Przepływowe separatory magnetyczne

Zanieczyszczenia ferromagnetyczne mogą przedostawać się do ciekłego materiału podczas produkcji, transportu, magazynowania lub w wyniku zużycia urządzeń technologicznych. Mogą mieć postać metalowych wiórów, opiłków, zgorzeliny, odłamków, drucików lub bardzo drobnych cząstek powstających wskutek ścierania urządzeń.

Separator przepływowy montuje się bezpośrednio w rurociągu. Materiał przepływa przez układ rur magnetycznych, na których powierzchni zatrzymują się cząstki ferromagnetyczne. Oczyszczony materiał przepływa następnie do kolejnej części instalacji technologicznej.

Czym jest przepływowy separator magnetyczny?

Przepływowy separator magnetyczny to zamknięte urządzenie ze stali nierdzewnej, zawierające kilka rdzeni magnetycznych umieszczonych w rurach osłonowych. Rury są rozmieszczone tak, aby tworzyły labirynt przepływowy i kierowały przetwarzane medium w pobliże silnego pola magnetycznego.

W zależności od konstrukcji i warunków pracy separator można stosować do:

• swobodnie przepływających mieszanin ciekłych,
• ciśnieniowych systemów rurowych,
• produktów ciekłych i półpłynnych,
• rurociągów poziomych,
• rurociągów pionowych,
• ochrony pomp, dysz, filtrów i innych urządzeń,
• zwiększania czystości produktu końcowego.

Jak działa przepływowy separator magnetyczny?

Wewnątrz korpusu separatora znajdują się osłonowe rury ze stali nierdzewnej z wydajnymi neodymowymi rdzeniami magnetycznymi. Strumień medium musi przepływać pomiędzy poszczególnymi rurami, dzięki czemu trafia w bezpośrednie sąsiedztwo pola magnetycznego.

1. Ciekła lub półpłynna mieszanina wpływa do korpusu separatora.
2. Labirynt przepływowy rozdziela i kieruje strumień medium pomiędzy rury magnetyczne.
3. Cząstki ferromagnetyczne ulegają namagnesowaniu w polu magnetycznym.
4. Cząstki są przyciągane do powierzchni rur osłonowych.
5. Wychwycone zanieczyszczenia pozostają na rurach aż do czyszczenia.
6. Oczyszczone medium wypływa z separatora z powrotem do systemu rurowego.

Zanieczyszczenia często gromadzą się po stronie rury odwróconej od kierunku przepływu. Dzięki temu strumień materiału nie może ich tak łatwo ponownie oderwać.

Dlaczego labirynt przepływowy jest ważny?

Sama wysoka indukcja magnetyczna nie gwarantuje skutecznego oczyszczania. Cząstka ferromagnetyczna musi znaleźć się wystarczająco blisko powierzchni rury magnetycznej.

Prawidłowo zaprojektowany labirynt:

• rozdziela strumień medium pomiędzy rury magnetyczne,
• ogranicza powstawanie miejsc, przez które materiał mógłby przepływać bez skutecznej kontroli,
• wykorzystuje roboczą długość rur magnetycznych,
• zapewnia wystarczający kontakt medium z polem magnetycznym,
• uwzględnia wymaganą przepustowość rurociągu.

Co wychwytuje przepływowy separator magnetyczny?

Separator jest przeznaczony przede wszystkim do zanieczyszczeń ferromagnetycznych, czyli materiałów przyciąganych przez magnes trwały.

Typowe wychwytywane zanieczyszczenia

• żelazne wióry i opiłki,
• cząstki zwykłej stali magnetycznej,
• zgorzelina,
• odłamki drutów i elementów złącznych,
• cząstki powstające wskutek zużycia pomp i rurociągów,
• drobny pył ferromagnetyczny,
• słabo magnetyczne cząstki powstałe w wyniku mechanicznej obróbki materiału.

Czego nie wychwytuje zwykły separator magnetyczny?

Zwykły magnes trwały nie przyciąga na przykład aluminium, miedzi, mosiądzu, tworzyw sztucznych, szkła ani innych materiałów niemagnetycznych. Niektóre gatunki stali nierdzewnej mogą być przyciągane tylko słabo albo wcale.

Jeżeli konieczne jest wychwytywanie również cząstek niemagnetycznych, separację magnetyczną należy uzupełnić innym systemem filtracji lub separacji.

Jakie materiały ciekłe można separować?

Separatory przepływowe można stosować do wielu materiałów ciekłych i półpłynnych. Przydatność konkretnego urządzenia zawsze zależy jednak od lepkości, temperatury, ciśnienia, składu chemicznego, natężenia przepływu i ścieralności medium.

Przykłady zastosowania

• oleje i emulsje chłodzące,
• kąpiele płuczące,
• syropy i roztwory cukrowe,
• jogurty i inne płynne produkty spożywcze,
• keczupy, sosy i mieszaniny półpłynne,
• oleje roślinne,
• masy ceramiczne i szkliwa,
• mieszaniny chemiczne,
• ciecze techniczne,
• ciekłe półprodukty w procesie produkcyjnym.

Dwa główne cele separacji magnetycznej

1. Ochrona technologii produkcyjnej

Separator montuje się przed urządzeniami, które zanieczyszczenia metalowe mogłyby uszkodzić lub nadmiernie zużywać.

Najczęściej chroni:

• pompy,
• zawory,
• dysze,
• wymienniki,
• filtry mechaniczne,
• urządzenia pomiarowe,
• systemy dozujące,
• inne wrażliwe elementy linii produkcyjnej.

W takim przypadku separator umieszcza się przed chronioną technologią. Celem jest wychwycenie przede wszystkim cząstek, które mogą powodować uszkodzenia mechaniczne, zatykanie lub przestoje urządzeń.

2. Zwiększenie czystości produktu

Drugim celem jest usunięcie możliwie największej ilości cząstek ferromagnetycznych bezpośrednio z produktu końcowego.

Separator można umieścić:

• na końcu procesu produkcyjnego,
• przed napełnianiem lub pakowaniem,
• w kilku miejscach linii produkcyjnej,
• przed wrażliwą operacją kontrolną lub wykończeniową.

Aby uzyskać wysoki poziom czystości, zwykle potrzebne są mocniejsze elementy magnetyczne, odpowiedni labirynt i prawidłowo dobrana prędkość przepływu.

Indukcja magnetyczna i siła odrywająca

Przy porównywaniu separatorów często podaje się dwie wartości – indukcję magnetyczną w gaussach oraz siłę odrywającą w niutonach.

Indukcja magnetyczna w Gs

Indukcja magnetyczna opisuje natężenie pola magnetycznego w określonym punkcie pomiarowym. Wyższa wartość może pomagać w wychwytywaniu drobnych cząstek, ale sama nie określa całkowitej skuteczności separatora.

Siła odrywająca w N

Siła odrywająca określa siłę, z jaką zdefiniowany stalowy wzorzec jest przytrzymywany przy powierzchni rury lub rdzenia magnetycznego.

Wyższa siła odrywająca pomaga utrzymać wychwycone cząstki na rurze również podczas przepływu materiału.

Która wartość jest ważniejsza?

Obie wartości należy oceniać łącznie z konstrukcją separatora. Istotna jest również liczba rur, ich rozstaw, długość, średnica, grubość płaszcza osłonowego oraz właściwości przepływającego medium.

Czy można wychwytywać również bardzo drobne cząstki metalowe?

Silne separatory neodymowe mogą w odpowiednich warunkach wychwytywać również bardzo drobne cząstki ferromagnetyczne. Nie można jednak ogólnie zagwarantować jednej minimalnej wielkości cząstki dla wszystkich materiałów i warunków pracy.

Na wynik wpływają przede wszystkim:

• właściwości magnetyczne zanieczyszczenia,
• wielkość, kształt i masa cząstki,
• lepkość medium,
• prędkość przepływu,
• odległość cząstki od rury,
• warstwa już wychwyconych zanieczyszczeń,
• wydajność magnetyczna separatora.

Separator przepływowy do przepływu swobodnego i ciśnieniowego

Separatory przepływowe mogą pracować w systemie, w którym materiał przepływa grawitacyjnie, albo w rurociągu ciśnieniowym.

Przepływ swobodny

Medium przepływa przez separator pod wpływem własnego ciężaru lub bez istotnego nadciśnienia. Ważna jest prawidłowa orientacja, odpowiednia przepustowość i zapobieganie gromadzeniu się gęstego materiału.

Rurociąg ciśnieniowy

Separator musi być konstrukcyjnie przystosowany do konkretnego ciśnienia roboczego. Standardowe separatory przepływowe są zwykle produkowane do typowych systemów ciśnieniowych, a wykonania specjalne można zaprojektować również do wyższych ciśnień.

Rodzaje przepływowych separatorów magnetycznych

Separatory przepływowe MAGSY są produkowane w kilku seriach konstrukcyjnych. Różnią się wielkością, wyposażeniem magnetycznym, labiryntem przepływowym, systemem czyszczenia, bezpieczeństwem obsługi i poziomem cenowym.

Przepływowy separator magnetyczny MF Classic

Seria Classic to sprawdzone, uniwersalne rozwiązanie do ręcznie czyszczonych separatorów przepływowych. Rdzenie magnetyczne są umieszczone w rurach osłonowych i podczas czyszczenia przesuwają się w kierunku pionowym.

Główne zalety serii Classic

• sprawdzony labirynt przepływowy,
• silne magnesy neodymowe,
• przesuwne rdzenie magnetyczne,
• łatwiejsze czyszczenie ręczne,
• ochrona rdzeni magnetycznych przed bezpośrednim kontaktem z medium,
• kilka poziomów wydajności magnetycznej,
• szeroki zakres średnic rurociągów,
• możliwość wykonania z różnych gatunków stali nierdzewnej.

Seria Classic jest standardowo produkowana do rurociągów okrągłych w kilku rozmiarach, w przybliżeniu od DN 50 do DN 250.

Przepływowy separator magnetyczny MF UP

Seria UP jest przeznaczona do bardziej wymagających zastosowań, w których liczy się wysoka wydajność magnetyczna, skuteczne wykorzystanie rur magnetycznych oraz większy komfort obsługi.

Główne zalety serii UP

• kaskadowe prowadzenie przepływu,
• wykorzystanie roboczej długości rur magnetycznych,
• indukcja magnetyczna wybranych wykonań do 17 000 Gs,
• rury magnetyczne o średnicy około 30 mm,
• wymienne rury osłonowe,
• pionowo przesuwne rdzenie magnetyczne,
• możliwość zablokowania mechanizmu manipulacyjnego,
• możliwość użycia przyrządu do czyszczenia,
• przydatność do bardziej wymagających warunków pracy.

Wymienne rury osłonowe są zaletą na przykład przy bardziej ściernym medium. Trzeba jednak uwzględnić ich szybsze zużycie i konieczność regularnej kontroli.

Przepływowy separator magnetyczny MF EKO

Seria EKO jest bardziej ekonomicznym wariantem separatora przepływowego. Bazuje na sprawdzonej zasadzie rdzeni magnetycznych w rurach ze stali nierdzewnej, ale ma prostszy system czyszczenia.

Główne zalety serii EKO

• niższa cena zakupu,
• prostsza konstrukcja,
• silne magnesy neodymowe,
• skuteczny labirynt przepływowy,
• wykonanie ze stali nierdzewnej,
• możliwość wyboru wydajności magnetycznej,
• standardowe przyłącze rurowe.

Na co zwrócić uwagę?

Czyszczenie serii EKO jest mniej komfortowe i wymaga ostrożniejszej manipulacji rdzeniami magnetycznymi. Dlatego sprawdza się przede wszystkim w zakładach, w których prostsze czyszczenie ręczne jest akceptowalne.

Czym różnią się serie Classic, UP i EKO?

Konstrukcja separatora przepływowego

Podstawową konstrukcję tworzą korpus separatora, wyjmowany moduł magnetyczny oraz elementy przyłączeniowe rurociągu.

Korpus separatora

Korpus jest na stałe wbudowany w system rurowy. Jego wymiary i grubość materiału muszą odpowiadać średnicy rurociągu, ciśnieniu oraz warunkom pracy.

Moduł magnetyczny

Wyjmowany moduł zawiera:

• rury osłonowe ze stali nierdzewnej,
• rdzenie magnetyczne,
• mechanizm przesuwny lub wysuwny,
• cięgno manipulacyjne,
• kołnierz lub inny element łączący z korpusem.

Elementy przyłączeniowe

W zależności od wykonania separator można podłączyć na przykład za pomocą:

• kołnierzy stałych,
• kołnierzy luźnych,
• złączy spożywczych,
• połączeń CLAMP,
• indywidualnie zaprojektowanego przyłącza rurowego.

Z jakiego materiału produkuje się separatory?

Standardowym materiałem jest zwykle stal nierdzewna 1.4301, znana również jako AISI 304.

Do środowisk kwaśnych, bardziej agresywnych chemicznie lub wymagających pod względem higieny można, w zależności od konkretnego zastosowania, wykorzystać na przykład:

• stal nierdzewną 1.4404 / AISI 316L,
• stal nierdzewną 1.4571 / AISI 316Ti,
• specjalne uszczelnienia odpowiednie dla przetwarzanego medium,
• indywidualnie dostosowane wykończenie powierzchni.

Dobór materiału musi uwzględniać skład chemiczny medium, temperaturę, sposób czyszczenia oraz wymagania higieniczne zakładu.

Rdzenie magnetyczne i rury osłonowe

Rdzenie magnetyczne składają się z trwałych pierścieni magnetycznych i podkładek biegunowych. Ich dokładne rozmieszczenie determinuje uzyskaną indukcję magnetyczną i siłę odrywającą.

Rdzenie są umieszczone wewnątrz rur osłonowych ze stali nierdzewnej, które:

• oddzielają magnesy od przetwarzanego medium,
• chronią magnesy przed wilgocią i środowiskiem chemicznym,
• umożliwiają higieniczne i mechaniczne czyszczenie,
• chronią rdzenie przed częścią oddziaływania ściernego,
• tworzą gładką powierzchnię dla przepływającego medium.

Rury mają cienkie ścianki, aby odległość pomiędzy magnesem a wychwytywaną cząstką była możliwie najmniejsza. Uszkodzenie lub zużycie rury może więc znacząco wpływać na bezpieczeństwo i żywotność urządzenia.

Jak czyści się separator przepływowy?

Ręcznie czyszczony separator przepływowy należy najpierw bezpiecznie wyłączyć z pracy, rozhermetyzować i odizolować od przepływającego medium.

1. Zatrzymaj przepływ materiału.
2. Zamknij odpowiednie odcinki rurociągu.
3. Zredukuj ciśnienie i sprawdź temperaturę urządzenia.
4. Odłącz lub zdejmij moduł magnetyczny z korpusu separatora.
5. Przenieś moduł w bezpieczne miejsce lub na stanowisko do czyszczenia.
6. Przesuń rdzenie magnetyczne poza obszar separacyjny rur osłonowych.
7. Po osłabieniu pola magnetycznego usuń wychwycone zanieczyszczenia.
8. Wyczyść rury odpowiednią szczotką lub zgodnie z procedurą obowiązującą w zakładzie.
9. Sprawdź stan rur, uszczelek i elementów łączących.
10. Przesuń rdzenie magnetyczne z powrotem do położenia roboczego.
11. Zamontuj moduł z powrotem w korpusie separatora.
12. Przed uruchomieniem sprawdź prawidłowe zamknięcie i szczelność.

Jak często należy czyścić separator?

Nie ma jednego stałego interwału. Częstotliwość czyszczenia zależy od ilości zanieczyszczeń metalowych w medium, natężenia przepływu, czasu pracy oraz wymaganego poziomu czystości.

Separator należy wyczyścić, zanim warstwa wychwyconego materiału zacznie:

• zakrywać aktywną powierzchnię rur,
• zmniejszać dostępne pole magnetyczne,
• ograniczać przepływ medium,
• zwiększać stratę ciśnienia,
• powodować ponowne uwalnianie cząstek.

Po wdrożeniu urządzenia warto początkowo kontrolować separator częściej, a następnie ustawić interwał eksploatacyjny na podstawie rzeczywistej ilości wychwytywanych zanieczyszczeń.

Dlaczego przepełniony separator traci skuteczność?

Wychwycone cząstki ferromagnetyczne tworzą warstwę na powierzchni rury. Kolejne cząstki znajdują się wtedy w większej odległości od rdzenia magnetycznego i mogą być łatwiej porywane przez przepływające medium.

Regularne czyszczenie jest więc niezbędnym warunkiem prawidłowego działania urządzenia. Nawet bardzo silny separator bez odpowiedniej konserwacji może nie zapewniać oczekiwanego efektu.

Jak dobrać odpowiedni separator przepływowy?

Przy wyborze należy uwzględnić rurociąg, materiał, ciśnienie robocze, temperaturę, wymagany poziom separacji oraz możliwości czyszczenia.

Średnica rurociągu

Wielkość korpusu separatora musi odpowiadać systemowi rurowemu. Nieprawidłowo dobrany rozmiar może ograniczać przepływ, zwiększać stratę ciśnienia lub utrudniać montaż.

Natężenie przepływu medium

Zbyt wysoka prędkość może skrócić czas oddziaływania pola magnetycznego i zwiększyć siłę, z jaką strumień oddziałuje na wychwycone cząstki.

Lepkość

Gęste i lepkie medium może wymagać innego labiryntu, większych szczelin przepływowych lub specjalnego rozwiązania konstrukcyjnego.

Temperatura

Rdzenie magnetyczne, uszczelnienia i elementy konstrukcyjne muszą być przeznaczone do najwyższej rzeczywistej temperatury roboczej. Standardowe wyposażenie magnetyczne jest często projektowane do 80 °C, a na zamówienie mogą być dostępne warianty o większej odporności temperaturowej.

Ciśnienie

Maksymalnego ciśnienia roboczego nie można określać wyłącznie na podstawie średnicy separatora. Decydujące znaczenie ma konstrukcja korpusu, przyłącza, spoiny, uszczelnienia i specyfikacja ciśnieniowa konkretnego produktu.

Ścieralność

Materiał ścierny może stopniowo zużywać rury osłonowe. W takich warunkach ważna jest regularna kontrola grubości rur oraz możliwość ich łatwej wymiany.

Czy separator można stosować w przemyśle spożywczym?

Tak, ale konkretne wykonanie musi spełniać wymagania spożywcze i higieniczne obowiązujące w zakładzie.

Należy sprawdzić przede wszystkim:

• materiał elementów mających kontakt z produktem,
• gatunek stali nierdzewnej,
• materiał i certyfikację uszczelek,
• chropowatość i wykończenie powierzchni,
• wykonanie spoin,
• możliwość dokładnego czyszczenia,
• odporność na stosowane środki czyszczące,
• wewnętrzne wymagania higieniczne i procesowe.

Jak zweryfikować skuteczność separatora magnetycznego?

Skuteczność można monitorować na kilka sposobów:

• regularnie kontrolując ilość wychwyconych cząstek,
• analizując materiał przed separatorem i za nim,
• mierząc indukcję magnetyczną na rurach,
• mierząc siłę odrywającą za pomocą odpowiedniego wzorca,
• kontrolując natężenie przepływu i stratę ciśnienia,
• monitorując zużycie chronionej technologii,
• wdrażając procedurę testową i walidacyjną.

Pomiary należy zawsze wykonywać tą samą metodą i w porównywalnych warunkach. Wartości zmierzone różnymi przyrządami, wzorcami lub w różnych miejscach nie są bezpośrednio porównywalne.

Konserwacja separatora przepływowego

Oprócz regularnego czyszczenia należy kontrolować również stan mechaniczny i higieniczny całego urządzenia.

• kontroluj zużycie rur osłonowych,
• obserwuj występowanie wgnieceń, rys lub korozji,
• kontroluj uszczelnienia i ich elastyczność,
• sprawdzaj działanie mechanizmu przesuwnego,
• kontroluj kołnierze, złącza gwintowane i spoiny,
• regularnie weryfikuj wydajność magnetyczną,
• prowadź zapisy dotyczące czyszczenia i kontroli,
• uszkodzone części wymieniaj w odpowiednim czasie.

Bezpieczeństwo pracy z separatorem przepływowym

Polecane przepływowe separatory magnetyczne

Wybrane produkty przedstawiają trzy odmienne rozwiązania: kompaktowe wykonanie CIS z czyszczeniem ręcznym, serię UP z wymiennymi rurami oraz wysokowydajny separator z półautomatycznym systemem czyszczenia.

Najczęściej zadawane pytania dotyczące przepływowych separatorów magnetycznych

Podsumowanie

Przepływowy separator magnetyczny wychwytuje zanieczyszczenia ferromagnetyczne z materiałów ciekłych i półpłynnych bezpośrednio podczas ich przepływu przez rurociąg. Może chronić technologię produkcyjną lub zwiększać czystość produktu końcowego.

O skuteczności nie decyduje wyłącznie indukcja magnetyczna. Ważne są również siła odrywająca, liczba i rozmieszczenie rur, labirynt przepływowy, prędkość przepływu, lepkość medium oraz regularne czyszczenie.

Seria Classic oferuje uniwersalne i sprawdzone rozwiązanie, seria UP zapewnia wyższą wydajność i bardziej komfortową konstrukcję, a seria EKO prostsze i bardziej przystępne cenowo wykonanie.

Przed wyborem należy znać rodzaj medium, natężenie przepływu, temperaturę, ciśnienie, średnicę rurociągu, rodzaj przyłącza, wielkość zanieczyszczeń oraz wymagany poziom separacji. W zastosowaniach przemysłowych konkretne rozwiązanie warto skonsultować ze specjalistą.