压缩空气过滤101
适当的空气预处理可以显著提高机器的工艺和生产可靠性。压缩空气中的颗粒、水和油会降低部件和系统的使用寿命和功能。它们还损害生产率和能源效率。在这篇文章中,各种空气过滤和空气处理产品的概述和讨论,以及辅助设备,如排水。此外,文章还概述了ISO 8573-1:20 0定义的压缩空气纯度等级。
为什么压缩空气过滤是必要的
一立方英尺的压缩空气可以包含数百万的灰尘颗粒,相当数量的水和石油,甚至重金属,如铅,镉和汞。如果不过滤掉,就不能长期保证系统部件,如阀门和钢瓶的无故障运行。准备不充分的压缩空气会污染控制阀,导致密封件过早膨胀和磨损。因此,正确的压缩空气准备对于减少机器停机时间、减少维护和能源成本至关重要。
FESTO的空气预处理过滤器有助于消除压缩空气污染物,如污垢、水和油。
压缩空气制备的变量
空气制备有三个变量:压缩空气纯度,压缩空气量(流量)和压缩空气压力。根据系统需求,协调这三个变量,确保高压缩空气质量,并形成选择适当的服务单元组件的基础。所需的压缩空气纯度提高了气动系统的运行性能和效率,并能确保符合食品加工等行业的法律规范。流量在很大程度上取决于流量截面和机器的设计尺寸。一般来说,如果设计相同,较大的部件具有较高的流量。优化的操作压力可提高效率,减少磨损,降低功耗。为了协调压缩空气纯度、压缩空气数量和压力对系统的规格,必须选择正确的单个部件。例如,这包括开/关阀、压力恢复阀、压力调节器、水分离器、过滤器和干燥装置。
过滤器和空气处理设备的类型
有不同类型的空气处理组件,以去除污染物,如固体颗粒,液态水,水蒸气和油蒸汽,气味,甚至细菌和病毒。对于大多数自动化应用,重点是去除固体颗粒和水。
水分离器用离心设计或聚结原理除去冷凝物。
- 离心分离器(图1)在空气中引起旋转运动,迫使颗粒径向向外加速运动。一旦它们到达外面,就会倒入碗中。这些可以有效去除水滴,以及大于5微米的灰尘和污垢颗粒。这个过程不需要维护。
- 凝聚分离器将空气从滤芯内部输送到滤芯外部。这些滤芯必须定期更换。
图1:离心式水分离器通过径向运动加速颗粒去除压缩空气中的冷凝水。
过滤器用于去除颗粒、凝析油和油。
- 粗颗粒过滤器(图3)的孔径为5到40微米。空气流过离心分离器,然后通过滤芯。过滤元件通常是烧结材料,如聚乙烯或青铜。
图2:滤层去除较大粒径的颗粒、凝析油和油,并保护下游较细的过滤器。
- 精细和微过滤器可以去除小于1微米,甚至0.01微米的颗粒。空气从内到外通过过滤筒。固体颗粒卡在滤芯里,堵塞了滤芯。流体颗粒,如凝析油或油,聚集或附着在更大的液滴上,这些液滴流出并被困在滤池中。将过滤器级联起来以避免过早地堵塞过滤器元件是很重要的。例如,如果需要1微米的过滤,建议在上游使用5微米的过滤器,这样1微米的过滤器就不会被更大的颗粒堵塞。
图3:聚结过滤器去除亚微米颗粒,包括凝析油和油,这些颗粒流出并聚集在过滤碗中。
- 活性炭过滤器结合碳氢化合物残留,气味和石油蒸汽。
- 无菌过滤器确保空气中没有细菌。
烘干机用于去除细聚结过滤器和微聚结过滤器无法去除的水蒸气,并根据所能达到的压力露点(PDP)进行分类。压力露点定义了压缩空气在不使水凝结的情况下可以被冷却的温度。如果温度低于压力露点,则会形成凝结物。即使随后温度升高,这种冷凝物仍将存在,并可能导致部件的腐蚀。
- 制冷干燥器通常位于工厂空气压缩机的下游。在一个冷却装置中,空气被冷却到刚刚高于冰点,脱落的冷凝物被排走。压力露点达到37°F(3°C)左右。为避免凝露,建议将压力露点设置为低于环境温度50°F(10°C),以满足运行温度从不低于55°F(13°C)的系统使用。
- 膜干燥器抑制压力露点与进口条件有关。空气通过一束平行的中空纤维纵向流动。在这个过程中,由于纤维内部的分压下降到外部,水蒸气扩散。蒸汽用吹扫空气排出。由于吹扫空气,免维护膜式干燥机有一定的恒定的排气/空气消耗。
- 吸附式干燥器适用于压力露点为-40°F(-40°C)至-94°F(-70°C)的场合。干燥剂利用分子力将气体或蒸汽分子与干燥剂(如干燥剂珠)结合。由于干燥剂是可再生的,因此需要两个室。当干燥在一个发生,在另一个干燥剂有时间冷或热再生。在冷再生装置中,一些干燥的空气被用来干燥附着力。当使用热再生时,水在加热时蒸发。干燥剂必须定期更换(即8000小时使用后)。
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过滤装置的排水类型
有几种不同类型的排水管可供过滤装置使用:
- 手册:手动拧排水塞排水冷凝水。这需要一个定期的维护计划(即,每班一次)。
- 半自动/常开如压缩空气一被切断,这种排水口就会立即打开。
- 全自动/常开:当压缩空气被关闭或在碗中达到指定的水平时,这种类型的排水口立即打开。
- 全自动/常闭:当压缩空气被打开并在碗中达到指定的水平时,这些过滤器就会打开。
- 电力消耗也可提供,可通过电子信号远程开启/关闭。
正确维护滤芯
为保证过滤器的高效运行,需要定期更换滤芯。多长时间需要这样做取决于各种变量,如供应空气的质量和机器的操作时间。作为一种方法,您可以确定并设置一个预防性维护计划,每6个月更换一次过滤器元件。
更可靠的方法是使用差压传感器,它测量过滤器的供应压力和输出压力之间的压降。压降表示过滤器堵塞。这些传感器可以向PLC发送信号,然后向操作人员发出警报,也可以是过滤单元本身的视觉指示器。例如,当滤芯干净时,指示器可能显示为绿色;当滤芯堵塞需要更换时,指示器可能显示为红色。
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按照ISO 8573-1:2010定义压缩空气纯度等级
为了帮助大家用同样的语言交流空气质量,国际标准ISO 8573于2010年制定了压缩空气质量的定义。空气质量定义为三种类型的污染物等级:固体颗粒,水凝析油含量和油含量。级别从1到9,和X,较低的数字代表较高的空气纯度。它规定了各自质量等级的最大允许污染水平和颗粒尺寸。空气质量等级将帮助您确定需要哪种类型的压缩空气处理产品。
ISO 8573-1:20 0帮助大家用同样的语言交流压缩空气质量。
欲了解更多信息,请联系Mike Guelker,电话:(631)609-3721,邮箱:michael.guelker@festo.com.
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