47 Система подготовки сжатого воздуха

В настоящее время трудно представить предприятие, где не использовался бы сжатый воздух, как один из основных источников энергии для большинства производственных процессов. В этой статье мы постараемся ответить на вопрос, почему необходимо использовать системы подготовки сжатого воздуха,   расскажем о новых тенденциях и разработках в этой области.                  

При сжатии окружающего нас воздуха в нем резко увеличивается концентрация водяных паров и твердых частиц. Конденсирующиеся пары масла и воды образуют капли, которые смешиваются с твердыми частицами. Как результат появляется абразивная суспензия. Без специального оборудования для очистки сжатого воздуха большая часть этой суспензии попадет в пневмосеть.

Надежное и эффективное оборудование для подготовки воздуха – очень верное и необходимое вложение денег - ведь снижается загрязненность воздуха, которая могла бы привести к коррозионному разрушению трубопроводов, выходу из строя пневматического оборудования и ухудшению качества выпускаемой продукции.

При расчете стоимости пневматической системы, снабжающей оборудование сжатым воздухом, часто забывают о воздушной магистрали. Не учитывается, что агрессивный конденсат будет выводить из строя трубопроводы, приводить к утечкам и повышенному расходу энергии. Например, через отверстие диаметром 3 мм при давлении в сети 7 бар бесцельно пропадает такое количество воздуха, которое обеспечивает компрессор мощностью 3,7 кВт.

Утечки в пневмомагистрали приводят к повышенному потреблению энергии. Утилизация неочищенного конденсата неблагоприятно сказывается на окружающей среде. Как следствие, оба этих фактора заметно влияют на стоимость выпускаемой продукции.

Компрессор, не оборудованный концевым доохладителем (либо другим осушающим устройством), выдает в сеть сжатый воздух со 100% влажностью. В пневмолинии воздух охлаждается, и образуется конденсат. Количество сконденсированной влаги при этом будет прямо   пропорционально расходу воздуха. Концевой доохладитель, установленный между компрессором и пневмомагистралью, позволяет удалить около 75% влаги, но, оставшиеся 25% могут нанести значительный ущерб пневмооборудованию, сыпучим материалам при их транспортировке и технологическим процессам.

Для удаления влаги, масла и механических примесей были созданы системы подготовки сжатого воздуха, которые традиционно состоят из концевых охладителей, циклонных влагосепараторов, фильтров, систем осушки воздуха и блоков очистки конденсата.

Ведущие производители компрессорного оборудования включают в состав компрессорной станции первые два компонента – концевой охладитель и циклонный влагосепаратор. После сепарации капельной влаги устанавливается система фильтрации, которая позволяет удалить твердые частицы, а также мельчайшие капли влаги и масла, не отделенные влагосепаратором. Наиболее эффективными являются коалесцирующие фильтры, в которых пыль задерживается в элементе, имеющем заданный уровень фильтрации, а частицы масляного тумана и воды сливаются и укрупняются, в результате чего конденсат скапливается в резервуаре. Это происходит благодаря феномену, известному как «броуновское движение».

Частицы, проходя через фильтрующий элемент, имеют мало шансов не столкнуться с волокном. Очень лёгкие частички, соударяясь с молекулами воздуха, совершают колебательные движения во всех направлениях. Таким образом, вероятность того, что они не столкнутся с волокном, сведена практически к нулю. Мельчайшие капли воды или масла, проходя сначала через жесткий (сетчатый) слой при ударе о волокно мгновенно оседают на нем. По мере продвижения они сливаются с другими частицами, а затем, попадая на мягкий слой, под действием силы тяжести и напора воздуха, формируют плёнку, которая медленно течёт вниз и в конце концов стекает в резервуар, где происходит удаление посредством автоматической системы слива конденсата.

При выборе фильтров нужно обратить внимание на перепад давления через фильтр и срок службы сменного картриджа. Для удобства эксплуатации фильтры снабжают элементами помогающими определить время смены фильтрующего элементы и минимизировать возможность отказа элемента. Например, фильтры Ceccato снабжены автоматическими отводчиками конденсата и индикаторами перепада давления сигнализирующими о необходимости технического обслуживания. Необходимо помнить, что фильтры могут удалять только капельную влагу, но они не понижают точку росы. Поэтому после системы фильтрации требуется установка системы осушки сжатого воздуха. В большинстве случаев, когда компрессоры установлены в одном здании с потребителем или система не эксплуатируется при отрицательных температурах, можно ограничиться точкой росы +3^оС.

Принцип действия осушки холодильного типа заключается в охлаждении воздуха до 2-3^оС и отделении сконденсировавшейся влаги. После отделения влаги воздух нагревается входным воздухом через дополнительный теплообменник. От качества теплообменников зависит энергоэффективность осушителя и как следствие эксплуатационная стоимость.

Еще один немаловажный параметр – наличие системы регулирования производительности холодильного контура и стабильность работы осушителя при отклонении от стандартных условий. Многие дешевые системы осушки не оборудованы таким контуром, и их производители рекомендуют использовать осушители меньшей по отношению к компрессору производительности. В противном случае воздушный тракт перемерзает, растет перепад давления через осушитель, вплоть до полного блокирования прохода сжатого воздуха. Это означает, что даже в самом идеальном случае вы не получите на таком осушителе точку росы 3^оС. В этом случае точка росы может быть на уровне 10 или даже 20^оС (в летнее время), обеспечивая разность температур между точкой росы и окружающей средой в 5^оС, а этого в большинстве случаев не достаточно.

При централизованном снабжении сжатым воздухом, когда компрессорная станция находится в отдельном здании, во избежание появления воды в трубопроводах в зимнее время необходимы системы адсорбционной осушки. Не секрет, что это дорогой, но самый эффективный способ осушения и только он может гарантировать полное отсутствие влаги в пневматической магистрали. Обычно такая осушка состоит из двух колонн, заполненных адсорбентом – одна находится в режиме поглощения влаги, другая – в режиме регенерации. Регенерация может проводиться продувкой сжатым воздухом (в этом случае расходуется не менее 18% осушаемого воздуха) или теплом.

Если выбран осушитель с холодной регенерацией, то необходимо учитывать, что могут возникать дополнительные потери. Как правило, осушитель подбирается под максимальную производительность компрессора, а после монтажа, так как компрессор обычно выбирают «с запасом», он работает не на полную мощность. В этом случае, если осушитель не снабжен прямым или косвенным измерителем точки росы, регенерация идет с расчетом полной мощности и теряется в процентном выражении от производимого сжатого воздуха гораздо больше. Например, для компрессора производительностью 5,5 м³/мин подобрали адсорбционную осушку производительностью 6 м3/мин. Потери на регенерацию в этом случае составят около 1 м³/мин, что равно 18%. На выходе из осушителя в этом случае мы получаем 4.5 м³/мин. Если потребителю нужно только 3 м³/мин, то на регенерацию будет тратиться все тот же 1 м3/мин, но в этом случае потери составят уже 25% от вырабатываемого сжатого воздуха. Во избежание ненужных потерь осушитель должен быть оснащен измерителем точки росы, тогда на регенерацию будет тратиться столько, сколько необходимо в данный момент – то есть практически всегда менее 18% от производимого сжатого воздуха.

В случае если необходимо поддерживать заданную точку росы без потерь сжатого воздуха, то выбирается  адсорбционный осушитель с горячей регенерацией адсорбента. Это осушитель, у которого влагопоглотитель регенерируется посредством электрического нагрева, без расхода осушенного воздуха, что делает процесс более экономичным.

Осушитель воздуха состоит из двух сушильных башен, содержащих силикагель. В то время, когда одна башня поглощает влагу, вторая башня регенерируется. Когда точка росы превышает заданное значение, башни меняются функциями. Влажный воздух из компрессора проходит через фильтры на входе, отсекающие масло, и через трехходовой клапан направляется в осушающую колонну. При прохождении воздуха через адсорбирующую колонну из него удаляется водяной пар, после чего осушенный воздух поступает в пневмосеть через выпускной клапан. Вентилятор с высоким КПД, установленный в нижней части осушителя, забирает воздух из окружающей среды и нагнетает его через нагревательный элемент в башню с насыщенным влагой адсорбентом. Во время движения горячего воздуха по колонне, силикагель регенерируется, а воздушный поток затем выпускается через нижний клапан в атмосферу. Процесс длится до тех пор, пока датчик температуры не выключит нагреватель. Затем колонна с адсорбентом охлаждается сухим сжатым воздухом. После регенерации, давление в башне уравнивается с давлением системы путем закрытия клапана регенерации. Готовая к работе колонна находится в “режиме ожидания”, не потребляя энергию. Когда датчик точки росы установит, что влажность превышает заданное значение, происходит переключение функций обеих башен.

Стоит отметить основные преимущества данного типа осушителя: компактность, простота установки и эксплуатации, возможность горизонтального и вертикального монтажа. Он не потребляет электроэнергию, не требует постоянного обслуживания, имеет возможность понижения точки росы до - 40^оС и ниже, широкий температурный диапазон подаваемого сжатого воздуха на вход (от 1^оС до 65^оС), отсутствует шум при работе устройства, не подвержен коррозии, экологически чистый. Это конструктивное решение получило очень широкое распространение для мобильных установок и для тех случаев, когда необходимо обеспечить компактность.

Можно заметить, что в основном, все вышеперечисленное оборудование предназначено для удаления воды и загрязнений из сжатого воздуха. Конденсат из компрессоров с впрыском масла загрязнен маслом, которое нужно удалять до того, как конденсат попадет в систему канализации. И соответственно, возникает вопрос, а куда и как сливать продукты очистки? Для того чтобы система подготовки воздуха выглядела комплексным решением, необходимо устанавливать блоки очистки конденсата. Это безопасный и дешевый способ обработки конденсата в полном соответствии с требованиями законодательства по охране окружающей среды. В качестве основных преимуществ данного метода можно отметить следующее: гарантированная чистота стока, не нужны дополнительные химикаты или активированный уголь, простота и надежность конструкции, легкий монтаж и техническое обслуживание.

Ввиду того, что для производственных процессов, где используется сжатый воздух, все более важным становится обеспечение гарантий качества конечного продукта, то для получения наиболее оптимальных результатов, желательно при выборе систем фильтрации и осушки руководствоваться не только спецификацией, но и обращаться к техническим специалистам за консультацией. Компания “Астар” обладает значительными возможностями и многолетним опытом, чтобы найти точное решение и предложить действительно необходимое оборудование из обширного ассортимента изделий для производства качественного воздуха. Все поставляемое оборудование протестировано в фирменном сервисном центре с измерением основных параметров, включая точку росы.