Фильтры для очистки сжатого воздуха

Сжатый воздух ─ один из наиболее широко используемых энергоносителей. Он служит для приведения в действие пневматических приводов и систем управления оборудования и инструментов, участвует в различных технологических процессах ─ реакциях окисления в химической промышленности, горении, сушке, очистке и окрашивании поверхностей.

Сжатый воздух находит применение в подавляющем большинстве отраслей экономики. Проще перечислить те, где его не используют. Причина востребованности сжатого воздуха ─ целый набор положительных качеств. В частности, хорошая транспортабельность, а также высокая удельная мощность при небольших габаритах приспособлений и инструментов, его использующих.

Сжатый воздух ─ не только экономически и технологически эффективный энергоноситель, но еще и безопасный. В некоторых случаях пневматический привод оказывается единственным, который допустимо использовать. Например, на предприятиях угледобывающей промышленности, опасных по газу и пыли, и ряде химических производств (изготовление взрывчатых веществ).

Но чтобы сжатый воздух полностью справлялся с возложенными на него обязанностями и как минимум не препятствовал, а еще лучше ─ способствовал максимально продолжительной безаварийной эксплуатации, задействованного от него оборудования, он должен быть соответствующим образом подготовлен. Иметь оптимальную температуру, быть сухим и, конечно, чистым. Современное оборудование, предъявляет не просто высокие, а очень высокие требования к качеству сжатого воздуха, в т. ч. к его чистоте.

Очистка сжатого воздуха, в значительной степени выполняемая с помощью фильтров, ─ одна из важнейших составных частей такой подготовки.

Насколько чистым должен быть сжатый воздух, устанавливают соответствующие нормативные документы. Но об этом ниже, а сначала о том, к чему может привести использование недостаточно чистого сжатого воздуха и от каких его загрязнений помогают избавиться фильтры очистки.

Загрязнения сжатого воздуха ─ их источники, виды и типы

Забираемый «с улицы» атмосферный воздух служит источником двух из трех основных загрязнителей сжатого воздуха ─ воды и пыли. Помимо этого он уже в производственных помещениях насыщается частичками резины, полимерных материалов, металлов, парами масел, кислот и щелочей.

Компрессоры, особенно поршневые, щедро снабжают сжатый воздух маслом (еще один основной загрязнитель) в виде паров и аэрозолей, а также продуктами износа своих механизмов.

Вклад стальных воздухопроводов выражается в частичках ржавчины, окалины и лакокрасочных материалов.

- вода

Вода, которую часто называют источником жизни, в сжатом воздухе всего лишь загрязнение, причем одно из самых вредных. Воду в виде паров содержит засасываемый компрессором атмосферный воздух. Количество воды в нем зависит от его относительной влажности и температуры. А в сжатом воздухе еще и от давления. Чем ниже температура и выше давление, тем меньше водяных паров способен содержать в себе один кубометр сжатого воздуха. Когда относительная влажность достигает ста процентов, избыточный пар начинает переходить в иное агрегатное состояние ─ жидкость, т. е. воду или конденсат.

Образование водяного конденсата ─ характерное явление при сжатии воздуха. Значение температуры, при которой охлаждаемый при постоянном давлении газ становится насыщенным, носит название точки росы.

В «ГОСТ 17433-80 (СТ СЭВ 1704-79) Промышленная чистота. Сжатый воздух. Классы загрязненности (с Изменением № 1)» установлено, что температура точки росы сжатого воздуха для классов 0, 1, 3, 5, 7, 9, 11 и 13 должна быть ниже минимальной рабочей температуры не менее чем на 10 К (10 ^OC). Это значит ─ меньше наименьшего из двух значений температур: минимальной температуры сжатого воздуха или минимальной температуры окружающей среды.

Для классов 2, 4, 6, 8, 10, 12 и 14 температура точки росы не регламентируется.

Точка росы может использоваться в качестве показателя степени очистки сжатого воздуха от водяных паров.

- твердые частицы

Содержащиеся в сжатом воздухе твердые загрязнения отличаются значительным «видовым» разнообразием. Отдельную группу составляют загрязнения металлического происхождения. Они ─ следствие механического износа деталей компрессора (металлическая пыль и стружка) или продукты коррозии металла, появляющиеся в результате воздействия на металлические поверхности влаги, щелочей, кислот. Содержание в сжатом воздухе окалины и ржавчины во многом определяется качеством изготовления и состоянием трубопроводов, составляя от нескольких до нескольких десятков миллиграмм на кубический метр воздуха.

Неорганические примеси ─ это большей частью пыль. Атмосферная пыль состоит из частичек SIO₂ и Al₂O₃.В одном кубическом метре чистого атмосферного воздуха их число может измеряться десятками миллионов, Что уж говорить о воздухе мегаполисов, концентрация пыли в котором составляет 50 мг/м³ и выше.

А есть еще пыль, «витающая» в производственных помещениях. Размеры ее частиц ─ от долей микрона до нескольких миллиметров, т. е отличаются в тысячи раз. Диапазон показателей концентрации и твердости также очень широк.

Загрязняющая воздух «органика» представлена и в атмосферном воздухе, и органической пылью производственного происхождения ─ частичками волокнистых материалов, резины, пластмасс, лакокрасочных материалов и т. д. Часть органической пыли ведет свою «родословную» от изнашиваемых уплотнений и шлангов компрессорного оборудования.

- масло

Масло, как в жидком состоянии, так и в виде масляных паров ─ в тех или иных количествах (при интенсивном износе поршневых колец поршневых компрессоров ─ в очень значительных количествах) неизбежно попадает в рабочую полость компрессора, а оттуда в сжатый воздух.

Помимо вреда, который оно наносит качеству готовой продукции, масло опасно тем, что его агрегация на стенках труб уменьшает их диаметр, способствует росту турбулентности воздушных потоков.

В разных технологических процессах требования к содержанию масла в сжатом воздухе заметно отличаются, а в целом ряде отраслей ─ фармацевтика, пищевое производство, изготовление электронных компонентов ─ оно категорически недопустимо. Насколько сжатыйвоздух будет загрязнен маслом, в значительной степени определяется конструкцией и техническим состоянием компрессора.

- газы

Еще один вид загрязнений сжатого воздуха ─ газообразные. Это газы, выделяющиеся при различных технологических процессах, продукты сгорания топлива и проч.

Почему необходимо очищать сжатый воздух

Процесс сжатия воздуха только усугубляет присутствие в нем загрязнений; их число в одном м³ увеличивается пропорционально изменению объема. Если атмосферный воздух сжать до давления 1,0 МПа, его объем уменьшится более чем в десять раз. При этом не менее чем в десять раз вырастет количество масла, твердых частиц и влаги в одном кубометре воздуха.

Кстати, заблуждение считать, что безмасляные компрессоры не требуют подготовки воздуха. Требуют. Всасываемый воздух может содержать (и фактически всегда содержит) немало вредных включений, число которых при его сжатии многократно умножается.

Какое воздействие и на что оказывают загрязнения, содержащиеся в сжатом воздухе?

Во-первых, они способствуют формированию абразивных сред. Твердые частицы соединяются с другими загрязнениями (повышенное давление этому только способствует) ─ маслом, влагой, ржавчиной. Следствием их «союза» становится интенсивный гидроабразивный износ, наносящий огромный вред пневматическим системам и устройствам. Повреждаются рабочие поверхности золотников, клапанов и мембран, ускоряется изнашивание трущихся деталей, возрастает риск их заклинивания. Чем выше твердость и больше размеры твердых частиц, тем износ сильнее.

При отрицательных температурах вода, скапливающаяся в пневматических линиях, приводит к уменьшению их проходного сечения вплоть до полной закупорки малых отверстий. Загрязнения усиливают процессы коррозии и разрушения резиновых уплотнений.

Во-вторых, пары масла, соединяясь с воздухом, могут становиться взрывоопасными, а смесь масла и пыли при определенных условиях приобретает способность к самовозгоранию.

В-третьих, содержащиеся в сжатом воздухе включения приводят к снижению качества, а в ряде случаев и 100-процентной безвозвратной потере готовой продукции. Например, не позволяют качественно выполнить окраску поверхностей методом распыления.

Исследования показали, что загрязнение из-за недостаточно эффективной работы фильтров лопаточного аппарата осевых компрессоров газотурбинных установок, используемых на компрессорных станциях, обслуживающих магистральные газопроводы, приводит к самым негативным последствиям. Существенно (на 5 и более процентов) снижается производительность и более чем на 10 % ─ полезная мощность компрессоров.

Недостаточная очистка сжатого воздуха ─ прямой путь к ускоренному износу пневматических устройств и систем, риск возрастания простоев и аварийных ситуаций. Как показывает статистика до 80 % их отказов напрямую связано с наличием загрязнений в сжатом воздухе. Поэтому приносящая долговременный экономический эффект эффективная очистка сжатого воздуха заслуживает повышенного внимания со стороны всех, кто использует пневматическое оборудование. Чем лучше очищен сжатый воздух, тем ниже затраты на техобслуживание использующих его технических устройств.

Нормативы и качество сжатого воздуха

Насколько глубокой должна быть очистка сжатого воздуха в первую очередь зависит от условий, решаемых с его помощью задач, а также конструкции и материалов пневматических устройств и систем, требований к их надежности и рядом других факторов.

Нормативный документ, о котором следует сказать в первую очередь, в этой статье уже упоминался,─ это ГОСТ 17433-80 (СТ СЭВ 1704-79), утвержденный Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам еще 30 декабря 1980 года. В нем установлены классы загрязненности по составу и содержанию посторонних примесей в сжатом воздухе, предназначенном для питания пневматических устройств и систем, работающих при давлении до 2,5 МПа.

Всего их пятнадцать ─ с нулевого по четырнадцатый. Классы определяются в зависимости от содержания посторонних примесей трех категорий ─ твердые частицы, вода и масло (двое последних в жидком состоянии). А для твердых частиц ─ еще и по максимальному размеру. Присутствие кислот и щелочей допускается только в виде следов.

Наиболее чистый сжатый воздух (нулевой и реже первый и второй классы) требуется при изготовлении и упаковке лекарственных препаратов, продуктов питания и напитков. Очень чистый воздух (0-3 классы загрязненности) необходим для воздушной смазки подшипников и направляющих станков, продувки деталей, в производстве электронной техники и приборостроении, а также для распыления красок при выполнении ответственных работ. Для пневмоинструментов, пневмодвигателей, пневмоцилиндров и пневмораспределителей в большинстве случаев удовлетворительным окажется сжатый воздух 5-10 классов загрязненности.

Еще один документ ─ международный стандарт AFNOR NF ISO 8573-1-2010 Compressed air - Part 1: contaminants and purity classes или в целом идентичный ему «ГОСТ Р ИСО 8573-1─2016. Сжатый воздух. Часть 1. Загрязнения и классы чистоты». В нем установлена раздельная классификация по каждому из трех показателей: размеру или содержанию твердых частиц (восемь классов), содержанию влаги (десять классов) и содержанию масла (пять классов). Классификация по загрязнению газами не предусмотрена.

По мнению многих специалистов созданный несколько десятилетий назад ГОСТ 17433-80 уже не в полной мере отвечает сегодняшним реалиям. Среди предъявляемых к нему претензий ─ чересчур «грубые» требования к концентрации масла и допущение присутствия в высших классах частиц размером 10-25 мкм, что не всегда приемлемо в современных технологических процессах.

Сегодня на рынке представлены различные устройства, обеспечивающие очистку сжатого воздуха. По-прежнему важнейшим инструментом для этого остаются фильтры. Пропускание сжатого воздуха через пористую перегородку ─ эффективный способ избавить его от твердых частиц, капель масла и влаги. Глубина очистки регулируется размерами пор.

Количество и комбинации фильтров в системах воздухоподготовки определяются требованиями к качеству сжатого воздуха и особенностями технологического процесса. Используются различные схемы ─ от стандартных «базовых», когда ограничиваются одним фильтром магистральным очистки сжатого воздуха, до намного более сложных, предусматривающих последовательную установку сразу нескольких. Например, фильтр тонкой очистки сжатого воздуха от твердых частиц, тонкой очистки от масла, убирающего запахи угольного фильтра.

От жидких загрязнений сжатый воздух очищают фильтры-влагомаслоотделители. Смачивающие поверхность фильтрующего материала (стекловолокно, войлок, бумага, металлическая стружка) частички жидкости укрупняются и собираются в специальном резервуаре. Таков принцип работы т. н. коалесцентных фильтров.

Фильтрующие материалы в зависимости от способа удерживания загрязняющих частиц разделяют на поверхностные (барьером на пути частиц служит поверхность материала) и объемные (частицы удерживаются его толщей).

Пример первых, ─ используемые в фильтрах предварительной очистки металлические сетки, а также бумага и ткани. Вторых ─ войлок, керамика и металлокерамика.

Применяемую для очистки сжатого воздуха фильтрующую бумагу гофрируют, а для придания прочности пропитывают синтетическими смолами. Фильтрующие металлокерамические элементы получают в результате спекания или прессования зернистых металлокерамических порошков. От их фракционного состава и размеров зерен зависит тонкость фильтрации.

Керамические фильтры изготовляют из обожженной огнеупорной глины.

Очищают сжатый воздух и с помощью волокнистых материалов. Подобной натуральному войлоку синтетики и самого войлока.

Воздушные фильтры для компрессоров изготавливает немало производителей, и разобраться в их разно- и многообразии ─ вариантах конструктивного исполнения, функциональных возможностях, оптимальных областях применения и т. д.─ не так просто.аботу тех, кто этим газом пользуется, максимально технологичной и экономически эффективной.

Только качественные и эффективные магистральные фильтры, использование которых позволит достичь требуемой чистоты сжатого воздуха, поставляет компания «БиТех» (https://bi-teh.ru/). В ее ассортименте фильтры для сжатого воздуха ─ высокотемпературные, с различными вариантами подключения и опциями (автоматический поплавковый сброс или электронный автоматический конденсата, наличие индикатора необходимости замены сменного картриджа, дифференциальный манометр), промышленные фильтры повышенного давления.

Фильтры для сжатого воздуха от компании «БиТех» помогают сделать один из самых распространенных и удобных энергоносителей ─ сжатый воздух еще более технологичным, сильным и безопасным.