Системы подготовки воздуха
Воздух после компрессора, как поршневого, так и винтового, вообще говоря, непригоден для непосредственного использования. Он содержит некоторое количество пыли, влаги, компрессорного масла т.д. Все эти факторы весьма негативно влияют на ресурс пневмооборудования, могут привести к порче продукта при непосредственной подаче в него сжатого воздуха. Известно, что подавляющее большинство отказов пневмооборудования происходит как раз по причине недостаточной чистоты воздуха. В соответствии с общепринятой классификацией существует 15 классов загрязненности воздуха.
Загрязнения попадают в сжатый воздух из 3-х основных источников. Этими источниками являются: атмосфера, сам компрессор и трубопроводы. В 1 м³ городского воздуха содержится около 140 млн. пылевых частиц. Из них 80% составляют частицы размером менее 2 микрон, которые не задерживаются фильтрами на всасывании. Кроме твердых частиц в атмосфере содержатся пары углеводородов (до 0,05-0,5 мг/н м³), несгоревших топлив до 0,5 мг/н м³, масел, микроорганизмы до 3850 шт/н м³, бактерии, грибки, котельная пыль и сажа до 10 мг/н м³, влага до 10-11 мг/н м³ и т.п.
Как правило, в паспорте на оборудование указывается необходимый класс загрязненности, либо требования по чистоте воздуха приводятся в какой-либо другой форме. В авторемонте воздух применяется для привода пневмоинструмента и пневмооборудования, покрасочных работ, подкачки шин.
Требования по содержанию пыли – на уровне 1-5 класса, содержание влаги в капельном виде не допускается, поэтому 3-5 класс. Содержание масла в сжатом воздухе для пневмоинструмента не имеет решающего значения, однако для покраски и подкачки шин это весьма важно, поскольку даже небольшое количество масла может привести к весьма неприятным последствиям.
Теперь рассмотрим способы обеспечения необходимого качества воздуха. Существует достаточно много схем подготовки. Мы рассмотрим два наиболее общих варианта.
Подготовка воздуха с холодильной осушкой
Вначале воздух подается в ресивер, где происходит частичное охлаждение воздуха и отделение некоторого количества влаги и масла за счет изменения скоростей потока и конденсации. Из ресивера воздух поступает в сепаратор, где за счет закрутки потока (изменение скорости и направления потока, использование центробежной силы) происходит отбой крупных капель масла и воды.
Правильный выбор сепаратора весьма важен, поскольку при недоразмереннном сепараторе он будет создавать значительное газодинамическое сопротивление при пониженной эффективности, а при переразмеренном не будут обеспечиваться скорости потока, необходимые для эффективного влагоотделения.
Затем воздух последовательно проходит через пылевые фильтры с тонкостью фильтрации 3 мкм и 1 мкм, предназначенные для очистки воздуха от пыли. Наличие данных фильтров весьма важно не только для обеспечения необходимой чистоты воздуха, но и для того, чтобы защитить внутренние полости холодильного осушителя от загрязнения, поскольку очистка данных поверхностей – весьма трудоемкое занятие.
Уже упомянутый холодильный осушитель, устанавливаемый за пылевыми фильтрами, представляет собой фреоновый холодильный контур, в котором происходит теплообмен между хладагентом и теплым воздухом, поступающим в аппарат. В результате воздух охлаждается до температуры порядка +3°С (ниже нельзя из-за опасности обмерзания), излишки влаги выпадают в конденсат. Эта температура, при которой воздух при данном давлении имеет влажность 100%, называется «точка росы».
При использовании винтовых компрессоров с небольшим содержанием масла в сжатом воздухе после холодильного осушителя воздух уже может применяться для привода различного пневмооборудования, пневматического инструмента (гайковертов, дрелей, домкратов и т.д.). В случае с поршневыми компрессорами содержание масла достаточно велико, поэтому требуется установка адсорбционного маслоотделяющего фильтра. Этот фильтр обеспечивает тонкость фильтрации 0,01 мкм, остаточное содержание масла при этом порядка 0,01 мг/ м³. Такой воздух пригоден уже и для покраски.
Если же требования к чистоте воздуха особенно жесткие, после адсорбционного фильтра устанавливается фильтр с активированным углем, который предназначен для удаления паров масла и запахов. Обязательно выполняется байпасная линия, которая позволяет отключать линию подготовки воздуха при необходимости выполнения на ней каких-либо работ. Качество воздуха, обеспечиваемое такой системой подготовки воздуха, достаточно практически для всех областей применения в авторемонтном бизнесе.
Однако возможны ситуации, когда его будет недостаточно. К примеру, если трубопровод сжатого воздуха частично проходит по улице, возможно охлаждение воздуха до температур ниже +3°С, выпадение водяного конденсата и обмерзание трубопровода. В этом случае холодильный осушитель уже не применим.
Подготовка воздуха с адсорбционной осушкой
Воздух, как и в случае с холодильной осушкой, последовательно проходит ресивер, влагоотделитель, пылевые фильтры. Здесь начинаются отличия. Маслоотделяющий фильтр устанавливается сразу после пылевых фильтров. Это связано с тем, что попадание масла в адсорбционный осушитель приводит к замасливанию адсорбента и выходу из строя осушителя. Далее устанавливается собственно сам адсорбционный осушитель. Воздух, проходя через адсорбент, находящийся внутри осушителя, отдает влагу.
Таким образом, обеспечивается точка росы -25…-40°С. За адсорбционным осушителем мы рекомендуем установить еще один пылевой фильтр. Дело в том, что адсорбент в осушителе «пылит», т.е. дает мелкую пыль, которая загрязняет воздух. Эту пыль необходимо вывести. За пылевым фильтром устанавливается фильтр с активированным углем. Иногда его также устанавливают после фильтра перед осушкой. Также как в случае с холодильной осушкой, выполняется байпасная линия.
Весь набор оборудования размещается обычно как можно ближе к компрессорам, но возможны ситуации, когда часть системы необходимо устанавливать непосредственно перед потребителем. Итак, мы рассмотрели два варианта системы подготовки воздуха с наиболее общим набором элементов. В данные схемы могут вноситься определенные изменения, некоторые элементы могут исключаться из системы.
Возможны ситуации, когда высокая степень очистки требуется только для небольшой части общего расхода воздуха, остальным же потребителям достаточно более низкого класса – в таких случаях поток может разделяться на ручьи с различной степенью очистки. Понятно, что в каждой конкретной ситуации система подготовки проектируется с учетом всех особенностей потребителей сжатого воздуха, их месторасположения, режимов работы и т.д.
