Sistemul de aer comprimat, în sens restrâns, este compus din echipamente sursă de aer, echipamente de purificare a aerului și conducte aferente. În sens larg, componentele auxiliare pneumatice, actuatoarele pneumatice, componentele de control pneumatic, componentele de vid etc. aparțin categoriei sistemelor de aer comprimat. De obicei, echipamentul unei stații de compresie a aerului este un sistem de aer comprimat în sens restrâns. Următoarea figură prezintă o diagramă de flux tipică a unui sistem de aer comprimat:
Echipamentul sursă de aer (compresorul de aer) aspiră atmosfera, comprimă aerul în stare naturală în aer comprimat cu presiune mai mare și elimină umezeala, uleiul și alte impurități din aerul comprimat prin intermediul unui echipament de purificare.
Aerul din natură este compus dintr-un amestec de diverse gaze (O₂, N₂, CO₂…etc.), iar vaporii de apă sunt unul dintre acestea. Aerul care conține o anumită cantitate de vapori de apă se numește aer umed, iar aerul care nu conține vapori de apă se numește aer uscat. Aerul din jurul nostru este aer umed, așadar mediul de lucru al compresorului de aer este în mod natural aerul umed.
Deși conținutul de vapori de apă din aerul umed este relativ mic, acesta are o mare influență asupra proprietăților fizice ale aerului umed. În sistemul de purificare a aerului comprimat, uscarea aerului comprimat este unul dintre principalele componente.
În anumite condiții de temperatură și presiune, conținutul de vapori de apă din aerul umed (adică densitatea vaporilor de apă) este limitat. La o anumită temperatură, când cantitatea de vapori de apă conținută atinge conținutul maxim posibil, aerul umed în acest moment se numește aer saturat. Aerul umed fără conținutul maxim posibil de vapori de apă se numește aer nesaturat.
În momentul în care aerul nesaturat devine aer saturat, picăturile de apă lichidă se vor condensa în aerul umed, fenomen numit „condensare”. Condensarea este frecventă. De exemplu, umiditatea aerului este ridicată vara și este ușor să se formeze picături de apă pe suprafața conductei de apă. În diminețile de iarnă, picăturile de apă vor apărea pe geamurile locuitorilor. Toate acestea se formează prin răcirea aerului umed sub presiune constantă. Rezultă Lu.
Așa cum s-a menționat mai sus, temperatura la care aerul nesaturat atinge saturația se numește punct de rouă atunci când presiunea parțială a vaporilor de apă este menținută constantă (adică, conținutul absolut de apă este menținut constant). Când temperatura scade la temperatura punctului de rouă, va avea loc „condensare”.
Punctul de rouă al aerului umed nu este legat doar de temperatură, ci și de cantitatea de umiditate din aerul umed. Punctul de rouă este ridicat cu un conținut ridicat de apă, iar punctul de rouă este scăzut cu un conținut scăzut de apă.
Temperatura punctului de rouă are o utilizare importantă în ingineria compresoarelor. De exemplu, atunci când temperatura de ieșire a compresorului de aer este prea scăzută, amestecul petrol-gaz se va condensa din cauza temperaturii scăzute din butoiul petrol-gaz, ceea ce va face ca uleiul de ungere să conțină apă și va afecta efectul de lubrifiere. Prin urmare, temperatura de ieșire a compresorului de aer trebuie proiectată să nu fie mai mică decât temperatura punctului de rouă la presiunea parțială corespunzătoare.
Punctul de rouă atmosferic este temperatura punctului de rouă la presiunea atmosferică. În mod similar, punctul de rouă sub presiune se referă la temperatura punctului de rouă a aerului sub presiune.
Relația corespunzătoare dintre punctul de rouă sub presiune și punctul de rouă sub presiune normal este legată de raportul de compresie. În cazul aceluiași punct de rouă sub presiune, cu cât raportul de compresie este mai mare, cu atât punctul de rouă sub presiune normal corespunzător este mai mic.
Aerul comprimat care iese din compresorul de aer este murdar. Principalii poluanți sunt: apa (picături de apă lichidă, ceață de apă și vapori de apă gazoși), ceață reziduală de ulei lubrifiant (picături de ulei și vapori de ulei), impurități solide (noroi de rugină, pulbere metalică, particule fine de cauciuc, particule de gudron și materiale filtrante, pulbere fină de materiale de etanșare etc.), impurități chimice nocive și alte impurități.
Uleiul de ungere deteriorat va deteriora cauciucul, plasticul și materialele de etanșare, provocând funcționarea defectuoasă a supapelor și a produselor poluante. Umiditatea și praful vor provoca ruginirea și corodarea pieselor metalice și a țevilor, provocând blocarea sau uzura pieselor mobile, defecțiunile componentelor pneumatice sau scurgeri de aer. Umiditatea și praful vor bloca, de asemenea, orificiile de strangulare sau sitele de filtrare. După aceea, gheața va provoca înghețarea sau fisurarea conductei.
Din cauza calității slabe a aerului, fiabilitatea și durata de viață a sistemului pneumatic sunt mult reduse, iar pierderile rezultate depășesc adesea cu mult costul și costurile de întreținere ale dispozitivului de tratare a aerului, așa că este absolut necesară selectarea corectă a sistemului de tratare a aerului.
Care sunt principalele surse de umiditate din aerul comprimat?
Principala sursă de umiditate din aerul comprimat sunt vaporii de apă aspirați de compresorul de aer împreună cu aerul. După ce aerul umed intră în compresorul de aer, o cantitate mare de vapori de apă este comprimată în apă lichidă în timpul procesului de compresie, ceea ce va reduce considerabil umiditatea relativă a aerului comprimat la ieșirea din compresorul de aer.
De exemplu, când presiunea sistemului este de 0,7 MPa și umiditatea relativă a aerului inhalat este de 80%, deși aerul comprimat de ieșire din compresorul de aer este saturat sub presiune, dacă este convertit la presiunea atmosferică înainte de comprimare, umiditatea sa relativă este de doar 6~10%. Adică, conținutul de umiditate al aerului comprimat a fost redus considerabil. Cu toate acestea, pe măsură ce temperatura scade treptat în conducta de gaz și în echipamentele de gaz, o cantitate mare de apă lichidă va continua să se condenseze în aerul comprimat.
Cum se produce contaminarea cu ulei a aerului comprimat?
Uleiul de ungere al compresorului de aer, vaporii de ulei și picăturile de ulei în suspensie din aerul ambiant, precum și uleiul de ungere al componentelor pneumatice din sistem sunt principalele surse de poluare cu ulei a aerului comprimat.
Cu excepția compresoarelor de aer centrifuge și cu diafragmă, aproape toate compresoarele de aer utilizate în prezent (inclusiv diverse compresoare de aer lubrifiate fără ulei) vor introduce în conducta de gaz mai mult sau mai puțin ulei murdar (picături de ulei, ceață de ulei, vapori de ulei și fisiune de carbon).
Temperatura ridicată a camerei de compresie a compresorului de aer va cauza vaporizarea, fisurarea și oxidarea a aproximativ 5%~6% din ulei și depunerea acestuia în peretele interior al țevii compresorului de aer sub formă de peliculă de carbon și lac, iar fracțiunea ușoară va fi suspendată sub formă de abur și microparticule. Materia este introdusă în sistem prin aer comprimat.
Pe scurt, pentru sistemele care nu necesită materiale lubrifiante în timpul funcționării, toate uleiurile și materialele lubrifiante amestecate în aerul comprimat utilizat pot fi considerate materiale contaminate cu ulei. Pentru sistemele care necesită adăugarea de materiale lubrifiante în timpul funcționării, toată vopseaua antirugină și uleiul de compresor conținute în aerul comprimat sunt considerate impurități poluante cu ulei.
Cum pătrund impuritățile solide în aerul comprimat?
Principalele surse de impurități solide în aerul comprimat sunt:
①Atmosfera înconjurătoare este amestecată cu diverse impurități de diferite dimensiuni ale particulelor. Chiar dacă orificiul de aspirație al compresorului de aer este echipat cu un filtru de aer, de obicei, impuritățile „aerosol” sub 5 μm pot pătrunde în compresorul de aer odată cu aerul inhalat, amestecate cu ulei și apă în conducta de eșapament în timpul procesului de compresie.
② Când compresorul de aer funcționează, frecarea și coliziunea dintre diferitele componente, îmbătrânirea și desprinderea garniturilor de etanșare, precum și carbonizarea și fisiunea uleiului de ungere la temperaturi ridicate vor duce la aducerea în conducta de gaz a unor particule solide, cum ar fi particule metalice, praf de cauciuc și fisiune carbonică.
Data publicării: 18 aprilie 2023
