Какие примеси сжатого воздуха создают опасность для оборудования и как от них избавиться?

Большой проблемой при использовании сжатого воздуха в промышленности являются загрязняющие вещества и повышенная влажность. Чтобы технологические процессы на вашем предприятии, в которых используется сжатый воздух, работали стабильно и бесперебойно, используемый сжатый воздух должен быть очищен от примесей и влаги. От этого напрямую зависит качество конечного продукта и количество брака.

В данной статье мы рассмотрим, какие загрязняющие вещества можно обнаружить в сжатом воздухе, чем они опасны, и какими способами их удаляют.

1Какие загрязняющие вещества можно найти в сжатом воздухе?

Сжатый воздух получают из окружающего нас атмосферного воздуха. 1 кубический метр атмосферной массы содержит, в среднем, до 140 миллионов частиц различных веществ, таких как:

• вода,
• аэрозольные частицы химических элементов,
• масла,
• микроорганизмы,
• пары кислот, щелочей, продуктов горения,
• твердые частицы (основная часть которых – это кварцевый песок, окись алюминия).

Классы загрязнения сжатого воздуха по ГОСТу:

Национальный стандарт РФ ГОСТ Р ИСО 8573-1-2016 «Сжатый воздух. Часть 1. Загрязнения и классы чистоты» определяет порядок классификации основных загрязнений в системах сжатого воздуха и порядок их учета по следующим параметрам:

• содержание масел в виде аэрозолей,
• влажность атмосферной массы,
• содержание твердых частиц, паров масла и органических растворителей,
• объем загрязнения газами,
• загрязнение жизнеспособными микроорганизмами,
• определение массовой концентрации твердых частиц,
• определение содержания воды в жидкой фазе.

Где применяется сжатый воздух и какой класс загрязнения допускается для разных видов оборудования:

Чтобы получить 1 м³ сжатого воздуха, компрессор должен отработать 11 кубометров исходного атмосферного воздуха при давлении 10 бар. При заборе воздушной массы применяются различные фильтры очистки воздуха. Но даже при их использовании около 80% всех примесей остается в сжатом воздухе, которые в дальнейшем будут контактировать с пневматическим оборудованием и конечным продуктом.

Что говорит ГОСТ. Согласно требованиям ГОСТа 17433-80 «Промышленная чистота. Сжатый воздух. Классы загрязненности (с Изменением N 1)», используемый в промышленности сжатый воздух по объему содержания в нем влаги, масла, твердых частиц подразделяется на классы (от 0 до 14). Классы допустимой загрязненности сжатого воздуха указываются в технических требованиях к пневматическому оборудованию, ниже приведена сжатая информация по этим классам.

2Откуда появляются загрязняющие вещества в сжатом воздухе?

Существует несколько источников появления загрязнений в сжатом воздухе:

1. Из отбираемого воздушного сырья,
2. Из пневматической системы,
3. Наличие влаги внутри пневмосети,
4. Из компрессора.

3Чем опасны загрязнения сжатого воздуха?

Рассмотрим подробнее – как примеси влияют на качество сжатого воздуха.

Влага

Водяной пар в сжатом воздухе может вызвать негативные последствия для оборудования и ухудшить качество выполняемых работ. Например, при выполнении аэрографических работ, распыления краски или литья полимеров, капельки влаги смешиваются с химическими веществами и окисляются. В результате данная смесь попадает на покрываемую поверхность, влага выступает поверх краски и образуется высокий процент брака. Кроме того, со временем в трубопроводах компрессора появляется коррозия, утечки, нарушается работа систем управления.

Масло

Объем масла в сжатом воздухе определяется:

1. конструкцией и типом компрессора,
2. рабочим состоянием оборудования,
3. его сроком выпуска.

Существует два типа конструкции компрессорного оборудования – устройства, работающие без смазки в камере сжатия, и машины, работающие со смазкой. Последний тип устройства использует масло непосредственно в процессе сжатия воздушной массы. Соответственно, часть грязного и перегретого компрессорного масла попадает в сжатый воздух.

Микроорганизмы

Микроорганизмы неизменно присутствуют в атмосферной массе. Более 80% объема всех включений приходится на частицы размером менее 2 микрон. Именно они легко проникают сквозь фильтры и распространяются по всей трубопроводной системе компрессора. Микроорганизмы, попадая внутрь оборудования, смешиваются с водой и другими веществами, размножаются и гибнут. Это приводит к появлению отложений на стенках компрессора и сбою в работе. Размеры живых микроорганизмов могут варьироваться от 0,04 мкм до 4 мкм, поэтому не всегда система фильтрации справляется с мельчайшими бактериями, грибками или вирусами.

Исследования показывают, что в системах сжатого воздуха с повышенной влажностью и температурном режиме выше +20С, рост микроорганизмов практически ничем не ограничен. Масляные пары, влага и другие загрязнители являются прекрасной питательной средой для бактерий.

Негативные последствия, возникающие в результате загрязнения сжатого воздуха:

• появление коррозии в узлах и на рабочих поверхностях,
• снижение срока эксплуатации машин,
• поломка и ухудшение рабочих параметров оборудования,
• увеличение производственных расходов на обслуживание и ремонт техники,
• появление брака,
• нарушение технологических процессов на предприятии,
• низкое качество работы автоматически снижает их стоимость и стоимость конечного продукта.

4Как удалить загрязняющие вещества из сжатого воздуха?

Существует несколько способов очистить сжатый воздух от влаги, масел и других загрязнителей.

1. Снижение уровня влаги с помощью охладителя

Для охлаждения сжатого воздуха на выходе из компрессора используют специальное оборудование – концевой охладитель. Помимо охлаждения воздушного потока, данный агрегат снижает уровень водяных паров. Многие производители включают охладитель сжатого воздуха в стандартную комплектацию к компрессорам. Непосредственно на предприятии охладитель устанавливают и используют сразу же после компрессорного оборудования.

Процесс очистки воздуха от воды посредством охладителя происходит следующим образом. Теплообменная установка охлаждает горячий воздух и отводит по трубопроводу появившийся конденсат. В зависимости от модели, концевой охладитель может быть воздушного или водяного типа, и снабжаться влагоотделителем с автоматическим сливом конденсата в воздушный ресивер.

2. Разделение конденсата и сжатого воздуха с помощью влагоотделителя

Современные компрессоры комплектуются концевым охладителем и влагоотделителем для отвода конденсата. Применение данных устройств позволяет значительно повысить качество осушаемого сжатого воздуха. При правильном подборе рабочих параметров эффективность данного оборудования может достигать 90%.

3. Удаление масла через фильтры

Очистка сжатого воздуха от масляных паров выполняется с помощью системы фильтрации. Эффективность работы фильтров напрямую зависит от объема водяных паров, концентрации масел в поступающем воздухе и температурный режим рабочих процессов.

Производители фильтров в технической документации указывают рабочие параметры, привязанные к определенной температуре (21°C в большинстве случаев). Данный температурный режим выбран не случайно, так как он является наиболее приближенным к температуре воздуха на выходе после компрессора воздушного типа охлаждения. Также, в работе следует учитывать климатические и сезонные изменения, которые могут вызвать колебания температуры и повлиять на качество очищения воздуха от масел через современные фильтры.

5Виды фильтров для удаления масла из сжатого воздуха:

• Волоконные фильтры - удаление масла в виде аэрозолей или капель. Система очистки, состоящая из волоконного и предварительного фильтра, снижает объем масла в сжатом воздухе до 0,01мг/м3.
• Масляные фильтры – малоэффективны для удаления масла из воздуха при повышенной влажности.
• Фильтры с активированным углем – удаление масляных паров из воздуха до 0,003 мг/м3.
• Стерильные фильтры - малоэффективны для удаления масла из воздуха при повышенной влажности.

Фильтры с углем

Существует два типа угольных фильтров, система очистки которых основана на поглощении жиров и масел – фильтры с напылением из угля и фильтры с насыпным активированным углем. Первый вариант содержит небольшое количество угольной пыли, содержащейся на внутренних поверхностях системы очистки. Диапазон рабочей температуры составляет до 20 °C, способность поглощать масляные пары – до 10-20% собственного веса. За счет этого фильтр с напылением активированного угля имеет небольшой срок эксплуатации.

Посмотреть

Фильтр ультратонкой очистки QDT - фильтры для сжатого воздуха с активированным углем

Высокоэффективный фильтр с активированным углем удаляет из системы сжатого воздуха пары масла и запахи. В фильтре QDT используется активированный уголь с высокой адсорбционной способностью. За счет этого вы получаете гарантированно чистый воздух в течение всего срока службы. Межсервисный интервал — один год или 4 000 часов работы, в зависимости от того, что наступит раньше.

По сравнению с традиционными фильтрующими конструкциями фильтр QDT необычайно компактен. Дополнительный масляный индикатор проверяет наличие масла на выходе, обеспечивая постоянный контроль чистоты воздуха. Траектория движения воздуха внутри колонны оптимизирована, что позволяет уменьшить расход электроэнергии в среднем на 65%.

В системе фильтрации, где используется насыпной активированный уголь, сорбционная активность гораздо выше. Такой фильтр эффективно очищает сжатый воздух при более высоких температурах и имеет длительный срок эксплуатации.

Длительность работы угольного фильтра напрямую зависит от температуры сжатого воздуха. По мере ее увеличения, объем масляных паров также увеличивается. Чтобы эффективно их улавливать угольные фильтры должны быть рассчитаны на создание минимально возможного падения давления и содержать достаточное количество углерода. Для получения наилучшего очищающего результата, фильтры следует устанавливать как можно ближе к потребителю, а также использовать вместе с другими видами фильтров.

Отделение масла от воды

В процессе сжатия воздуха мельчайшие масляные капли в конденсационной трубке, концевом охладителе или сепараторе частично отделяются и отводятся вместе с конденсатом. Такая эмульсия имеет название – отработанное масло. С экологической точки зрения данную смесь нельзя сливать непосредственно в землю, водоемы или канализацию. Согласно требованиям экологических нормативов отработанные масла подлежат утилизации, которая представляет собой дорогостоящий и длительный по времени процесс.

Простое и экономически обоснованное решение проблемы утилизации отработанного масла заключается в установке специального оборудования – масловлагоотделителя, принцип работы которого основан на разделении масла от влаги. Полученную чистую дренажную воду можно использовать для технических нужд предприятия.

Посмотреть

Блок очистки конденсата (масловлагоотделитель) Atlas Copco OSC DIBT

В многоступенчатом процессе сепарации применяются как олеофильные (масловпитывающие) плавающие фильтры, так и фильтрующие пакеты с активированным углем, что обеспечивает высокую производительность, длительный срок эксплуатации и надежность.

Конденсат после очищения содержит так мало масла, что его можно слить без вреда для окружающей среды, не нарушая при этом даже строгие экологические требования.

Очистка сжатого воздуха для медицины и пищевой промышленности

Качественный сухой сжатый воздух имеет большое значение для производства продуктов питания и использования в медицинских целях. Обычный атмосферный воздух не соответствует тем показателям качества, которые необходимы для ухода за больными или управления оборудования. Поэтому используемый воздух должен проходить несколько этапов очистки и осушения.

Для получения сжатого воздуха с требуемыми параметрами используют водоотделитель и коалесцирующие фильтры, которые эффективно удерживают масляные пары, твердые частицы, влагу. После этого, сжатый воздух поступает в адсорбционный осушитель с холодной регенерацией, где точка росы снижается до температуры -40 °C, необходимой для применения в медицинских целях.

Посмотреть

КОАЛЕСЦЕНТНЫЙ ФИЛЬТР / МАСЛЯНЫЙ / С КАРТРИДЖЕМ UD+

Магистральные фильтры UD+ с технологией «два в одном» снижают энергопотребление на 40%. Лучшие показатели чистоты воздуха в своем классе. UD+ снижает потери давления на 40%, что на 40% повышает энергоэффективность по сравнению с классической комбинацией магистральных фильтров. Благодаря использованию технологии «два-в-одном» эти фильтры занимают меньше места и их проще устанавливать. Подходят для эксплуатации в условиях дефицита пространства.

Благодаря конструкции фильтрующего элемента фильтра UD+, вы получите такое же высокое качество воздуха, как при использовании двух стандартных магистральных фильтров. Технология фильтрации Nautilus гарантирует отсутствие трещин в фильтрующем элементе, так как он расположен вокруг фильтра. Магистральные фильтры UD+ эффективно снижают содержание масляных аэрозолей, пыли и капель влаги в потоке сжатого воздуха за счет двух этапов фильтрации (DD+ и PD+), объединенных в один.

На следующей стадий очищения воздушный поток проходит дополнительную фильтрацию через фильтр с активированным углем, который снижает количество масел, оксидов серы и азота до безопасного уровня, а катализатор превращает избыточные концентрации окиси углерода в двуокись углерода. Конечный этап очистки позволяет удалить пылевые частицы, попавшие из осушителя.