Магистральные фильтры для очистки сжатого воздуха

Магистральные фильтры

Сначала немного «воды»

Магистральные фильтры ─ это фильтры, встроенные в магистраль, и служащие для очистки транспортируемых по ней сред. В частности их широко используют в системах водоснабжения ─ магистральный фильтр для воды или проточные фильтры магистральные. Купить магистральный фильтр для очистки воды, ─ значит, повысить ее качество: обеспечить чистоту, улучшить вкус, сделать мягче. А, кроме того, увеличить срок службы постоянно контактирующего с водой сантехнического оборудования. Сегодня фильтр для воды проточный магистральный ─ принадлежность не только систем автономного водоснабжения, ─ такие фильтры все чаще устанавливают в многоквартирных домах с централизованными инженерными системами.

Купить фильтр магистральный требуется и во многих иных ситуациях ─ топливный фильтр, масляный фильтр и т. д.

Но в этой статье речь не о них, ─ ее главный герой ─ магистральный фильтр для очистки сжатого воздуха. Еще говорят магистральный фильтр для компрессора. Также употребляется термин «магистральный промышленный фильтр». Относительно последнего напомним, что в соответствии с «ГОСТ 25199-82 (СТ СЭВ 2145-80) Оборудование пылеулавливающее. Термины и определения» промышленный фильтр ─ это «сухой механический пылеуловитель, предназначенный для очистки запыленного газа, в котором чередуются фильтровальный и регенеративный циклы».

Устройства для очистки сжатого воздуха

Необходимость очистных устройств и фильтров в т. ч. на трубопроводах пневматических сетей обусловлена тем, что даже очищенный на компрессорной станции воздух по мере продвижения по магистрали к потребителю накапливает загрязнения. Это происходит как по «вине» самих труб-воздуховодов ─ ржавчина, окалина, фрагменты лакокрасочных материалов, так и в результате вызванной снижением температуры конденсации водяных и масляных паров, что приводит к увеличению содержания в сжатом воздухе влаги и масла в жидкой фазе.

В зависимости от назначения и принципа работы, устанавливаемые в системах подготовки сжатого воздуха устройства для его очистки, можно разделить на несколько основных типов:

  • осушители, очищающие от водяных и масляных паров;
  • влагоотделители, удаляющие масло и воду в жидкой фазе;
  • фильтры, служащие для очистки от твердых загрязнений;
  • фильтры-влагоотделители (также говорят фильтры-влагомаслоотделители) ─ комбинация фильтра и влагоотделителя.

Пример влагоотделителя ─ циклонный сепаратор, в котором для удаления капельной влаги используется центробежная сила. В магистральных трубопроводах большой протяженности может потребоваться установка нескольких влагоотделителей, поскольку в процессе движения по ним сжатый воздух, охлаждаясь, выделяет большое количество жидкости.

Существуют различные типы осушителей ─ адсорбционные, мембранные, рефрижераторные. Их использование часто оказывается необходимым, поскольку после того как циклонный сепаратор вытеснил капельную влагу из сжатого воздуха, она остается в нем в виде водяных паров. Но при охлаждении часть паров превращается в конденсат, способствующий коррозии и ускоренному износу оборудования.

Магистральные фильтры – важнейшая составная часть систем подготовки сжатого воздуха. И не только воздуха, но и других газов (например, фильтры сжатого природного газа).

Фильтры-влагомаслоотделители используют для очистки (фильтрации) сжатого воздуха от загрязнений ─ твердых частиц, масла (например, оставшейся после сепаратора масляной эмульсии) и сконденсированной влаги.

Фильтры ─ грубые и тонкие и их место в пневматических системах

Степень очистки зависит от группы и класса фильтра. (В зависимости от эффективности фильтры подразделяются на группы и классы). Их выбор определяется требованиями к чистоте сжатого воздуха, которые в свою очередь продиктованы условиями решаемых с его помощью задач.

Согласно действующему «ГОСТ Р ИСО 8573-1-2016 Сжатый воздух. Часть 1. Загрязнения и классы чистоты» на классы чистоты делят и сжатый воздух:

  • классы чистоты сжатого воздуха по частицам определяются, исходя из их предельно допустимого количества в 1 м3 в зависимости от размеров частиц;
  • классы чистоты по влажности и содержанию воды в жидкой фазе ─ температурой точки росы, °C;
  • классы чистоты по содержанию масел ─ общей концентрацией масел в фазах аэрозолей, жидкости и паров в мг/м3.

Многие компании-производители магистральных фильтров для очистки сжатого воздуха используют собственные системы их классификации, подходы к формированию которых, принципиальных отличий не имеют. Все они опираются на международные нормативные документы, разница ─ только в цифрах, названиях групп и индексах серий.

Для различных по эффективности фильтров используют наименования: фильтры предварительной (грубой) очистки, фильтры основной очистки (фильтры средней очистки), фильтры тонкой очистки, микрофильтры, фильтры, удаляющие пары и запахи. Или фильтры первой, второй, третьей, реже четвертой ступени.

Задерживающие крупные частицы фильтры грубой очистки устанавливают после компрессоров, ресиверов, охладителей, циклонных сепараторов, на выходе из протяженных магистралей, перед рефрижераторными осушителями.

Установка фильтра на входе осушителя означает подачу более чистого сжатого воздуха, что сделает работу этого устройства более эффективной. Охладитель необходим, поскольку, если пропускать через магистральный фильтр неохлажденный воздух, находящиеся в парообразном состоянии влага и масло беспрепятственно его минуют, и уже за ним по мере охлаждения перейдут в загрязняющую сжатый воздух жидкую фазу.

Если фильтра предварительной очистки недостаточно, после него устанавливают фильтр основной очистки. Фильтр тонкой очистки сжатого воздуха размещают после рефрижераторного осушителя и как предварительный фильтр перед микрофильтром, который задерживает остатки микрочастиц крупностью в сотые доли мкм.

Конструкция и принцип работы фильтров сжатого воздуха

Очищать сжатый воздух от твердых включений можно двумя основными способами, ─ пропуская его через пористую перегородку (фильтрование) или полагаясь на силы инерции и гравитационное поле. Если для крупных частиц второй вариант достаточно эффективен, то для мелких частичек вне конкуренции использование фильтров.

Принципиальная конструкция магистрального фильтра для очистки сжатого воздуха достаточно проста. Его обязательные составные части ─ корпус, крышка, фильтрующий элемент (фильтрующий патрон, фильтрующий картридж). Дополнительно фильтры могут комплектоваться манометром дифференциального давления (дифманометр-индикатор), редуктором, конденсатоотводчиком и целым рядом дополнительных устройств и аксессуаров, призванных обеспечивать максимально эффективную эксплуатацию фильтров и удобный монтаж. Но об этом чуть ниже.

Фильтры для очистки сжатого воздуха могут быть одно-, двух, и трехступенчатыми. Пример трехступенчатого ─ три последовательно объединенных фильтра: первый улавливает частички размером 5 мкм, второй ─ 0,3 мкм, третий ─ 0,01 мкм.

Корпус магистрального фильтра может быть сделан из ударопрочной пластмассы или стеклопластика. Преимущества этих материалов ─ малая масса и невосприимчивость к коррозии, недостаток ─ невысокая механическая прочность. Поэтому корпуса фильтров сжатого воздуха изготавливают преимущественно из металла ─ алюминия, в т. ч. анодированного и стали, в т. ч. легированной. Прочность корпуса ─ обязательное условие, если речь идет о фильтрах высокого давления, рассчитанных не на «стандартные» 16 или 20 бар, а на 50, 100, 250, 400 бар.

Корпус из нержавеющей стали нужен для фильтров, подверженных высоким коррозионным нагрузкам. В них из «нержавейки» помимо него могут быть изготовлены и фильтроэлементы ─ сетка из нержавеющей стали и фильтр на основе спеченной нержавеющей стали.

Защита корпуса от коррозии ─ залог надежности фильтра. Ее обеспечивают в т. ч., хромированием внутри (от 0,2 и более грамм хрома на м² поверхности) и эпоксидным покрытием наружной поверхности. Это позволяет при соблюдении параметров эксплуатации, установленных изготовителем, использовать такой фильтр на протяжении десяти, пятнадцати и более лет.

Производители фильтров для очистки сжатого воздуха разрабатывают и внедряют конструктивные решения, призванные, сделать работу выпускаемого ими оборудования, максимально эффективной. Важнейший аспект ─ управление воздушным потоком на входе и выходе фильтра. Он (поток) должен быть равномерным, чтобы на все участки фильтрующей поверхности оказывалось одинаковая нагрузка, и исключалось неравномерное распределение воздуха в фильтрующей среде. Крайне нежелательными явлениями являются турбулентность (и ее прямое следствие ─ понижение давления), а также наличие «мертвых» зон. Появлению турбулентности способствуют резкие изменения направления потока (например, на угол 90 O) и наличие острых кромок. А препятствуют направляющие воздушный поток пластины с закругленными плавными формами и сглаженными углами. Эффективные решения ─ впускное отверстие в форме конуса и расположенные на верхней крышке стабилизаторы на выходе фильтра.

Фильтрующие материалы

От фильтрующего материала в значительной степени зависит эффективность фильтра. Для очистки сжатого воздуха используют как, задерживающие загрязнения на своей поверхности (поверхностные), так и всей толщей фильтрующего слоя (объемные). «Классический» пример первых ─ сетки из стали, бронзы, латуни, ткани, бумага. Вторых ─ металлокерамические и керамические фильтры.

Один из способов повысить эффективность работы фильтра с поверхностным фильтрующим элементом ─ увеличить площадь фильтрующей поверхности. Это также поможет уменьшить дифференциальное давление и обеспечить более длительный срок службы фильтрующей вставки. В несколько раз умножает площадь плиссирование фильтрующего материала, т. е. его сворачивание «в гармошку».

Металлокерамические фильтры получают спеканием или прессованием порошков из фосфористой меди, оловянистой бронзы, нержавеющей стали. Для изготовления керамических фильтров (они не так прочны, как металлокерамические) используют шамот (огнеупорную глину). Керамические фильтрующие элементы обладают хорошей устойчивостью к влаге.

Используют волокнистые материалы ─ неорганические и органические. Тонкость фильтрации войлока и фетра 15-20 мкм. Применяемые в фильтрах сжатого воздуха акриловое волокно и целлюлоза более «чувствительны» к размеру частиц ─ 1-3 мкм. Еще более мелкие элементы ─ 0,1-0,01 мкм ─ способны изымать из потока сжатого воздуха боросиликатное микроволокно и гопкалит (смесь окислов металлов, содержит двуокись марганца, окислы алюминия, серебра и др., использовался в первых противогазах). Для сравнения, ─ применяемые в грубых фильтрах металлические сетки и спеченная бронза останавливают частицы размером 5-25 мкм.

Для удаления паров и запахов используют адсорбирующий их активированный уголь (угольный фильтр). Благодаря пористой структуре он впитывает самые мелкие включения. Присутствие масла в очищенном им сжатом воздухе столь ничтожно, что его можно смело использовать в производстве пищевых и фармацевтических продуктов. Фильтры с активированным углем не следует использовать для очистки сжатого воздуха с высоким содержанием масла.

Дифференциальное давление

Специалисты, конечно, хорошо понимают, о чем идет речь, а не самым искушенным пользователям подскажем, что так называют величину, на которую уменьшается давление сжатого воздуха после прохождения фильтра. Падение давления ─ результат сопротивления, которое оказывает фильтр воздушному потоку. Ведь фильтрующая среда служит препятствием не только для загрязняющих воздух частиц, но и для потока воздуха.

А зависит это сопротивление от конструкции фильтра, фильтровальных материалов и степени их загрязненности. Чем больше загрязнен фильтр, тем выше дифференциальное давление.

Определяют его величину с помощью дифференциального манометра и специальных индикаторов загрязнения. Например, некоторые из применяемых для фильтрации сжатого воздуха гранул сигнализируют о необходимости замены, меняя собственный цвет.

Существует прямая связь между дифференциальным давлением и экономической эффективностью работы пневматической системы. Чем оно выше, тем больше энергии придется затратить для компенсации потерь рабочего давления. Значит, вырастут эксплуатационные затраты. Кроме того, это приведет к большему износу техники.

Да, недостаточно эффективная работа фильтров для очистки сжатого воздуха ─ одна из причин сбоев в работе и сокращения продолжительности эксплуатации компрессорного оборудования. Но здесь важно не перегнуть палку, ведь чем плотнее (а значит, эффективнее) будет фильтрующая среда, тем большее сопротивление она окажет воздушному потоку.

Низкое дифференциальное давление на фильтрующем элементе и его медленное увеличение в процессе работы ─ достоинство фильтра. Если фильтры выбраны правильно ─ технологическая надежность будет максимально высокой, а эксплуатационные затраты ─ минимальными.

Обслуживание фильтров

Как бы хорошо не работал фильтр сжатого воздуха, со временем его эффективность начинает снижаться. В процессе эксплуатации ему приходится испытывать большие нагрузки ─ колебания давления и температуры, механические воздействия твердых частиц, влаги и масла. Все это ведет к загрязнению фильтровального элемента и росту дифференциального давления. Кстати, если даже индикатор дифференциального давления показывает, что величина этого параметра находится в зеленой (т. е. допустимой) зоне, это еще не на все сто процентов означает, что фильтр в полном порядке. Возможно, произошел его разрыв, ─ дифференциальное давление в норме, а фильтр со своими функциями не справляется, и расположенное за ним оборудование интенсивно загрязняется.

Поэтому необходимо вовремя менять фильтровальные элементы. Своевременная замена фильтра ─ важная часть технического обслуживания компрессорных систем. Срок, через который следует производить замену, указывается производителем в моточасах (обычно это несколько тысяч часов) или через определенные календарные промежутки времени ─ несколько раз в год.

Часть фильтрующих материалов подлежит регенерации. Работоспособность керамических фильтров восстанавливают прокаливанием или промывкой в щелочном растворе. Для некоторых используют очистку противотоком или ультразвуковую обработку.

Производители стремятся, чтобы в их устройствах замена картриджей для магистральных фильтров в т. ч. правильное позиционирование, не представляло трудностей для эксплуатантов. А последним следует использовать только исправные фильтры магистральные очистки сжатого воздуха. Обязательно следить за правильностью их подключения к магистрали (для исключения ошибок при монтаже на фильтре должна быть четко указана сторона входа сжатого воздуха). Поврежденные и изношенные фильтры заменять: неисправные ─ немедленно по выходу из строя, изношенные ─ по мере износа. В процессе эксплуатации фильтров недопустимо выходить за пределы указанных изготовителем диапазонов давления и температуры.

О комплектации фильтров для очистки сжатого воздуха

Они могут комплектоваться такими устройствами как предохранительный клапан, встроенный в блок фильтра редуктор, манометр, лубрикатор. Редуктор служит для выставления давления воздуха на выходе. Манометр помогает его контролировать. Важные функции принадлежат конденсатоотводчику.

Своевременное удаление накопившегося конденсата необходимо для всех элементов пневматической системы, и воздушные фильтры не составляют исключения. Для визуального отслеживания уровня конденсата в нижней части корпуса фильтра используют смотровое стекло, устанавливаемое в специально просверленное отверстие.

Самый простой вариант ─ ручной клапан слива. Автоматический слив конденсата исключает «человеческий фактор» и потери сжатого воздуха. В данном случае может использоваться электронная система, оснащенная емкостным датчиком уровня (электронный конденсатоотводчик) или поплавком, контролирующим клапан прямого действия (автоматический механический конденсатоотводчик).

Благодаря аксессуарам облегчается установка магистрального фильтра. Прикрепить фильтры к стене (а часто они имеют приличную массу) помогают кронштейны и прилагаемый к ним крепеж. Специальные приспособления служат для соединения между собой нескольких фильтров.

Выбор фильтров для очистки сжатого воздуха

При выборе магистральных фильтров необходимо опираться на такие параметры как степень очистки (степень фильтрации), пропускная способность, диапазон рабочего и максимальное давление, диаметр присоединения, масса, габариты, объем колбы осушителя, комплектация, температура эксплуатации.

Пропускная способность ─ это сколько сжатого воздуха фильтр может пропустить сквозь себя за единицу времени. Ее измеряют в л/мин, м3/мин, л/час, м3/час. Отправной точкой выбора фильтра, исходя из этого параметра, является максимальная производительность компрессорной установки.

Рабочее давление рекомендуется производителем в виде диапазона, а максимальное ─ превышающей верхнюю границу этого диапазона величины. Например, рабочее давление 0,5-10 бар, а максимальное 15 бар. Или рабочее давление 1,5-12 бар, а максимальное 16 бар.

Диаметр присоединения ─ это диаметры входных и выходных отверстий фильтра. Какие-то несовпадения не слишком критичны, поскольку можно использовать переходники.

Соединения бывают резьбовыми (¼”, ½”, 3/8”, 3/4”, 1”, 3”) или фланцевыми. Фильтр может подключаться к магистрали посредством байонетного соединения.

Верхняя граница диапазона «стандартных» температур составляет «плюс-минус» 60-80 OC. Как отдельная опция предлагаются высокотемпературные фильтры, где она сдвинута до 150 OC и выше.

Сделать оптимальный выбор фильтров для компрессорных систем помогут специалисты компании «БиТех» (https://bi-teh.ru/), предлагающей наряду с широким спектром промышленного оборудования фильтры и фильтровальные материалы, в т. ч. высокотехнологичные фильтры магистральные промышленные. С их помощью получится обеспечить любой уровень чистоты сжатого воздуха.

Заказ оборудования
Нам нужно знать ваше имя
Нам нужен ваш номер, чтобы мы могли связаться с вами
Похоже, в адресе электронной почты есть ошибка
Если вы ничего не сообщите, то и нам будет нечего ответить
Заказ оборудования
Заявка в сервисный центр
Нам нужно знать ваше имя
Нам нужен ваш номер, чтобы мы могли связаться с вами
Похоже, в адресе электронной почты есть ошибка
Если вы ничего не сообщите, то и нам будет нечего ответить
Заявка на работу
Нам нужно знать ваше имя
Нам нужен ваш номер, чтобы мы могли связаться с вами
Похоже, в адресе электронной почты есть ошибка