Статья. Влияние качества сжатого воздуха на работу пневматического оборудования и его планирование для конкретных применений
В промышленности сжатый воздух является вторым по широте использования энергоносителем (после электроэнергии) и применяется в самых разных отраслях производства. Диапазон применений сжатого воздуха простирается от общепромышленного воздуха без каких-либо специфических требований к качеству, до абсолютно сухого, не содержащего масла и стерильного сжатого воздуха для фармацевтической и пищевой промышленности. Такой разброс требований означает, что очень важна специальная подготовка сжатого воздуха, в точности соответствующая требованиям конкретного применения.
Воздух, всасываемый компрессором, может содержать до 180 миллионов частиц пыли на 1 м3, имеет влажность от 50% до 80%, и содержит от 0,01 до 0,03 мг/м3 масла в виде несгоревших углеводородов. Кроме того, в атмосфере содержатся пары масел, микроорганизмы до 3850 шт/нм3, бактерии, грибки, котельная пыль и сажа до 10 мг/нм3, влага до 10-11 мг/нм3 и т.п.
При сжатии, например, до 10 бар, концентрация загрязняющих примесей возрастает в 11 раз, т.е. в 1 м3 сжатого воздуха будет содержаться порядка 2 миллиардов частиц пыли.
Атмосферная влага, всасываемая компрессором, способна вызывать коррозию в трубопроводах, уплотнениях и арматуре, что на 30-40% увеличивает расход сжатого воздуха.
Количество влаги, всасываемой компрессорной установкой, достигает значительных величин. Например, при относительной влажности 70% и температуре всасывания 32°С в компрессоре производительностью 14 м3/мин и давлением 8 бар (изб.) за 8-часовую смену выделяется более 160 л конденсата.
Появление сконденсировавшейся капельной влаги в сжатом воздухе вызывает очень серьёзные эксплуатационные проблемы:
смытие защитной масляной пленки на пневмоинструментах и механизмах;
коррозию металлов и образование ржавчины в воздухопроводах;
повышенные износы и увеличение стоимости техобслуживания пневмоинструмента;
нарушения работы пневматических вентилей и пневмоцилиндров (прилипание, заедание и т.п.);
нарушения работы КИП и повышение стоимости их технического обслуживания;
ухудшение качества лакокрасочных составов при пневматической покраске (искажение цвета, ухудшение сцепления с поверхностью, поверхностные дефекты и т.п.);
коррозию изделий, подвергнутых пескоструйной обработке с применением влажного воздуха;
обмерзание и забивание трубопроводов, арматуры и приборов льдом в холодную погоду;
образование дополнительного конденсата или льда на выходе влажного воздуха при внезапном его расширении;
потеря эффективности электронных приборов (электронных датчиков, реле, преобразователей частоты, записывающих приборов и т.п.);
ухудшение качества выпускаемой продукции в ряде отраслей промышленности (фармацевтика, химия и т.п.);
ухудшение качества бумаги в полиграфии в случае попадания влаги (прилипание, промокание и т.п.);
ухудшение качества пищевых продуктов и напитков благодаря искажениям исходных пропорций в составах (производство хлебобулочных изделий, ликеров и т.п.);
ухудшение качества цемента и других материалов при пневмотранспорте с использованием влажного воздуха;
образование высокоагрессивных кислот при пневматической разгрузке цистерн с жидким хлором и другими аналогичными продуктами, если разгрузка осуществляется влажным воздухом;
повреждения оборудования при испытаниях их в аэродинамических трубах, в которых удары капель жидкости при сверхвысоких скоростях равносильны обстрелу автоматными пулями.
Влажность воздуха может быть выражена через показатели относительной (%) и абсолютной (г/нм3) влажности, а также температуры точки росы. Относительная влажность воздуха определяется как отношение массы водяного пара в воздухе к массе водяного пара в воздухе в насыщенном состоянии при данной температуре. Воздух может содержать в себе влагу в виде пара тем больше, чем больше его температура. Однако с ростом давления эта способность воздуха уменьшается.
Температура точки росы - это температура, при которой влага , содержащаяся в воздухе, начинает выделяться в виде конденсата при его охлаждении при определенном постоянном давлении, а воздух становится насыщенным.
В зависимости от конкретного применения сжатый воздух подлежит тем или иным видам подготовки.
Стандарт DIN ISO 8573-1 устанавливает 6 классов чистоты воздуха и соответствующее каждому классу предельно допустимое содержание различных видов примесей.
Примеси и классы чистоты воздуха в соответствии с DIN ISO 8573-1:
Класс чистоты |
Максимальное содержание масла |
Частицы твердых включений |
Максимальная температура точки росы под давлением |
|
максимальный размер |
максимальное содержание |
|||
мг/м3 |
мкм |
мг/м3 |
oC |
|
1 |
0,01 |
0,1 |
0,1 |
минус 70 |
2 |
0,1 |
1 |
1 |
минус 40 |
3 |
1 |
5 |
5 |
минус 20 |
4 |
5 |
15 |
8 |
3 |
5 |
25 |
40 |
10 |
7 |
6 |
- |
- |
- |
10 |
По ГОСТ 17433-80 регламентируется: размер твердых частиц (d,мкм), содержание посторонних частиц (С) и капельных фракций масла (Oil) и воды (W), измеряемое в мг/м3, точка росы водяного пара:
Класс |
D, мкм |
С, мг/м3 |
Oil , мг/м3 |
W, мг/м3 |
Класс |
D, мкм |
C, мг/м3 |
Oil, мг/м3 |
W, мг/м3 |
0 |
0,5 |
0,001 |
0 |
0 |
. |
. |
. |
. |
. |
1 |
5 |
1 |
0 |
0 |
2 |
5 |
1 |
500 |
0 |
3 |
10 |
2 |
0 |
0 |
4 |
10 |
2 |
800 |
16 |
5 |
25 |
2 |
0 |
0 |
6 |
25 |
2 |
800 |
16 |
7 |
40 |
4 |
0 |
0 |
8 |
40 |
4 |
800 |
16 |
9 |
80 |
4 |
0 |
0 |
10 |
80 |
4 |
800 |
16 |
11 |
* |
12,5 |
0 |
0 |
12 |
* |
12,5 |
3200 |
25 |
13 |
* |
25 |
0 |
0 |
14 |
* |
25 |
10000 |
100 |
Для классов 0, 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13 точка росы водяного пара – ниже минимальной рабочей температуры не менее чем на 10 К |
Для классов 2,4,6,8,10,12,14 точка росы водяного пара не регламентируется. |
||||||||
*- значение данного параметра не регламентируется. |
|||||||||
При планировании подготовки сжатого воздуха для вашего конкретного применения и выборе необходимого оборудования следует руководствоваться либо заданными предельно допустимыми значениями содержания примесей, либо, при отсутствии таких данных, следует соотнести ваше применение одному из содержащихся в приведенной ниже таблице и выбрать рекомендованный набор оборудования компании BOGE. Классификация оборудования для подготовки сжатого воздуха приведена согласно классификации BOGE Kompressoren (Германия). При этом предполагается, что для производства сжатого воздуха используются винтовые или поршневые компрессоры компании BOGE.
Возможные способы подготовки сжатого воздуха в зависимости от вида применения:
Применение сжатого воздуха |
Класс чистоты сжатого воздуха в соответствии с DIN ISO 8573-1 |
Циклон |
Фильтр грубой очистки |
Охлажда |
Микро- |
Мембран |
Адсорб |
Фильтр грубой очистки |
Фильтр на основе активиро |
Адсорбер на основе активиро |
|||
Масло |
Пыль |
Влага |
|||||||||||
Общепромыш- ленный воздух. Воздух для выдувания. |
- |
- |
- |
||||||||||
Пескоструйная очистка. Простые покрасочные работы. |
- |
3 |
- |
| |
|||||||||
Воздух для транспорти- рования. Общезаводской воздух. Высококачест- венная пескоструйная очистка. Простое распыление красок. |
5 |
3 |
4 |
| |
| |
||||||||
Пневматический инструмент. Пневматические системы регулирования. Распыление красок. Кондициониро- вание. Измерительные и регулирующие системы. |
1 |
1 |
4 |
| |
| |
| |
| |
||||||
Стоматологи- ческая лаборатория. Фотографическая лаборатория. |
1 |
1 |
4 |
| |
| |
| |
| |
||||||
Пневматические системы регулирования. Измерительное оборудование. Пневматика. Высококачест- венное распыление красок. Конечная обработка поверхностей. Воздух для дыхания. |
1 |
1 |
1-3 |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|||
| |
| |
| |
| |
| |
| |
||||||||
Медицинское оборудование. Воздух для дыхания. Высококачест- венный воздух для транспорти- рования. Пищевая промышлен- ность. |
1 |
1 |
3-4 |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
||||
| |
| |
| |
| |
| |
| |
||||||||
Пивоваренное производство. Производство молочных продуктов. Фармацевти- ческая промышлен- ность. |
1 |
1 |
1-3 |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|||
| |
| |
| |
| |
| |
| |
||||||||