Сжатый воздух используется для пневмоинструмента, автоматики, упаковочных линий, оборудования для окраски и множества других производственных процессов. Однако воздух после компрессора нельзя считать автоматически чистым и сухим.
В систему могут попадать влага, масло и твёрдые частицы. При охлаждении водяной пар превращается в конденсат, масло может присутствовать в виде капель, аэрозолей и паров, а частицы поступают из окружающего воздуха или образуются внутри самой пневмосети.
Поэтому эффективная подготовка сжатого воздуха строится на совместной работе фильтрации, осушки, сепарации и отвода конденсата.
Какие загрязнения необходимо удалять
Основные загрязнения сжатого воздуха можно разделить на три группы.
Влага. После сжатия воздух нагревается, а при дальнейшем охлаждении часть водяного пара конденсируется. Вода может способствовать коррозии трубопроводов, нарушать работу оборудования и ухудшать качество технологических процессов.
Масло. В маслозаполненных компрессорах источником загрязнения может быть смазочное масло. Кроме того, компрессор способен забирать вместе с атмосферным воздухом присутствующие в окружающей среде масляные пары.
Твёрдые частицы. Это атмосферная пыль, продукты коррозии, окалина и другие механические загрязнения.
Требуемая степень очистки определяется конечным процессом. Универсального уровня качества воздуха, одинакового для каждого производства, не существует.
Фильтры: удаление частиц и масла
Прецизионные фильтры сжатого воздуха устанавливаются ступенчато в зависимости от требуемого качества воздуха.
Например, для соответствующей серии предусмотрены разные классы фильтрации: предварительный фильтр AO задерживает частицы до 1,0 мкм и обеспечивает остаточное содержание масла до 3 ppm; ступень AA рассчитана на частицы до 0,1 мкм и остаточное масло до 0,1 ppm; высокоэффективная ступень AX — до 0,01 мкм и до 0,05 ppm соответственно. Фильтр с активированным углём ACS используется для дальнейшего снижения остаточного содержания масла — до 0,003 ppm при соответствующих условиях.
При этом фильтр необходимо выбирать по конкретному виду загрязнения. Обычная фильтрация частиц и масляных аэрозолей не заменяет осушитель, поскольку водяной пар остаётся в воздушном потоке.
Осушитель отвечает за водяной пар
Задача осушителя — снизить содержание влаги до уровня, при котором риск образования конденсата соответствует условиям эксплуатации.
Для большинства стандартных производственных систем применяются рефрижераторные осушители. Сжатый воздух охлаждается, водяной пар конденсируется, жидкость отделяется сепаратором и выводится автоматическим дренажом.
Для соответствующих промышленных моделей точка росы под давлением составляет примерно 2–10°C. Этого достаточно для многих пневмосетей внутри производственных помещений.
Если требуется более глубокая осушка или трубопроводы проходят через холодные зоны, используются адсорбционные осушители. В зависимости от исполнения они могут обеспечивать точку росы порядка −20°C или −40°C.
Таким образом, выбор технологии определяется не просто отраслью, а требуемой точкой росы и минимальной температурой, до которой воздух может охладиться после осушителя.
Почему фильтры и осушитель должны работать вместе
Фильтр и осушитель выполняют разные функции и не заменяют друг друга.
Если установить только фильтры, они смогут удалить определённые частицы, капли и масляные аэрозоли, но не обеспечат требуемую точку росы. При дальнейшем охлаждении оставшийся водяной пар может снова превратиться в воду.
Если использовать только осушитель, в системе могут остаться масло и твёрдые загрязнения. Кроме того, состояние воздуха на входе влияет на работу отдельных типов осушителей.
Поэтому систему подготовки следует рассматривать как единый комплекс. При необходимости подробнее разобраться в роли влаги можно обратиться к материалу почему сжатому воздуху нужен осушитель.
Как должна выглядеть схема подготовки воздуха
Не существует одной схемы, которую можно без изменений применять на любом предприятии. Конфигурация зависит от компрессора, типа осушителя, температуры, качества исходного воздуха и требований конечного потребителя.
В общем виде система может включать компрессор → ресивер → необходимые ступени фильтрации → осушитель → дополнительную фильтрацию → точки потребления. В зависимости от условий используются также охладители, сепараторы и автоматические дренажи.
Aftercooler не следует считать обязательным отдельным элементом перед каждым осушителем. Например, некоторые высокотемпературные рефрижераторные модели уже оснащены встроенной ступенью предварительного охлаждения.
Расположение фильтров также зависит от технологии осушки. Поэтому конкретную конфигурацию следует корректировать под рабочие условия и требования оборудования.
Что учитывать при подборе системы
Для выбора фильтров и осушителя необходимо определить:
- средний и максимальный расход воздуха;
- рабочее давление;
- максимальную температуру воздуха на входе осушителя;
- требуемую точку росы;
- допустимое содержание частиц и масла;
- температуру окружающей среды и минимальную температуру трубопровода;
- режим нагрузки и требования конечного процесса.
Отдельное внимание следует уделять сопротивлению оборудования. Каждый фильтр, осушитель, клапан и участок трубопровода вносит определённые потери, поэтому важно контролировать падение давления в системе сжатого воздуха.
Не стоит устанавливать дополнительные ступени очистки без технической необходимости: система должна обеспечивать требуемое качество воздуха при приемлемых эксплуатационных затратах.
Дренаж и обслуживание не менее важны
Удалить загрязнения из воздушного потока недостаточно — скопившийся конденсат необходимо своевременно вывести из оборудования.
Автоматические дренажи могут использоваться на ресиверах, сепараторах, фильтрах и осушителях в зависимости от конструкции системы. Их неисправность способна привести к накоплению жидкости и её повторному попаданию в поток.
Фильтрующие элементы также требуют своевременной замены. По мере загрязнения сопротивление фильтра может увеличиваться, что приводит к дополнительному падению давления.
Поэтому эксплуатационные расходы системы подготовки воздуха определяются не только энергопотреблением осушителя, но и состоянием фильтров, дренажей, теплообменников и всей пневмосети.
Итог
Чистый и сухой сжатый воздух нельзя получить только одним фильтром или одним осушителем.
Фильтры отвечают за удаление определённых частиц, масла и аэрозолей. Осушитель снижает содержание водяного пара и обеспечивает требуемую точку росы. Сепараторы и дренажи удаляют образовавшуюся жидкость из системы.
Для большинства общепромышленных задач применяется рефрижераторная осушка с точкой росы порядка 2–10°C. Если необходима более глубокая осушка до −20°C или −40°C, рассматривается адсорбционная технология.
Конкретный состав системы определяется расходом, давлением, температурой, требуемой точкой росы и допустимым уровнем загрязнений. Подробный алгоритм подбора приведён в руководстве как выбрать осушитель сжатого воздуха.
