沙缸过滤器压力检测方法

许文成 林锐航 杜叶丰

摘要：沙缸过滤器是一种用途广泛的水处理设备。压力试验是沙缸过滤器的重要指标。通过研究沙缸过滤器的原理、使用环境等特点，设计一种压力试验的方法，可较好的判别沙缸过滤器的质量优劣，为改进其性能提可参考的依据。

关键词：沙缸过滤器，沙缸，压力试验

沙缸过滤器是用玻璃纤维缠绕或不锈钢焊接制作成型，用于过滤水中杂质，清洁水源，具有耐变形、耐腐蚀、耐磨损的专用设备。沙缸过滤器按其缸体材质可分为玻璃纤维沙缸过滤器和不锈钢沙缸过滤器；按其缸头位置可分为顶式沙缸过滤器（缸头在缸体顶）和侧式沙缸过滤器（缸头在缸体侧面）。沙缸过滤器的用途十分广泛，可用于泳池水处理，循环水养殖水处理，化工、环保水处理，饮用水处理，户外景观水处理等。

沙缸过滤器的工作原理：可用石英沙、硅澡士和活性碳作为虑沙。滤沙作为清除污物的介质，被装填在过滤器内的腔体内。当控制旋钮“FILTER"位置时，含有悬浮的污物微粒的污水由泵压入过滤管路中，再由控制开关的引导到达过滤器的出水口。污水经过过滤器，微小的污物被沙床捕集滤除掉。过滤后的清水由过滤器底部经控制开关再由管道返回。这一整套程序都是连续自动的，且为沙缸过滤器和管道系统提供了完整的循环过程。本文通过研究沙缸过滤器的原理和特点，设计一个压力试验，从而测定沙缸过滤器承受压力的能力。

1 试验原理

容器压力试验一般有液压试验和气压试验，而液压试验一般有水压试验和油压试验。结合沙缸过滤器使用于水环境下，其压力试验应选用水压试验。压力泵通过管道水介质缓慢增加沙缸过滤器的内压，从而测试沙缸过滤器受规定压力后的质量情况。水压试验有以下几个特点：1、水作为液体具有较小的压缩性，压力试验过程中一量出现泄漏可很快的释放出能量，能在短时间内降低容器压力，避免暴裂等危险因素；2、水易取得，操作简便，用量可根据试验要求调节，测试的设备不需要经过特殊的处理；3、在高压的状态下，试压介质会产生热量，容易使介质达到沸点而蒸发流失，甚至可能达到介质的闪点温度，造成介质的爆炸。水作为高热容比，高沸点的液体介质，能避免此类情况发生。

2 试验环境控制

试验环境对沙缸的压力试验至关重要，随着试验温度的降低，沙缸的材料会因为温度变化而产生变化，容易增加试验的危险系数。尤其在寒冷地区进行压力试验时，这一点十分重要，因此应该对试验的温度进行了规定。试验温度的理论数值应指压力试验进行时沙缸制作材料的温度，但是因为制作沙缸的材料的温度不容易控制，因此就对水的温度进行了规定。在寒冷地区进行沙缸压力试验的时候应将加热后的介质注入到试验系统中，并放置一段时间后在进行增压。但试验水的温度过于高时，会容易产生气体，形成气压，也会增加试验危险系数，因此水介质温度不宜过高。根据沙缸过滤器常用于25℃的水温环境下，沙缸过滤器压力试验时，建议使用25℃温度的水加压。

3 试验设备

沙缸过滤器具有形状各异，型号差别大的特殊性，对其进行压力试验时，需要设计一个专门的试验系统，如图1。整个系统必须连接紧密，具有良好的密封性和较高的抗水压能力。因为长期接触水，系统还要具有较强的耐腐蚀性能。

系统设备说明：

1——水箱，沙缸压力试验时，为水泵提供充足且清洁的水源；

2——水泵，能提供至少50kPa的水压力；

3——截流阀，用于控制水泵的水流流向和大小；

4——流量计，观察水路中的水流情况，记录整个试验设备的运行状况；

5——压力表，观察水路中的水压情况，记录整个试验设备的运行状况；

6——沙缸，作为测试样品，必须安装完整（包括内置管道和滤沙）；

7——压力表，观察沙缸中的水压情况，记录整个沙缸的运行状况；

8——调节阀，调节水路和沙缸的水压，从而控制试验压力；

9——沙缸缸头，测试时沙缸需要配有缸头；

10——水管，尽可能用φ25以下的不锈钢管，避免腐蚀并保证管道有足够水压。

4 试验前沙缸检查

对沙缸的材料必须有个初步的检查，避免因材料损伤而造成测试失败。对于玻璃纤维沙缸，其表面表面应清洁光滑，不应有裂纹、砂眼、毛刺、粘附物及其他影响使用的缺陷。喷涂外观表面应平整、光滑、均匀，无流挂、漏涂现象。对于锈钢沙缸，其表面应平滑光洁，不应有毛边、毛刺、凹陷、划痕、砂眼、锈蚀、发黄、发黑、色差等缺陷。抛光表面纹理方向应一致、协调、无乱纹。沙缸内安装的管道应连接牢固紧密，必要时增加用橡胶垫圈和生料带，防止渗漏。

5 试验压力的确定

不同材料的沙缸，设计生产时有不同的正常工作压力。根据不同的工作压力，沙缸用于不同的环境中。以游泳池用沙缸为例，水管道的一般压力为0.3MPa左右，因此玻璃纤维沙缸的正常工作压力应不小于0.3MPa，一般为0.4MPa。而对于用游泳池的增压增氧的不锈钢沙缸而言，其设计本身就是为高压状态下实现水处理的，因此其正常工作压力就不小于0.8MPa。

定义正常工作压力为P，试验压力为Pr。在忽略材料本身的抗拉强度和屈服强度的条件下，根据压力容器的国标要求，内压容器的液压试验有Pr=1.25P。而根据水管道及水阀门的国标准要求，液压试验有Pr=1.5P。由于沙缸本身涉及到管道和水阀，因此应采用压力较高的Pr=1.5P。所以用于游泳池的玻璃纤维沙缸试验压力为0.6MPa，用于游泳池的不锈钢沙缸试验压力为1.2MPa。

6 试验时间的确定

液压试验是一个时间较短的试验，但由于沙缸的制作材料有塑性特征，所以液压试验需要一个保压时间。一般情况下，压力容器越大，保压的时间就要越长。参根据阀门的标准，直径小于50mm的，保压时间不少于15秒；直径在50mm到150mm的，保压时间不少于60秒；直径大于150mm的，保压时间不少于120秒。沙缸一般大于150mm，所以保压时间为选用120秒以上。

7 沙缸加压过程

按图1连接好测试系统，检查水箱水位，启动加压水泵。水泵正常运行的情况下，调节水阀3，系统内的流量不能过大，压力不能过高。观察压力表5和压力表7，当压力接近测试压力时，同时调节调节阀3和调节阀8，使压力达到测试压力， 并保持。此时开始计时，当达到规定测试时间时，泄去压力并结束测试。加压过程中应观察沙缸过滤器的情况。

8 沙缸测试结果

压力试验过程沙缸过滤器的各部件应密封不可有水渗漏，沙缸不应有漏沙现象，缸内管道不会产生变形。压力试验试验后，沙缸过滤器的过滤、反冲洗等各个功能应能正常工作，功能转换应顺畅无阻。

对大量不同规格的沙缸过滤器按测试系统进行压力试验显示，沙缸缸头较容易产生产形，功能转换不灵等问题。在高压情况下，部分质量较差沙缸过滤器的出水口会首先出現渗漏。沙缸缸头变形损坏，可以进行更换处理，而沙缸缸体不能通过压力试验时，缸体是不可修复的。

9 结论

1、按所设计的测试系统连接沙缸过滤器，在25℃左右的温下，以正常工作压力1.5倍的压力进行水压试验，保压120秒以上，均可测试玻璃纤维沙缸过滤器和不锈钢沙缸过滤器的压力性能。

2、压力试验结果显示，沙缸过滤器的质量问题多数出现在其缸头上，所以必须提高沙缸过滤器缸头的质量。

3、沙缸缸体出现问题是不可修复的，所以生产时尤其需要注重缸体的压力性能。

参考文献：

[1]刘振洋，压力试验在压力容器检验中的质量控制，《科技资讯》， 2011（11）：40-40；

[2]朱绍源，吴怀昆，郭怀舟，沈允錶，杨恒，基于材料特性的工业阀门压力试验技术与装置，《流体机械》，2010。

[3]丁伯民，压力试验及其有关的限制条件，《化工设备设计》1998年 第4期 9-15页。

作者简介：

许文成（1983-），男，工程师，主要研究方向为水龙头及阀门检测。