Подготовка воздуха

Для потребителя является жизненно важ­ным, чтобы сжатый воздух был должного качества. Если сжатый воздух содержит за­грязнения, вступающие в контакт с конеч­ным продуктом, стоимость бракованной продукции может быстро стать неприемлемо высокой, а самое дешевое решение — самым дорогим

ПОДГОТОВКА ВОЗДУХА

 Для потребителя является жизненно важ­ным, чтобы сжатый воздух был должного качества. Если сжатый воздух содержит за­грязнения, вступающие в контакт с конеч­ным продуктом, стоимость бракованной продукции может быстро стать неприемлемо высокой, а самое дешевое решение — самым дорогим. Поэтому важ­но выбирать качество сжатого воздуха в соответствии с политикой вашей компа­нии в области качества и даже пытаться оценить требования к качеству в будущем. Сжатый воздух может содержать неже­лательные вещества, например, воду в ви­де капель или пара, масло в виде капель или аэрозоля, а также пыль. В зависимо­сти от области применения сжатого возду­ха эти вещества могут привести к ухудше­нию качества продукции и даже к росту расходов. Целью обработки воздуха явля­ется получение воздуха такого качества, которое задано потребителем. После четкого определения значения сжатого воздуха в технологическом про­цессе можно решить, какая система будет более выгодной и эффективной. Среди прочего необходимо установить, будет ли сжатый воздух вступать в непосредствен­ный контакт с продукцией или, например, допустимо ли наличие масляного тумана в рабочей среде. Чтобы правильно выбрать оборудование, необходимо применять сис­темный метод.

Водяной пар в сжатом воздухе

 Атмосферный воздух всегда содержит вла­гу в виде водяного пара. Некоторое количе­ство этого пара поступает со сжатым возду­хом и может вызвать проблемы. Перечис­лим некоторые: высокая стоимость техни­ческого обслуживания, сокращение срока службы и ухудшение рабочих характери­стик оборудования, высокий процент бра­ка при окрашивании распылением и при изготовлении изделий из пластмасс, увели­чение утечки, нарушения работы системы управления и измерительных приборов, сокращение срока службы системы трубо­проводов из-за коррозии, удорожание монтажиых работ. Отделение воды возможно при помощи вспомогательного оборудова­ния, например концевых охладителей, от­делителей конденсата, холодильных и ад­сорбционных осушителей.

Компрессор, работающий с избыточ­ным давлением 7 бар. сжимает воздух до 1/8 его первоначального объема. Это так­же на 7/8 уменьшает способность воздуха удерживать водяной пар. Количество воды, которое конденсируется, значительно. На­пример, компрессор мощностью 100 кВт, который всасывает воздух с температурой 20°С при относительной влажности 60%, выдает за 8-часовую смену примерно 85 л воды. Количество воды, которое нужно от­делить, зависит от области применения сжатого воздуха. Это, в спою очередь, опре­деляет решение о том, какую комбинацию охладителей и осушителей нужно приме­нить.

Масло в сжатом воздухе

 Количество масла, содержащегося в сжа­том воздухе, определяется несколькими факторами, например типом машины, ее конструкцией, степенью износа, состояни­ем и т.д. С этой точки зрения существует два основных типа компрессоров: работаю­щие со смазкой в камере сжатия и работаю­щие без смазки. В компрессорах со смазкой масло участвует в процессе сжатия и полно­стью или частично движется вместе со сжатым воздухом. Однако п сжатом возду­хе, вырабатываемом современными порш­невыми и винтовыми компрессорами, ко­личество масла исключительно невелико. Например, в винтовом маслосмазываемом компрессоре в сжатом воздухе содержится менее 3 мг/м3 масла при 20°С. Содержание масла может быть снижено многоступенча­той системой фильтров. При таком техни-ческом решении нужно внимательно рас­смотреть связанные с ним ограничения по качеству сжатого воздуха, риски и затраты на энергоснабжение.

Микроорганизмы в сжатом воздухе

Более 80% частиц, загрязняющих сжатый воздух, имеют размер менее 2 мкм и поэто­му могут легко проникнуть через входной фильтр компрессора. Затем эти частицы распространяются по системе труб, где смешиваются, среди прочего, с остатками воды, масла и частицами отложений со стенок труб. Это может привести к росту микроорганизмов. Установка фильтра не­посредственно после компрессора может устранить этот риск. Тем не менее, чтобы получить чистый или стерильный сжатый воздух, необходимо иметь полный конт­роль над ростом бактерий после фильтра. Картина становится еще более сложной, поскольку газы и аэрозоли могут концент­рироваться в капли (из-за концентрации или электрической заряженности) даже после прохождения через несколько фильт­ров. Микроорганизмы проникают через стенки фильтра и поэтому присутствуют в одинаковой концентрации как на входной, так и на выходной стороне фильтра.

В ходе исследований было установлено, что микроорганизмы бурно разрастаются в системе сжатого воздуха, когда воздух не осушается и его влажность достигает 100%. Частицы размером менее 1 мкм, следова­тельно и микроорганизмы, могут беспре­пятственно проникать через входной фильтр компрессора.

Масло и прочие загрязнения служат пи­тательной средой для роста бактерий. Ре­шающим фактором в борьбе с микроорга­низмами является осушение воздуха до влажности менее 40%, что достигается с помощью адсорбционного осушителя, а при комнатной температуре также и с по­мощью холодильного осушителя.

Фильтры

Современные волоконные фильтры очень эффективно удаляют масло из сжатого во духа. Однако контролировать количество масла, остающегося в сжатом воздухе после фильтрации, трудно, так как кроме других факторов на процесс отделения масла ока­зывает большое влияние температура. На эффективность также влияют концентра­ция масла и количество свободной волы в сжатом воздухе.

Для получения наилучших результатов воздух должен быть осушен настолько, на­сколько это возможно. Если в сжатом возду­хе присутствует свободная вода, то масля­ный, угольный и стерильный фильтры да­ют плохой результат (заявленные техниче­ские характеристики при таких условиях не выдерживаются). Волоконные фильтры улавливают только мелкие капли масла или аэрозоль. Для удаления паров масла нужно использовать фильтры с активированным углем. Правильно установленный волокон­ный фильтр вместе с подходящим предва­рительным фильтром позволит уменьшить содержание масла в сжатом воздухе пример­но до 0,01 мг/м3 при 21°С. Фильтр, содер­жащий активированный уголь, уменьшает содержание масла до 0,003 мг/м3 при 21°С.

Качество угля и размеры угольных фильтров должны обеспечивать минималь­но возможное падение давления. Для дос­тижения наилучшего эффекта фильтры должны быть установлены как можно ближе к точке потребления. Кроме того, фильтры надо внимательно проверять и от­носительно часто менять. Фильтры с акти­вированным углем удаляют загрязнения, присутствующие только в форме пара, на­пример масла.

Стерильные фильтры должны подвер­гаться стерилизации прямо на месте их раз­мещения, в трубопроводной системе, с по­мощью, например, пара, или их надо извле­кать для обработки. Способность фильтра отделять масло из сжатого воздуха изменя­ется при изменении рабочей температуры.

Данные, указанные в спецификации фильтра, всегда приводятся для определен­ной  температуры  воздуха,  обычно  21°С.

Эта температура приблизительно соответ­ствует температуре на выходе компрессора с воздушным охлаждением, работающего при температуре окружающей среды 10°С. Однако климатические и сезонные измене­ния температуры влияют на способность фильтра отделять загрязнения.

В безмасляном компрессоре масляный фильтр не требуется. Это означает, что компрессор может работать при более низ­ком давлении, следствием чего является снижение энергопотребления. Как показа­ла практика, безмасляные компрессоры яв­ляются во многих случаях наилучшим тех­ническим решением как с точки зрения ка­чества, так и с точки зрения экономии.

Концевой охладитель

Температура сжатого воздуха, выходящего из компрессора, чаще всего бывает в преде­лах 70 — 200°С. Для понижения этой температуры используется концевой охладитель, который также способствует уменьшению содержания воды и часто включается в ком­прессорную установку в качестве стандарт­ного оборудования. Концевой охладитель обязательно устанавливается непосредст­венно после компрессора. Он является теп­лообменником, охлаждающим горячий воз­дух и отделяющим, насколько возможно бы­стро, сконденсировавшуюся влагу, которая в противном случае попала бы в систему. Кон­цевой охладитель может иметь либо воздуш­ное, либо водяное охлаждение и обычно ос­нащается влагоотделителем с автоматиче­ским сливом конденсата.

Влагоотделитель

Большинство компрессорных установок ос­нащается концевым охладителем, а также влагоотделителем, которые позволяют из­влекать из сжатого воздуха максимально воз­можное количество конденсата. При пра­вильном подборе влагоотделителя эффек­тивность его работы составляет 80-90%. Ос­таток поступает в воздушный ресивер в виде водяного тумана.

Масло в виде мелких капель

Масло в виде капель частично отделяется в концевом охладителе, влагоотделителе или конденсационном вентиле и уходит вместе с конденсатом. Эта эмульсия, состоящая из воды и масла, с точки зрения требований охраны окружающей среды классифициру­ется как отходы, и ее попадание в сточные воды или непосредственно в окружающую среду недопустимо.

Непрерывно вводятся новые и все бо­лее строгие законы в отношении обраще­ния с экологически опасными отходами. Процессы сбора и утилизации конденсата сложны и дорогостоящи.

Простое и экономически эффективное решение этой проблемы заключается в ус­тановке влагомаслоотделителя, например с мембранным фильтром, который дает чис­тую дренажную воду и масло, собранное в специальную емкость.