Очистка сжатого воздуха после компрессора

Очистка сжатого воздуха – это удаление из него твердых частиц и масла. По данным компаний-производителей фильтрующих элементов, атмосферный воздух, всасываемый компрессором сжатого воздуха, может содержать в 1 м 3 до 180 млн частиц пыли, а содержание масла в нем составляет 0,01…0,03 мг/м 3 . При сжатии, например, до 10 бар избыточного давления, концентрация загрязняющих веществ увеличивается в 11 раз и в 1м 3 сжатого воздуха будет содержаться уже более 2 млрд частиц пыли. Кроме того, источником загрязнения воздуха является и сам компрессор. В зависимости от типа компрессора в сжатый воздух добавляется от 2-3мг/м 3 (после винтового) до 50мг/м 3 (после поршневого) масла в виде аэрозоли и пара. Поэтому, исходя от конкретных требований, сжатый воздух подлежит той или иной очистке.

1. Фильтрующие элементы: классификация и назначение, порядок выбора.

В зависимости от требований, предъявляемых к качеству сжатого воздуха, предполагается использование системы из четырех фильтров для удаления масла и твердых частиц.

Фильтр предварительной (грубой) очистки FQ. Фильтр задерживает твердые частицы и эмульсии размером свыше 3 мкм. Обычно устанавливается после охладителя и циклонного сепаратора перед рефрижераторным осушителем. Задача это фильтра в первую очередь защита испарителя в осушителе от достаточно крупных твердых частиц и капель масла, содержащихся в воздухе. Установка фильтра такого класса позволяет обеспечить 3 класс чистоты (здесь и далее Стандарт DIN ISO 8573-1) по твердым частицам и 3 (4) класс чистоты по содержанию масла.

Фильтр тонкой очистки FP. Фильтр задерживает частицы свыше 1 мкм, включая капли масла. Максимальное остаточное содержание масла на выходе из фильтра составляет 0,1 мг/м 3 . Обычно устанавливается на выходе из рефрижераторного осушителя и используется для предотвращения коррозии трубопроводов, а также как предварительный фильтр перед микрофильтром. Установка фильтра такого класса позволяет обеспечить 2 класс чистоты по твердым частицам и 2 класс чистоты по содержанию масла.


Микрофильтр FD. Маслоулавливающий фильтр, задерживает остатки масла и микрочастицы размером свыше 0,01 мкм. Максимальное остаточное содержание масла на выходе из фильтра 0,01 мг/м 3 . Используется для защиты систем пневмоуправления, в пневмотранспорте и при покраске. Установка фильтра такого класса позволяет обеспечить 1 класс чистоты по твердым частицам и 1 класс чистоты по содержанию масла.



Фильтр на основе активированного угля FC. Фильтр на основе активированного угля служит для устранения паров и запахов масла. Максимальное остаточное содержание масла на выходе из фильтра не превышает 0,003 мг/м 3 . Используется в фармацевтической промышленности, в стоматологии, в пищевой промышленности, системах упаковки. В технике фильтр данного класса применения практически не находит.

Для достижения высокого качества воздуха, а также, продления срока службы сменных фильтрующих элементов рекомендуется устанавливать эти фильтры последовательно

Выбор типоразмеров фильтров производится с помощью таблицы корректирующих коэффициентов (Табл. 1). Производительность фильтра, указанная в технических характеристиках, соответствует номинальным рабочим условиям (давлению воздуха на входе в фильтр 7 бар).

Таблица 1. Поправочный коэффициент в зависимости от рабочего давления

Бар 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Коэф. 0,38 0,5 0,65 0,75 0,88 1,00 1,13 1,25 1,38 1,5 1,63 1,75 1,88 2,00 2,13

С повышением рабочего давления повышается и пропускная способность фильтра. Для всех фильтров ограничение по максимальному давлению составляет 16 бар, а максимальная температура входящего сжатого воздуха не должна превышать +60 о С.

2. Особенности применения фильтрующих элементов

Одним из важнейших показателей, позволяющих оценить эффективность работы фильтра, является дифференциальное давление. Дифференциальное давление – это величина, определяемая как разность между давлением на входе в фильтр и давлением на выходе из него. По сути, дифференциальное давление показывает степень сопротивления фильтра воздушному потоку. Чем выше величина дифференциального давления, тем сильнее загрязнен фильтрующий элемент. Контроль дифференциального давления осуществляется по манометру, установленному на фильтре.

Падение давления происходит даже при установке нового фильтра (примерно от 0,05 до 0,2 бар). По мере работы картридж фильтра загрязняется, и величина дифференциального давления растет. Считается, что замена сменного картриджа должна происходить, если дифференциальное давление превышает 0,5 бар (на шкале манометров на загрязнение фильтра указывает «красная зона»). Можно, конечно, эксплуатировать фильтр и при большем значении дифференциального давления, но это нецелесообразно с точки зрения энергоэффективности.

Скорость загрязнения сменного картриджа (соответственно и увеличения дифференциального давления) зависит от интенсивности использования фильтра. Кроме того, большое значение имеет и своевременное обслуживание фильтра, заключающееся в своевременном отводе из него конденсата.

Читайте также:  Горелка для полуавтомата сварочного с евроразъемом

Фильтры бывают двух типов: с ручным отводом конденсата и с автоматическим отводом. Первые дешевле, но в этом случае необходимо учитывать пресловутый «человеческий фактор». Если сотрудник, ответственный за эксплуатацию системы фильтров, забудет своевременно удалить конденсат, то фильтр довольно быстро заполнится конденсатом и придется преждевременно менять сменный картридж. Поэтому, фильтры с автоматическим удалением конденсата предпочтительнее, но они несколько дороже по цене.

В общем случае: при своевременном обслуживании фильтра периодичность замены сменных картриджей составляет 1-2 раза в год в зависимости от интенсивности эксплуатации.

Для многих предприятий использующих сжатый воздух в качестве энергоносителя, следовательно, использующих компрессорное оборудование, возникает вопрос с очисткой сжатого воздуха от твердых примесей, масла и воды.

Если с очисткой воздуха от твердых примесей и влаги вопросов не так много, то с очисткой от компрессорного масла возникают сложности.

Рассмотрим несколько способов борьбы с маслом в сжатом воздухе:
1. Использования нескольких фильтров
2. Системы каталитической очистки
3. Использование безмасляного компрессора

При использовании масляного компрессора, сжатый воздух содержит частицы компрессорного масла, содержание масла может достигать 3-4 мг/м 3 . Обычно для очистки от масла используют ряд фильтров, от грубой очистки к более тонкой. Получается, примерно 4-5 фильтров подряд. Данным способом можно добиться концентрации примерно 0,01 мг/м 3 .

Данный вариант, использовать фильтры сжатого воздуха, дешевле на этапе покупки оборудования. Но в перспективе на несколько лет оказывается не таким и дешевым. Рассмотрим более подробно.

Каждый фильтр содержит фильтрующий элемент, который периодически требует замены. Чем грязнее сжатый воздух, тем быстрее загрязняется фильтрующий элемент, а это значит, замена должна происходить достаточно часто. Стоит отметить, что загрязняясь, фильтрующий элемент, постепенно теряет свою способность фильтровать частицы масла, пыли. В итоге качество сжатого воздуха, который поступает потребителю, становится не лучшего качества, что сказывается на конечном изделии. В среднем замена фильтрующих элементов происходит раз в 4-6 месяцев, при 8 часовой рабочей смене.

Дополнительно следует учесть, что на каждом фильтре происходит потеря давления, от 0,05 до 0,3 атм., в зависимости от производителя и степени очистки. С учетом потерь давления на фильтрах, возможно, потребуется использование более мощного компрессора, для компенсации потерь давления. Посчитав все затраты и риски, использование только фильтров, для очистки сжатого воздуха не так и дешево.

Вторым способом очистки сжатого воздуха являются системы каталитической очистки. В основе работы лежит химико-физический процесс, в результате которого компрессорное масло и другие углеводороды превращаются в воду и углекислый газ. Данные системы позволяют получать сжатый воздух с остаточной концентрацией масла менее 0,01 мг/м 3 .

Данные системы имеют сменный картридж, имеющий длительный срок службы, примерно 10-15 тысяч часов работы. При этом эффективность работы установки на протяжении всего срока службы картриджа не изменяется. Необходимо заметить, что данная система позволяет очистить сжатый воздух только от масла. Для очистки от твердых примесей и воды, потребуется дополнительная установка фильтров и осушителя. Данные системы зарекомендовали себя довольно успешно. Необходимо отметить, что

Стоимость систем каталитической очистки гораздо выше, нежели использование одних фильтров. К тому же замену сменного картриджа необходимо проводить, примерно, раз 1,5-2 года, при 24 часовой рабочей смене. Стоимость картриджа достаточно высока.

Рассмотрим третий способ борьбы с маслом в сжатом воздухе, использование компрессора безмасляного. При использовании безмасляного компрессора, в сжатом воздухе отсутствуют примеси компрессорного масла, поэтому необходимости очистки от масла просто нет.

Можно выделить несколько типов безмасляных компрессоров, применяемых на производстве:
а) спиральные компрессоры
б) винтовые компрессоры «сухого» сжатия
в) винтовые компрессоры с впрыском воды в камеру сжатия
г) поршневые компрессоры.

Указанные выше компрессоры не используют в процессе сжатия компрессорное масло. Спиральные компрессоры имеют две спирали, одна – внутренняя закреплена неподвижно, вторая – внешняя, вращается вокруг первой. Данные компрессоры характеризуются низким уровнем шума. Малыми затратами на техническое обслуживание. Все обслуживание сводится к регулярному осмотру и периодической замене воздушного фильтра, приводных ремней и уплотнителей между спиралями.

Винтовые компрессоры сухого сжатия, как и обычные компрессоры, имеют винтовую пару. Основное различие процесс сжатия происходит в «сухую». Особенностью данных моделей является высокий температурный режим, как следствие повышенный износ агрегатов. Компрессоры «сухого» сжатия требовательны к окружающим условиям и техническому обслуживанию.

Винтовые компрессоры с впрыском воды в камеру сжатия. Компрессоры так же имеют винтовую пару, но вместо масла в камеру сжатия подается вода, которая служит для отвода тепла. Компрессоры характеризуются низкими требованиями к окружающей среде, не дорогим техническим обслуживанием. Использование воды, позволяет уменьшить количество твердых примесей в сжатом воздухе по сравнению с окружающей средой, в связи с данным фактом уменьшается количество фильтров, необходимых для очистки сжатого воздуха от твердых примесей.

Читайте также:  В какую сторону откручивать гайку на болгарке

Отсутствие в сжатом воздухе примесей компрессорного масла, полностью избавляет от необходимости использования систем очистки, или комплекса фильтров для сжатого воздуха,уменьшая тем самым затраты связанные с обслуживанием дорогостоящих систем, в том числе и за счет уменьшения потребления электроэнергии.

Рассмотрев несколько вариантов очистки сжатого воздуха от масла, самым оптимальным способом является отсутствие масла в сжатом воздухе, а именно использование безмасляного компрессора. Не смотря на то, что инвестиции в оборудование, на первоначальном этапе будут более высокие, в перспективе на 10-15 лет, использование безмасляного компрессора более выгодно, за счет экономии средств на очистке сжатого воздуха от масла.

Компрессоры становятся все популярнее и уже начинают входить в список обязательных домашних или, если хотите, гаражных инструментов. Расширился и выбор самого пневмоинструмента, однако пульверизаторы и пистолеты с манометрами по-прежнему занимают первые места в данном секторе. И это неудивительно, ведь покрасить и подкачать – это то, с чем кроме компрессора ни справиться ничто. Однако в этой статье мы уделим больше внимания не самому пневмоинструменту и не комрессорам, а вопросу подготовки воздуха, который, по сути, является в данном случае энергоносителем.

Покупая компрессор, люди мало задумываются о том, что для нормальное работы пневматического оборудования требуются оптимальные параметры воздуха. Самые легкомысленные вообще не используют никаких промежуточных звеньев, приводящих параметры воздуха к норме; а самые наивные – даже и не знают о требуемом его качестве. Однако не стоит пугаться, поскольку задача подготовки воздуха довольно легко решаема специально предназначенным для этого оборудованием.

На пути к пневмоинструменту

Прежде чем совершить полезную работу, атмосферный воздух сжимается в компрессоре, после чего по пневмомагистрали подается к потребителю (пневмоинструменту). На разных стадиях нахождения допускаются свои параметры воздуха, включая степень загрязнения, а потому и оборудование, используемое для разных целей, тоже разное. Одни внешние фильтры не могут справиться со всеми задачами, к тому же воздух может загрязниться, уже находясь в системе, например, частицами самого компрессора, которые неизбежно появляются в процессе износа рабочей группы агрегата.

На производствах, где сжатый воздух используется в промышленных объемах, устанавливается довольно сложное кондиционное и фильтрующее оборудование. В быту же задача воздухоподготовки решается более простыми способами. Такое послабление домашним агрегатам, прежде всего, дается из-за небольших объемов воздуха, а, следовательно, менее строгим требованиям к его параметрам.

Главный элемент пневматической системы – это компрессор. Самые распространенные типы компрессоров – поршневые с электрическим двигателем. Компрессор с двигателем и ресивером – резервуаром, рассчитанным на высокое давление и выполняющим функцию буфера, – составляют единый блок. Винтовые компрессоры применяются там, где требуется большое количество воздуха, однако это уже не бытовые модели.

Поршневые, а также винтовые, компрессоры могут быть масляными и безмаслянными. Первые считаются надежнее, однако воздух в них загрязняется частицами масла; он требует дополнительной очистки, и не всегда подходит для той или иной цели.

Пневмомагистраль в большей степени относится к промышленным компрессорам, однако в условиях небольшого производства, где одновременно могут работать более 1-2 инструментов, она тоже необходима.

Пневмоинструмент можно разделить на две группы. В первую войдут пульверизаторы, которые используют воздух для распыления, а также накачивающий инструмент. Во вторую – все остальные инструменты, использующие сжатый воздух для приведения в движение механизмов инструмента.

Ресиверы помогают накапливать воздух, чтобы имелась возможность получить большую мощность за счет высвобождения большого его количества. Пополнение ресивера происходит во время простоя оборудования.

Теперь мы вплотную подобрались к вопросу о самом воздухе. Степень его очистки зависит от используемого оборудования, в частности пневмоинструмента. Меньше всего требуется очистка воздуха на выходе продувочного пистолета, которым сдувают пыль. А уже для пульверизатора, при покраске ответственных деталей, например, кузова автомобиля, любая соринка способна испортить всю работу.

Воздух для пневмооборудования

Большинство инструментов с пневмодвигателями рассчитано на рабочее давление 6,3 атм. Пульверизаторное оборудование работает и с меньшим давлением. Компрессор способен накачать в ресивер до 8 атм., поэтому имеется некоторый запас свободной энергии. Регулировка давления происходит при помощи специальных редукторов.

Читайте также:  Какие размеры сверл по металлу бывают

Наиболее вредными для пневмосистем загрязнителями является вода, содержащаяся в воздухе в виде пара, а также пыль – мельчайшие частицы органического и минерального происхождения. Такие параметры, как температура, влажность и давление в совокупности влияют на образования конденсата из воздуха. Момент перехода пара в жидкое состояние называется точкой росы. При повышенном давлении, которое присутствует в пневмосистеме, влага образуется быстрее, чем в обычных условиях. Этому также способствует и нагрев воздуха в процессе сжатия и частично от разогретых деталей компрессора. На пути в ресивер воздух охлаждается, и еще большее охлаждение происходит в самом ресивере, – там и конденсируется большая часть влаги.

Частицы влаги в виде тумана можно наблюдать при свободном высвобождении воздуха, например, из продувочного пистолета. Сам водяной пар практически безопасен для работы пневмомеханизмов, однако вода способна нанести им вред. Чтобы не допустить образования конденсата желательно охладить используемый воздух еще до того, как он попадет в систему. Используют также промежуточные охладители на пути от компрессора до ресивера, и от ресивера до осушителя (в основном используются в промышленных пневмосистемах).

Теперь о твердых загрязнителях. Поскольку воздух сжимается, то концентрация пылевых загрязнений в единице объема увеличивается пропорционально степени сжатия. О механической очистке воздуха позаботились производители компрессоров, установив воздушные фильтры на входе в компрессорный блок. Однако эту очистку можно назвать только грубой, поскольку слишком плотные фильтры производители не устанавливают ввиду их значительного сопротивления. Данные фильтры защищают сам аппарат; важно выполнять их своевременную замену.

Для пневмосистем существует общая проблема загрязнения воздуха непосредственно находящегося у них внутри. Загрязнителями становятся частицы трущихся поверхностей, а также ржавчина со стенок ресивера и трубопроводов. Нам важно, чтобы все эти загрязнители не попали в пневмоинструмент, для чего после ресивера устанавливаются фильтры. Если требуется тончайшая очистка, то специальные фильтрующие элементы устанавливаются ближе к месту подключения пневмоинструмента.

Масляные модели компрессоров часир требуют еще и очистку воздуха от «масляного тумана». В данном случае специальными фильтрами одновременно задерживаются масляные и водяные вкрапления.

Важно знать, что пневмодвигатели, используемые во многих инструментах, нуждаются в смазке трущихся деталей. Смазка может наноситься вручную через каждые несколько часов работы, однако если воздух будет поступать вместе с масляным аэрозолем, то отдельная смазка не понадобится. Насытить воздух маслом можно с помощью специального устройства – лубрикатора.

На практике воздух можно очистить только до определенной степени. Абсолютной же чистоты не могут добиться даже производители электроники. Чистоту свежего воздуха регламентирует ГОСТ 17433-80 по содержанию в нем влаги, твердых частиц и масла. Класс очистки воздуха отмечен в документации того или иного инструмента. Требования по пыли, влаге и маслу у различных инструментов могут быть разные, а для того чтобы придать воздуху необходимые параметры изменяют конфигурацию системы.

Оборудование для воздухоподготовки

Различают два типа воздухоподготавливающего оборудования: магистральное, и местное. Оба типа, кроме своего расположения в системе, отличаются еще и производительностью. Для простой пневмосистемы, не предусматривающей пневмопровод, достаточно будет одного комплекта воздухоподготавливающего оборудования. Обычно это различные фильтры и осушители. Для пневмоинструмента достаточно очистить воздух от твердых частиц размером свыше 20 мкм. При необходимости можно очистить воздух до размера частиц 0,01 мкм, но для этого понадобится последовательно установить несколько фильтров, каждый из которых будет отфильтровывать собственный диапазон размеров частиц (по убывающей).

По принципу фильтры различают на циклонные и с фильтрующими элементами. Циклонные фильтры для извлечения загрязнителей используют центробежную силу, фильтрующие – различные наполнители.

Поскольку ресивер также является и емкостью, в которой собирается конденсат, то возникает необходимость периодического его слива. Жидкость из ресивера представляет собой смесь воды, масла и ржавчины и по закону требует очистки от масла пред утилизацией. Очищают такую воду в сепараторах.

Если говорить о рентабельности очистительного оборудования в непроизводственных условиях, то она, прямо скажем, мало выражена, поскольку пневмоинструмент даже при работе на неподготовленном воздухе будет иметь довольно высокий ресурс. Однако в случае ответственных малярных работ, работы с лаками и эмалями, очистка воздуха просто необходима!