compte lors du choix d'une limitation de la vitesse d'écoulement du fluide traversant le dispositif de filtration.

Le paramètre de vitesse est généralement déterminé par la valeur de la pression différentielle maximale admissible. Si le filtre est propre, une pression différentielle n'excédant pas 50 % de la valeur maximale admissible est tolérée.

En général, pour sélectionner précisément un filtre pour une conduite de gaz, il est pratique d'utiliser des tableaux spéciaux. Si l'accès aux tableaux n'est pas possible ou si une sélection unique est nécessaire, il est logique d'utiliser la formule de calcul présentée ci-dessous sur la figure.

Formule de calcul pour la sélection d'un filtre à gaz : Qm – débit du dispositif, m³/h ; P – valeur de la pression à l'entrée, kPa ; Pm – valeur de la pression sur le filtre, kPa ; p – valeur de la densité du milieu gazeux

Traditionnellement, le choix du filtre à gaz est corrélé au diamètre de la canalisation linéaire sur laquelle le dispositif doit être installé. Par ailleurs, la capacité de débit de l'appareil est liée aux paramètres de débit au point de distribution de gaz — on vise une valeur similaire ou supérieure.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vidéo sur les filtres à gaz, leurs particularités et la nécessité de leur utilisation :

L'exploitation des canalisations de gaz sans l'utilisation de filtres serait inefficace et peu pratique. Dans ces conditions de fonctionnement, il existe un risque de défaillance rapide des équipements technologiques, ce qui affecte l'aspect économique de l'exploitation des systèmes. Bien entendu, l'absence de filtres a un impact sur le niveau de sécurité des équipements.

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