Сжатый воздух широко используется для работы пневматического оборудования, автоматизированных линий, клапанов, приводов и технологических процессов. Однако воздух после компрессора не является автоматически чистым и сухим. В нем могут присутствовать водяной пар, жидкий конденсат, масло, масляные аэрозоли и твердые частицы.
Эти загрязнения решают разные задачи подготовки воздуха. Фильтры предназначены прежде всего для удаления масла и твердых частиц, тогда как осушители контролируют содержание влаги и точку росы. Поэтому надежная промышленная система обычно использует оба типа оборудования.
Правильно подобранное сочетание фильтров и оборудования для подготовки сжатого воздуха помогает защищать последующие компоненты, поддерживать требуемое качество воздуха и снижать риск проблем, связанных с загрязнением и конденсатом.
Какие загрязнения присутствуют в сжатом воздухе?
Компрессор всасывает атмосферный воздух вместе с содержащимися в нем влагой и твердыми частицами. В зависимости от типа компрессора и состояния системы к ним могут добавляться масляные загрязнения.
После сжатия и охлаждения часть водяного пара превращается в жидкий конденсат. Кроме того, в воздушную сеть могут попадать продукты коррозии и частицы из трубопроводов.
Поэтому основные группы загрязнений можно разделить на:
- влагу в виде водяного пара и жидкого конденсата;
- жидкое масло и масляные аэрозоли;
- масляный пар;
- пыль и другие твердые частицы;
- продукты коррозии и загрязнения трубопроводной сети.
После адсорбционного осушителя также возможно появление мелких частиц адсорбента, поэтому в таких системах важна правильно организованная последующая фильтрация.
Чем фильтр отличается от осушителя?
Фильтр и осушитель выполняют разные функции и не заменяют друг друга.
Фильтр сжатого воздуха удаляет определенные типы загрязнений из воздушного потока — например, твердые частицы, жидкое масло и масляные аэрозоли в зависимости от класса и конструкции фильтрующего элемента.
Осушитель сжатого воздуха предназначен прежде всего для снижения содержания водяного пара и обеспечения требуемой точки росы.
Фильтр не может заменить осушитель, если необходимо предотвратить последующую конденсацию водяного пара. Аналогично осушитель не обеспечивает сам по себе необходимое удаление всех масляных и твердых загрязнений.
Именно поэтому эти устройства лучше рассматривать как взаимодополняющие элементы одной системы подготовки.
Как работают фильтры сжатого воздуха?
Сжатый воздух проходит через фильтрующий элемент, конструкция которого рассчитана на определенные загрязнения и требуемую степень очистки.
В промышленной системе могут использоваться несколько ступеней фильтрации. Предварительная ступень снижает нагрузку от более крупных загрязнений и жидкостей, а последующие фильтры обеспечивают более тонкую очистку.
Для соответствующих задач LINGYU предлагает прецизионные фильтры сжатого воздуха, которые могут использоваться в составе комплексной системы очистки.
Количество ступеней и их расположение необходимо выбирать по требуемому качеству воздуха, а не по принципу установки максимально возможного числа фильтров.
Почему важно контролировать перепад давления на фильтрах?
Любой фильтрующий элемент создает сопротивление воздушному потоку.
По мере накопления загрязнений сопротивление может увеличиваться. Если перепад давления становится чрезмерным, компрессорной системе приходится компенсировать эти потери для поддержания необходимого давления у потребителя.
Поэтому состояние фильтров необходимо регулярно контролировать. Своевременное обслуживание помогает сохранять не только качество воздуха, но и нормальные параметры всей пневмосети.
При этом фильтрующий элемент не следует менять только по внешнему виду. Необходимо учитывать рекомендации для конкретного оборудования, рабочие часы, перепад давления и реальные условия эксплуатации.
Как работают рефрижераторные осушители?
Рефрижераторные осушители сжатого воздуха удаляют влагу путем охлаждения.
Горячий влажный сжатый воздух предварительно охлаждается, после чего поступает в испаритель. Температура дополнительно снижается, водяной пар конденсируется, а образовавшаяся жидкость отделяется и удаляется через дренажную систему.
После этого холодный осушенный воздух проходит через рекуперативный теплообменник и нагревается за счет входящего горячего потока.
Для стандартных рефрижераторных осушителей LINGYU точка росы под давлением составляет +2…+10 °C.
Такой уровень осушки подходит для большого количества общепромышленных задач, если система не работает при температурах ниже достигнутой точки росы.
Когда нужен адсорбционный осушитель?
Если требуется значительно более сухой воздух, применяется адсорбционный осушитель сжатого воздуха.
Вместо охлаждения такая система пропускает воздух через адсорбент, который удерживает водяной пар на своей поверхности.
В зависимости от серии LINGYU используются активированный оксид алюминия и его комбинация с высокоэффективным молекулярным ситом.
Типичная промышленная конструкция включает две колонны: пока одна осушает воздух, вторая проходит регенерацию. Затем их функции переключаются.
Для различных исполнений доступны отрицательные значения точки росы. Например, некоторые безнагревные серии обеспечивают диапазон −50…−20 °C, а другие модели рассчитаны на точку росы под давлением ≤ −40 °C.
Почему адсорбционному осушителю особенно нужна предварительная фильтрация?
Адсорбент предназначен для удаления водяного пара. Попадание большого количества жидкой воды, масла и других загрязнений может отрицательно влиять на его рабочее состояние.
Поэтому перед адсорбционным осушителем особенно важно обеспечить соответствующую предварительную подготовку воздуха.
После осушителя также может быть необходим фильтр, поскольку со временем из адсорбционного слоя могут выноситься мелкие частицы материала.
Таким образом, схема фильтрации вокруг адсорбционной системы выполняет сразу две задачи: защищает адсорбент на входе и помогает контролировать возможные твердые частицы на выходе.
Как выглядит типичная система подготовки воздуха?
Универсальной схемы для всех предприятий не существует, но общий принцип может выглядеть следующим образом:
компрессор → ресивер → предварительная фильтрация → осушитель → последующая фильтрация → распределительная сеть.
В отдельных системах также используются сепараторы конденсата и дополнительные ступени очистки.
Фактическая конфигурация зависит от:
- типа компрессора;
- содержания масла и частиц;
- требуемой точки росы;
- производительности системы;
- рабочего давления;
- назначения воздуха у конечного потребителя.
Поэтому последовательность оборудования должна определяться условиями конкретной установки.
Почему нельзя использовать только фильтры?
Даже эффективная многоступенчатая фильтрация не решает проблему всего водяного пара.
Фильтры способны отделять жидкую воду и другие загрязнения в соответствии со своей конструкцией, но оставшийся водяной пар может пройти дальше по системе.
Если затем температура воздуха снизится ниже точки росы, этот пар снова превратится в жидкий конденсат.
Поэтому там, где необходимо контролировать последующее образование воды, требуется осушитель.
Почему нельзя использовать только осушитель?
Осушитель также не является полной системой очистки.
Рефрижераторная или адсорбционная технология контролирует прежде всего влагу. Масляные аэрозоли и твердые частицы требуют соответствующих фильтров.
Если загрязненный воздух поступает непосредственно в осушитель, это может не только ухудшить качество воздуха, но и увеличить нагрузку на внутренние компоненты.
Поэтому наиболее эффективный подход — определить все загрязнения, которые необходимо контролировать, и подобрать оборудование для каждого из них.
Что такое требуемое качество сжатого воздуха?
Для разных применений требуется разная степень подготовки.
Обычный пневматический инструмент и чувствительный производственный процесс не обязательно должны получать воздух одинакового качества.
Перед выбором системы необходимо определить:
- допустимое содержание твердых частиц;
- требования к содержанию масла;
- требуемую точку росы;
- минимальную температуру воздушной сети;
- возможность прямого или косвенного контакта воздуха с технологическим процессом.
Чем строже требования, тем большее значение имеет правильное сочетание ступеней фильтрации и осушки.
Где особенно важны чистый и сухой сжатый воздух?
В общем машиностроении подготовленный воздух помогает обеспечить стабильную работу пневматических инструментов, приводов и автоматизированного оборудования.
В электронике и точном производстве требования к загрязнениям и влажности могут быть значительно выше из-за чувствительности оборудования и технологических процессов.
В производстве продуктов питания и напитков сжатый воздух применяется на различных производственных и упаковочных участках, поэтому требуемое качество определяется конкретной точкой использования.
На химических, фармацевтических и других предприятиях требования также зависят от назначения воздуха. Поэтому выбирать фильтрацию и осушение только на основании отрасли недостаточно.
Как выбрать между рефрижераторным и адсорбционным осушителем?
Основной критерий — необходимая точка росы.
Если для системы достаточно точки росы под давлением +2…+10 °C и воздушная сеть не подвергается значительному охлаждению, рефрижераторная технология часто является рациональным вариантом.
Если трубопроводы проходят через холодные участки или процесс требует отрицательной точки росы, следует рассматривать адсорбционное осушение.
Выбирать максимально низкую точку росы без технологической необходимости не следует, поскольку глубокая осушка может увеличивать энергопотребление и сложность системы.
Что учитывать при выборе фильтров и осушителя?
Оборудование следует подбирать как единую систему. Необходимо учитывать:
- максимальный и средний расход сжатого воздуха;
- рабочее давление;
- температуру воздуха после компрессора;
- требуемую точку росы;
- тип и концентрацию загрязнений;
- допустимый перепад давления;
- минимальную температуру распределительной сети;
- требования конечного оборудования;
- режим нагрузки;
- условия монтажа и технического обслуживания.
Особенно важно учитывать параметры при номинальной и пиковой нагрузке. Недостаточно производительный фильтр или осушитель может ухудшить характеристики всей системы.
Как обслуживание влияет на качество воздуха?
Даже правильно подобранная система не будет сохранять характеристики без регулярного обслуживания.
Необходимо контролировать:
- перепад давления на фильтрах;
- состояние фильтрующих элементов;
- работу автоматических дренажей;
- фактическую точку росы;
- состояние теплообменников рефрижераторного осушителя;
- состояние адсорбента и клапанов адсорбционной системы;
- отсутствие ненормального накопления конденсата.
Рост перепада давления или ухудшение точки росы необходимо рассматривать как диагностический признак, а не как нормальную часть эксплуатации.
Чистый и сухой воздух — не одно и то же
При проектировании системы полезно разделять два понятия.
Сухой воздух означает, что содержание водяного пара контролируется до требуемой точки росы.
Чистый воздух означает, что масло, твердые частицы и другие загрязнения снижены до уровня, подходящего для конкретного применения.
Осушитель отвечает прежде всего за первое, фильтрация — за второе. Только правильно подобранная комбинация позволяет одновременно контролировать основные загрязнения.
Заключение
Фильтры и осушители сжатого воздуха выполняют разные, но взаимосвязанные функции.
Фильтры удаляют масло и твердые загрязнения в соответствии с выбранным классом очистки, а осушители снижают содержание водяного пара и обеспечивают требуемую точку росы.
Для стандартных промышленных условий может использоваться рефрижераторная осушка с точкой росы под давлением +2…+10 °C. Когда требуется значительно более сухой воздух, применяются адсорбционные системы.
При этом результат зависит не от одного элемента, а от всей последовательности подготовки воздуха — сепарации, фильтрации, осушки и отвода конденсата.
Правильно подобранная система помогает контролировать влагу, масло и твердые частицы, защищать оборудование и обеспечивать качество сжатого воздуха, соответствующее реальным требованиям промышленного процесса.
