Головна тема

Микола Даньшин
«...В основу розробки нових високоефективних гідродинамічних фільтрів (ГД-фільтрів) для очищення рідин покладена гідродинамічна теорія руху частинок домішки (в потоці рідини) поблизу фільтруючого елемента. За книгу, присвячену теоретичним основам розрахунку ГД-фільтрів, Фінкельштейн Зельман у свій час отримав золоту медаль ВДНГ СРСР та вчений ступінь доктора технічних наук.
Ідея, закладена у конструкцію фільтра, проста, як апельсин. Втім, все геніальне — просто. Патентознавці, згадує З. Л., спочатку навіть дивувалися: за що тут давати авторське свідоцтво про винахід? «Це, мовляв, і так очевидно. Але тим не менш принцип дії і конструкції різних варіантів цих фільтрів захищені 12 патентами (ФРН, Польщі, Росії, України) і 60 авторськими свідоцтвами Комітету з винаходів та відкриттів СРСР. Додайте до цього звання «Відмінник вищої освіти СРСР», «Заслужений працівник освіти України», 5 золотих медалей ВДНГ СРСР, і тоді важко буде повірити, що настільки обширний набір актів визнання можна було отримати просто так. Але типові відповіді міністерських чиновників, за свідченням З. Л., зводяться до того, що «нічого нового в цьому немає».
Не піддамося гіпнозу високої думки кабінетних «стратегів» і подивимося на проблему об'єктивно, так би мовити, «знизу». Для початку задамося простим питанням: хто ж правий? Насправді тут немає нічого нового» або в ГД-фільтрах все ж укладена ідейна і конструкторська новизна? Для цього спробую «на пальцях», але досить достовірно пояснити, чим ГД-фільтри відрізняються від традиційних.
Нехай, наприклад, фільтруючий елемент являє собою плоску пластину, суцільно вкриту отворами (осередками) певного діаметру. При традиційній схемі очищення потік забрудненої рідини направляється перпендикулярно площині фільтроелемента. У результаті через його осередки проникають лише частинки домішки, лінійні розміри яких менше діаметра отворів, тоді як частки більшого розміру поступово накопичуються з боку падаючого потоку і поступово «забивають» фільтруючий елемент. У кінцевому рахунку він втрачає пропускну здатність і підлягає заміні (або регенерації). ТАКИМ чином, традиційний спосіб очищення рідини далекий від досконалості. А якими властивостями повинен володіти ідеальний фільтр? Той, який має необмежену продуктивність і ресурс, не вимагає обслуговування і заміни фільтруючого елемента протягом усього терміну служби, допускає надходження на вхід частинок будь-якого розміру, але пропускає лише ті, які мають заданий розмір. Цього ідеалу найбільше відповідають саме ГД-фільтри. В них потік підлягає очищенню рідини спрямовується... (увага — найважливіша деталь!) паралельно площині фільтроелемента. Гідродинамічні властивості цієї системи такі, що через осередки фільтра (разом з рідиною) можуть проникати тільки ті частинки, лінійні розміри яких не перевищують третини розміру осередку. Тому фільтроелемент такого пристрою ніколи не забивається частками більшого розміру. Більш того, рухаючись у потоці рідини повз осередків фільтра, вони забезпечують його безперервну самоочищення. Тому не дивно, що ці пристрої без заміни фільтроелементів працюють по 7— 10 років, що в 8-10 разів довше, ніж термін служби їх класичних аналогів.
Для ілюстрації переваг нових фільтрів достатньо навести декілька найбільш характерних епізодів з історії їх експансії в різних галузях промисловості. Можливо, зроблений тут порядок згадки подій недостатньо точно відображає їх хронологію і значимість. Але точно можу стверджувати, що кар'єра Зельмана Фінкельштейна як майбутнього автора вітчизняних ГД-фільтрів почалася на Горлівському машинобудівному заводі ім. Кірова (Донецька обл.), де він працював з 1956 по 1971 р., останнім часом — головним конструктором по гідроприводів. Так сталося, що створені ним у той час насоси для нової системи гідроприводів мали низький експлуатаційний ресурс. Причина — в недостатньо тонкого очищення рідини, використовуваної в цих гідроприводах. Це і послужило відправним моментом подальших пошуків більш ефективних способів очищення різних технологічних рідин. Та вже під час перебування З. Л. доцентом вузу і керівником спеціалізованої лабораторії прийшла ідея, закладена у конструкцію ГД-фільтрів. За його власними словами, «ми прийшли до цим фільтрам».
Епізод перший.
У первісному варіанті ці фільтри були орієнтовані на очищення рідини, що подається в гідросистеми вугільних комбайнів, які випускалися Горлівським машинобудівним заводом. Починаючи з 1962 р. вони комплектуються ГД-фільтрами, і з тих пір немає ні одного випадку (!) виходу з ладу їх гідросистем. До речі, така надійність нових фільтрів і збільшення їх експлуатаційного ресурсу дозволили колишньому Союзі на 30% скоротити виробництво гідровузлів. В цілому ж застосування ГД-фільтрів в півтора рази збільшила термін служби вугільних комбайнів між капітальними ремонтами.
Епізод другий.
У роки освоєння випуску автомобілів «Жигулі» (ВАЗ, р. Тольятті) на етапі фарбування отбраковывалось в добу в середньому 640 машин. Причина шлюбу була очевидна — недостатньо тонка очистка грунтовки і фарби. Для усунення браку вимагалося повторення зазначеної багатостадійної операції з самого початку. Після включення ГД-фільтра в систему очищення грунтовки і фарби жоден (!) автомобіль із зазначеної причини вже не отбраковывался. Це дало річну економію близько $800 тис.
Примітний момент: коли через кілька років успішної експлуатації цього фільтра З. Л. побував на Вазі, сповнені почуттям вдячності і захоплення керівники заводу подарували йому автомобіль. Надалі такі фільтри і з тією ж метою були встановлені на АЗЛК (р. Москва) і Автозазі (р. Запоріжжя).
Епізод третій.
До теперішнього моменту, мабуть, саме широке застосування ГД-фільтри отримали в металургії. І в першу чергу — в системах очищення забрудненої води, що використовується в оборотних циклах охолодження клітей і видалення окалини. Будучи недостатньо очищеної, вона забиває охолоджуючі форсунки і виводить із ладу насоси високого тиску. Наслідки відомі — розбирання, чищення, ремонт і т. д. Щоб читач міг відчути масштабність проблеми, досить сказати, що, наприклад, тільки один з цехів Маріупольського металургійного комбінату ім. Ілліча споживає в годину 23 тис. м3 технологічної води. Вона, по ідеї, повинна бути чистою, але звідки їй бути такою, якщо вона надходить із ставка-накопичувача через фільтри з розмірами осередків до 20 мм. Так от, для цього комбінату вперше був розроблений ГД-фільтр з небаченим до того часу поєднанням продуктивності (1000 м3/годину) і ступеня очищення (до 200 мікрон). Він бездоганно працює з 2000 року без необхідності розбирання, чищення або будь-якого ремонту, безперебійно забезпечуючи операції гідрозбиву окалини і охолодження чистової клітей групи.
Подібні ГД-фільтри різної продуктивності і ступеня очищення встановлені також у сортопрокатного цеху Макіївського металургійного комбінату, в листопрокатного цеху Донецького металургійного заводу (ДМЗ), в електросталеплавильному цеху металургійного міні-заводу «ІСТІЛ—Україна» (розташований на території ДМЗ). Застосування ГД-фільтрів на зазначених операціях підвищує якість готової продукції, знижує кількість браку, мінімізує відхилення від технологічних процесів та поломки обладнання.
Епізод четвертий.
Окрема область застосування ГД-фільтрів в металургії — очищення мастильно-охолоджувальних рідин. Тут потрібна дуже висока ступінь очищення. Такий фільтр, установлений на Дніпропетровському металургійному комбінаті ім. Комінтерну, давно і успішно експлуатується, забезпечуючи очищення мастильно-охолоджувальної рідини до 25 мікрон при продуктивністю 20 м3/год. Більше п'яти років безперебійно і без будь-якого поточного обслуговування працюють такі ж фільтри в системі очищення мастила підшипників рідинного тертя електродвигунів прокатних і компресорів на ДМЗ.
Застосування фільтрів глибокого очищення в зазначеному якості дозволило істотно продовжити термін служби дорогої мастильно-охолоджуючої рідини. Причому в більшості випадків якість регенерованого масла (в результаті його глибокого очищення) виявляється вище, ніж свіжого. Це дозволяє практично без обмежень використовувати його багато разів, отримуючи додатковий економічний ефект.
Але сфера використання ГД-фільтрів не обмежується тільки зазначеними виробництвами. Різні їх конструкції продуктивністю від 0,004 м3/хв. до 4000 м3/год., крім того, застосовуються при очищенні мінеральних масел, емульсій, клеїв, лаків, лугів, кислот — будь-яких рідин з в'язкістю не вище 250 мм2/с і при температурі до 180°С, якщо навіть забрудненість рідкої середовища дискретними механічними частинками досягає 6 г/літр, а діапазон ступенів очищення у ГД-фільтрів починається з 15 мікрон і практично не обмежений зверху. Вони в 10— 15 разів менш енергозатратні, ніж їх побратими динамічної очищення рідин — центрифуги. Такий перелік сфер застосування ГД-фільтрів у вітчизняній практиці. Він далеко не повний, але достатній, щоб читач зміг зробити висновок, що все йде не так вже й погано. Або навіть цілком благополучно, по після всього почутого від автора-розробника важко з цим погодитися. Якщо уявити, якого економічного ефекту, яких масштабів матеріало— та енергозбереження можна досягти у разі застосування цих фільтрів повсюдно, то висновки будуть не настільки оптимістичними. Адже недарма Фінкельштейн Зельман в розмові неодноразово повертався до тези: «Нікому в Україні це не потрібно!» А де і кому потрібно? Мабуть, раніше за інших звернула увагу на наші ГД —фільтри Польща. У цій країні такі фільтри тепер в обов'язковому порядку встановлюються на всіх вугільних комбайнах, так як у них вуглевидобуток без водяного зрошення (придушення пилу в процесі розробки пласта) заборонена законодавчо. ... В цьому місці розповіді З. Л. помітив, що і у нас вугільні комбайни оснащуються системами зрошення, але вони включаються лише на 20— 30 хвилин — лише на час інспекторської перевірки. А для демонстрації працездатності системи протягом зазначеного часу достатньо і грубого ОЧИЩЕННЯ води традиційними фільтрами. Так навіщо морочити голову і переходити на гідродинамічні?! Поки що Польща викупила ліцензію на право виробництва лише одного класу виробів. І в цій частині Україна назавжди втратила польський ринок збуту...
... ЩО далі? Незважаючи ні на що допитлива думка вченого спрямована на нову, зовсім недавно проблему затоплення шахт, що закриваються. Він вже виношує ідею з'єднання розвиненою в Макнді теорії очищення поверхонь електрогідравлічним ударом з власною теорією ГД-фільтрів. Цей синтез в кінцевому рахунку повинен вирішити проблему очищення шахтних вод і відстійників, стоків великих міст, а також попередньої очистки питної води, що дозволить на 2-3 порядку скоротити площі застосовуваних піщаних фільтрів.
Проблема водоснабжения в Донбассе, пожалуй, важнее всех остальных. По утверждению профессора, сейчас вода, которую в регионе подают потребителям под видом питьевой, лишь на 9,2% соответствует своему названию. К тому же в Донецкой и Луганской областях почти втрое (по сравнению с другими регионами Украины) увеличены нормы загрязнения воды по всем показателям. Мало того, исходной воды просто не хватает. Где искать резервы? Оказывается, на затопляемых шахтах в верхних горизонтах (в слое 200—250 м) вода чистая и сравнительно слабо минерализованная. Ее с успехом и до любой степени можно доочищать от механических примесей ГД-фильтрами. И если к тому же понизить ее жесткость и минерализацию, то можно получить вполне приемлемую питьевую воду. Это мнение ученого. Но одному Богу известно, завладеет ли эта идея умами властей предержащих или и здесь с их стороны последует тот же вердикт: «ничего нового». От того, что мы пьем, перейдем к тому чем мы дышим. Как обстоят дела с очисткой воздуха и промышленных газов? Практически все проблемы внедрения в Украине ГД-фильтров характерны и которые легко перекрывают нормы ПДК и тем самым начисто отбирают «хлеб» у некоторых инспекторов санитарного и экологического контроля. «Об этом следует четко говорить: 90% предприятий платят взятки проверяющим», — утверждает В. А. «Поэтому проверяющих так много», — подытожил эту тему З. Л.
ВСЕ сказанное подталкивает к невеселому выводу: отсутствие адекватной государственной политики (если хотите — позитивного протекционизма) и экономических стимулов, косность чиновников и коррупция сводят на нет потенциальные возможности отечественной науки в переводе экономики Украины на инновационную модель развития. Отсутствие интереса со стороны государства к отечественным научно-техническим разработкам и, наоборот, поддержка импорта наукоемкого продукта все больше садят Украину «на иглу» зарубежных технологий и оборудования, далеко не всегда отвечающих переднему краю мировых достижений. ….»