布袋除尘器是工业除尘设备的一种，其工作原理是利用多孔隙过滤滤布来过滤气体中的粉尘，含尘气体在通过滤布多孔纤维层时，粉尘颗粒通过筛滤效应、拦截效应、碰撞效应、扩散效应和静电效应,被阻挡吸附在滤袋外表面，而洁净气体则穿过滤布排出。可见，滤袋是布袋除尘器正常运行的决定性因素。
一、故障现象
本文以一台用于干混砂浆生产线收尘的32袋布袋除尘器为研究对象，该除尘滤袋为涤纶针刺毡。除尘器在投入运行不久，风机排风口出现冒尘现象。
二、原因分析
2.1 布袋除尘器的滤袋安装固定原理布袋除尘器的滤袋安装原理是依靠滤袋上的弹性胀圈将滤袋卡嵌在花板孔上，然后利用弹性胀圈的径向膨胀力紧紧固定住布袋，具体情况如图1所示。
布袋除尘器发生滤袋脱落故障，通常会有以下几种原因：第一，滤袋没安装好，固定滤袋弹性胀圈未正确卡入花板孔内；第二，滤袋与花板孔不匹配，即固定滤袋的花板孔径偏大，或滤袋袋口弹性胀圈外径过小；第三，固定滤袋的弹性胀圈存在质量问题。
2.2 检查滤袋的安装质量经检查，除尘器的32个滤袋弹性胀圈均正确卡入花板孔内，符合滤袋安装要求。
2.3 检查除尘器花板的孔径经测量，除尘器花板孔尺寸为φ134.8mm～φ135.2mm，符合设计尺寸φ135±0.2mm的要求。
2.4 检查滤袋的弹性胀圈拆开滤袋弹性胀圈处滤布，将包裹在滤布里面的弹性胀圈出。经比较，脱落滤袋和合格滤袋的弹性胀圈结构组成一致，均由一个弹簧钢圈套一个带凸缘的橡胶圈组成，如图2所示：要保证滤袋弹性胀圈与花板孔之间密封严密且配合紧固，必须保证滤袋弹性胀圈与花板孔的配合方式为紧配合，且弹性胀圈上下凸缘外径（含滤布厚度）要大于花板孔径。测量所得内、外圈尺寸，经计算凹槽处外径为135.3mm（滤布厚度按2.2mm计算），弹性胀圈与花板孔为紧配合；凸缘处外径为142mm，大于花板孔径。
因此得知，弹性胀圈的外形尺寸均在合格范围内。
2.5 深入剖析排除上述原因，技术人员决定对组成弹性胀圈的弹簧钢圈和带凸缘橡胶圈作进一步剖析。
2.5.1 弹性胀圈的受力分析为了简化力学模型，选取带凸缘橡胶圈的上部凸缘圆周其中一微分段作为受力分析对象，受力情况如图3所示。
滤袋正常状态下，橡胶圈上部凸缘受弹簧钢圈径向张力F4、花板支撑力F1、滤布往下拉力对橡胶圈所产生顶面压力F3、侧面压力F2以及橡胶圈下段部分自重对上部凸缘的拉力F5。其中F5和F1、F2、F3、F4相比非常小，可忽略不计。因此，根据受力平衡方程可知：F1=F3；F2=F4。对A点取矩，合力矩∑M=0。
滤袋失效状态下，因弹簧钢圈沿橡胶圈内孔下滑，导致橡胶圈上部凸缘失去弹簧钢圈径向张力F4作用。根据平衡方程可知：垂直方向F1=F3；水平方向∑F=F2≠0。对A点取矩，合力矩∑M=4.5×F2≠0，可知在外力作用下，橡胶圈上部凸缘有绕A点向内孔翻转的趋势。
2.5.2 弹性胀圈的作用机理及其失效成因由上述受力分析可知，弹性胀圈作用机理是依靠橡胶圈的上、下凸缘，限制轴向位移，并依靠弹簧钢圈胀力限制径向变形。弹簧钢圈不仅提供安装时的弹性胀力，而且对橡胶圈也起到一定径向支撑作用。弹簧钢圈与橡胶圈内孔之间必须是紧配合，如图2所示，合格滤袋为过盈配合，过盈量为0.46mm；脱落滤袋为间隙配合，间隙2.03mm。当弹簧钢圈与橡胶圈内孔之间配合为间隙配合时，弹簧钢圈将沿橡胶圈内孔往下滑，导致橡胶圈上段凸缘截面因失去弹簧钢圈侧向支撑，故出现受力失稳倾翻现象；此外，弹性胀圈与花板之间因钢圈下移，胀力迅速减小而失效，最终在外力作用下滤袋脱落。
三、故障排除及防范对策
将除尘器换上合格滤袋，经试运行48h，未发生滤袋脱落现象，一个月后再次回访用户，未有布袋脱落故障发生。所以，要想布袋除尘器避免发生滤袋脱落现象，应做到以下几点要求：首先，正确选择与花板孔尺寸匹配的合适滤袋；其次，正确安装滤袋，将滤袋弹性胀圈正确卡嵌入花板孔内；再次，为防止滤袋弹性胀圈因其内部钢圈下滑走位而失效，缝制弹性胀圈时，缝合线脚应尽量靠近橡胶圈下端面，这样缝合后的橡胶圈下端部无足够空间让弹簧钢圈下滑；最后，可将橡胶圈内孔设计成下小上大的阶梯孔形式，既保证了内、外圈之间不发生轴向位移，又保证两者之间可靠定位。
四、结语
随着现代社会人们环保意识不断提高，布袋除尘器被广泛运用于各行各业当中。作为布袋除尘器的关键部件，滤袋制作质量和安装质量都将直接影响到除尘器的除尘效果和除尘效率。一个合格的滤袋，不仅需要合适的滤布与合格的缝制工艺，还需要对产品细节严格把控。本文通过分析布袋除尘器运行中滤袋脱落故障，从多方面寻找原因，最终发现滤袋弹性胀圈的失效成因，并提出相应的解决对策。希望通过研究，能够为滤袋设计以及制作行业健康发展做出贡献。
文章来源：北极星环保网
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