Сжатый воздух используется практически во всех отраслях промышленности — для пневматического инструмента, автоматизированных линий, приводов, клапанов, приборов и технологического оборудования. Однако атмосферный воздух, поступающий в компрессор, всегда содержит водяной пар. После сжатия и последующего охлаждения часть этой влаги превращается в жидкий конденсат.
Если влагу не удалить, она может распространяться по трубопроводной сети, способствовать коррозии, нарушать работу пневматического оборудования и отрицательно влиять на производственный процесс. Именно поэтому осушитель является важной частью промышленной системы подготовки сжатого воздуха.
Главная задача осушителя — снизить содержание водяного пара до уровня, соответствующего требуемой точке росы. При этом необходимая степень осушки зависит от условий эксплуатации и требований конкретного производства.
Откуда берется влага в сжатом воздухе?
Атмосферный воздух содержит водяной пар, количество которого зависит от температуры и влажности окружающей среды. Компрессор забирает этот воздух вместе с содержащейся в нем влагой.
После сжатия воздух нагревается. По мере последующего охлаждения его способность удерживать водяной пар уменьшается. Когда достигается точка росы, часть влаги начинает конденсироваться в жидкую воду.
Доохладитель, сепаратор и воздушный ресивер могут удалить часть образовавшегося жидкого конденсата, однако они не обеспечивают необходимое осушение оставшегося водяного пара.
Именно поэтому системе требуется отдельный осушитель.
Что такое точка росы и почему она важна?
Точка росы — это температура, при которой при определенном давлении содержащийся в воздухе водяной пар достигает насыщения и начинает превращаться в жидкость.
Для системы сжатого воздуха особенно важна точка росы под давлением. Чем ниже ее значение, тем меньше влаги остается в воздухе и тем ниже риск образования конденсата при дальнейшем использовании.
Но максимально низкая точка росы нужна далеко не всегда. Правильная задача — обеспечить такую степень осушки, которая действительно требуется технологическому процессу.
Например, для стандартных рефрижераторных осушителей сжатого воздуха LINGYU предусмотрена точка росы под давлением +2…+10 °C. Для многих общепромышленных применений этого диапазона достаточно.
Если требуется значительно более сухой воздух, используются адсорбционные технологии.
Что происходит, если не удалять влагу?
Избыточная влажность может воздействовать сразу на несколько частей системы.
Коррозия трубопроводов и оборудования
Жидкая вода внутри воздушной сети способствует коррозии металлических поверхностей. Со временем продукты коррозии сами могут становиться дополнительным источником твердых загрязнений.
Проблемы с пневматическими компонентами
Влага может отрицательно влиять на клапаны, цилиндры, приводы и другие элементы пневматической системы. Особенно чувствительны к качеству воздуха приборы и автоматизированное оборудование.
Образование конденсата в удаленных участках сети
Даже если возле компрессора видимой воды нет, воздух может дополнительно охлаждаться в длинных трубопроводах. При достижении точки росы конденсат появляется уже ближе к потребителю.
Влияние на технологический процесс
В производствах, чувствительных к влажности и загрязнениям, вода в сжатом воздухе может влиять не только на оборудование, но и непосредственно на стабильность процесса и качество конечной продукции.
Риск замерзания
Если трубопроводы или конечное оборудование работают при низкой температуре, оставшаяся влага может конденсироваться и замерзать. Поэтому наружные сети и процессы с отрицательными температурами обычно предъявляют более строгие требования к точке росы.
Почему одного компрессора недостаточно?
Компрессор предназначен для повышения давления воздуха, а не для его глубокой осушки.
После компрессора система может включать доохладитель, сепаратор и ресивер. Эти компоненты помогают удалить уже сконденсировавшуюся жидкую воду, но значительная часть влаги остается в виде водяного пара.
Если такой воздух затем поступит в более холодный трубопровод или оборудование, дальнейшее снижение температуры может привести к повторной конденсации.
Осушитель решает именно эту задачу: он снижает точку росы воздуха до требуемого уровня перед его распределением по системе.
Как работает рефрижераторный осушитель?
Рефрижераторная технология основана на охлаждении сжатого воздуха.
Сначала горячий влажный воздух предварительно охлаждается. Затем он проходит через испаритель, где его температура дополнительно снижается. Водяной пар конденсируется, а образовавшаяся жидкость отделяется в системе сепарации и выводится автоматическим конденсатоотводчиком.
После удаления влаги холодный осушенный воздух повторно нагревается за счет теплообмена с входящим горячим потоком и поступает к потребителю.
Такой способ осушения подходит для многих стандартных производственных систем, где требуется контролировать образование конденсата, но нет необходимости получать глубоко отрицательную точку росы.
Когда нужен адсорбционный осушитель?
Если рабочий процесс требует существенно более низкой точки росы, применяется адсорбционный осушитель сжатого воздуха.
Вместо конденсации влаги путем охлаждения такая система использует адсорбент, который удерживает водяной пар на своей поверхности.
В зависимости от модели LINGYU используются активированный оксид алюминия или его комбинация с высокоэффективным молекулярным ситом.
Например, для некоторых безнагревных серий предусмотрена точка росы под давлением от −50 до −20 °C, а другие исполнения рассчитаны на значение ≤ −40 °C.
Это делает адсорбционное осушение подходящим для процессов, где стандартной точки росы рефрижераторного оборудования недостаточно.
Почему нельзя просто выбрать максимально сухой воздух?
Чем глубже осушение, тем более сложной может становиться система и тем больше внимания необходимо уделять ее энергопотреблению и эксплуатации.
Например, в безнагревном адсорбционном осушителе часть уже высушенного воздуха используется для регенерации адсорбента. Для соответствующих серий LINGYU средний расход воздуха на регенерацию составляет 8–14 %.
Поэтому выбирать адсорбционное оборудование только потому, что оно способно обеспечить более низкую точку росы, не всегда рационально.
Оптимальная система обеспечивает не максимально сухой, а достаточно сухой воздух для конкретного процесса.
Осушитель защищает оборудование
Одна из основных причин установки осушителя — снижение риска воздействия влаги на последующее оборудование.
Сухой воздух помогает защищать:
- трубопроводную сеть;
- пневматические цилиндры и приводы;
- клапаны;
- приборы управления;
- пневматический инструмент;
- производственные машины;
- конечное технологическое оборудование.
При этом осушитель необходимо правильно подобрать по производительности. Если фактический расход или температура воздуха превышают расчетные параметры, оборудование может не обеспечивать требуемую точку росы даже при отсутствии технической неисправности.
Осушитель не делает воздух полностью чистым
Важно отличать осушение от фильтрации.
Осушитель предназначен прежде всего для контроля влаги. В сжатом воздухе также могут присутствовать:
- жидкое масло;
- масляный пар и аэрозоли;
- пыль;
- твердые частицы;
- загрязнения из трубопроводов.
Поэтому для получения требуемого качества воздуха осушитель используется совместно с другими элементами подготовки. Для удаления твердых частиц и масляных загрязнений могут применяться прецизионные фильтры сжатого воздуха.
После адсорбционного осушителя фильтрация также может быть необходима для удаления возможных мелких частиц адсорбента.
Где сухой сжатый воздух особенно важен?
Требования к точке росы и чистоте различаются от отрасли к отрасли.
В электронике и точном производстве влажность и загрязнения могут влиять на чувствительные производственные операции и оборудование.
В пищевой промышленности сжатый воздух применяется в производстве, транспортировке и упаковке. Поэтому для производства продуктов питания и напитков конфигурация системы подготовки выбирается с учетом конкретной точки использования воздуха.
На фармацевтических предприятиях требования также определяются назначением сжатого воздуха и характером технологического процесса.
В машиностроении сухой воздух помогает обеспечить стабильную работу пневматического оборудования и автоматизированных систем.
В химических и нефтехимических процессах надежность подготовки воздуха особенно важна для оборудования, работающего непрерывно.
Как климат и температура влияют на необходимость осушения?
При проектировании системы важно учитывать не только влажность воздуха возле компрессора, но и самые холодные участки воздушной сети.
Например, сжатый воздух может быть достаточно сухим внутри теплого компрессорного помещения, но затем поступать через трубопровод в более холодный цех или наружную сеть. Если температура там станет ниже точки росы, вода снова начнет конденсироваться.
Поэтому для систем, которые эксплуатируются при низких температурах, может требоваться значительно более низкая точка росы.
Это одна из причин, по которой выбор между рефрижераторным и адсорбционным осушителем должен основываться на реальных условиях всей системы, а не только на температуре возле компрессора.
Как понять, какой осушитель нужен?
При подборе необходимо учитывать несколько взаимосвязанных параметров:
- требуемую точку росы под давлением;
- максимальный расход сжатого воздуха;
- рабочее давление;
- температуру воздуха на входе;
- температуру окружающей среды;
- минимальную температуру трубопроводной сети;
- допустимый перепад давления;
- характер нагрузки;
- требования к качеству воздуха;
- расход воздуха на регенерацию для адсорбционных систем.
Для многих рефрижераторных и адсорбционных серий LINGYU номинальное давление на входе составляет 0,7 МПа при допустимом диапазоне 0,6–1,0 МПа, однако температура воздуха и другие рабочие условия существенно отличаются в зависимости от технологии и конкретной модели.
Поэтому производительность компрессора сама по себе недостаточна для выбора осушителя.
Как выглядит полноценная система подготовки сжатого воздуха?
В зависимости от требований предприятия система может включать:
компрессор → ресивер → предварительную фильтрацию → осушитель → последующую фильтрацию → распределительную сеть.
Конкретная схема может отличаться.
Ресивер и сепарация помогают удалить жидкий конденсат, фильтры контролируют масло и твердые частицы, а осушитель снижает содержание водяного пара до требуемой точки росы.
Когда все эти компоненты подобраны и установлены в соответствии с реальными условиями эксплуатации, система способна стабильно обеспечивать требуемое качество сжатого воздуха.
Нужен ли осушитель каждой системе сжатого воздуха?
Необходимая степень осушки зависит от конечного применения, поэтому нельзя задавать одинаковую точку росы для всех предприятий.
Тем не менее там, где образование конденсата способно повредить оборудование или нарушить производственный процесс, контроль влаги необходим.
Для большинства промышленных объектов основной вопрос звучит не «нужен ли вообще осушитель», а какую точку росы необходимо обеспечить и какой способ осушения позволит сделать это наиболее рационально.
Для стандартных условий может быть достаточно рефрижераторной технологии. Для холодных сетей и процессов с более строгими требованиями к влажности может потребоваться адсорбционное осушение.
Заключение
Почему сжатому воздуху нужен осушитель? Потому что атмосферный воздух содержит водяной пар, который вместе с воздухом поступает в компрессор. После сжатия и последующего охлаждения эта влага может конденсироваться и распространяться по трубопроводной сети.
Осушитель снижает точку росы и тем самым уменьшает риск образования конденсата в последующем оборудовании.
Рефрижераторные осушители LINGYU с точкой росы под давлением +2…+10 °C подходят для многих стандартных промышленных задач. Если требуется более глубокая осушка, применяются адсорбционные технологии, способные обеспечить отрицательную точку росы.
При этом осушитель является только одной частью подготовки воздуха. Для контроля масла, твердых частиц и других загрязнений необходима соответствующая фильтрация.
Правильный выбор должен основываться на требуемой точке росы, расходе, давлении, температуре и реальных условиях эксплуатации всей воздушной сети. Такой подход помогает защитить оборудование и обеспечить стабильную работу промышленной системы сжатого воздуха.
