Страница 8 из 10
Выход из строя пневматических систем по причине плохой подготовки воздуха составляет до 80 % от общего числа отказов.
Исходя из вышесказанного, следует, что одним из основных параметров, определяющих надежность работы практически любой пневмосистемы, является качество используемого в ней воздуха.
Загрязнения сжатого воздуха и их воздействие на пневматические устройства и системы
Компонентами загрязнений сжатого воздуха являются вода и компрессорное масло в жидком и парообразном состоянии, твердые и газообразные загрязнения. Наибольшую часть загрязнений систем обычно составляют вода и компрессорное масло.
К примеру, воздух при 250С, всасываемый компрессором, может содержать до 180 миллионов частиц пыли на 1 м3, приблизительно 23 г воды в форме пара и содержит от 0,01 до 0,03 мг/м3 масла
в виде несгоревших углеводородов. При сжатии, например, до 10 бар, концентрация загрязняющих примесей возрастает в 11 раз, т. е. в 1 м3 сжатого воздуха будет содержаться
порядка 2 миллиардов частиц пыли, 253 гр. воды в форме пара и 0,11–0,33 мг масла – это, не учитывая того масла, которое попало с систему после компрессора.
Весь этот «коктейль» попадая в систему, не снабженную должными устройствами отчистки воздуха, способен вывести из строя практически любое пневматическое устройство.
Для того чтобы правильно выбрать устройства отчистки, необходимо более детально разобраться с каждым загрязнителем в отдельности.
Вода
Источником содержащейся в сжатом воздухе воды является водяной пар, всасываемый компрессором в систему вместе с воздухом. Иногда вода поступает в линию нагнетания
из-за негерметичности промежуточных и концевых холодильников, а также из-за отсутствия заградительных козырьков на заборных устройствах всасывающей линии в дождливую погоду.
Влагосодержание воздуха зависит от температуры и относительной влажности паровоздушной смеси.
Для атмосферного воздуха эти параметры определяются климатическими условиями и временем года.
Сжатие поступившего в компрессор воздуха сопровождается повышением температуры на 100–1300С
(это происходит согласно закона Шарля).
В процессе сжатия содержание влаги в удельном объеме воздуха увеличивается пропорционально росту давления, но при этом вследствие повышения температуры его относительная влажность в значительной степени снижается. Так, при давлении в системе 0,7 МПа и относительной влажности всасываемого воздуха 80 % сжатый воздух на выходе из компрессора имеет относительную влажность 6–10 % т. к. температура сжатого воздуха значительно повысилась.
При движении по трубопроводам и другим элементам системы воздух охлаждается вследствие теплообмена с окружающей средой, происходит перенасыщение воздуха водяными парами и их конденсация.
Способность сжатого воздуха удерживать пары воды уменьшается с понижением температуры и с повышением давления. При этом его относительная влажность возрастает, а после достижения состояния насыщения (относительная влажность 100 %) происходит конденсация избыточного количества паров и появление воды в жидком состоянии (конденсата).
Температура, при которой это происходит, называется точкой росы tp.
При более высокой температуре (и том же давлении) конденсация водяных паров не происходит.
Поэтому точка росы сжатого воздуха часто указывается как мера содержания в нем водяных паров.
На рисунке 14 приведена зависимость влагосодержания насыщенного воздуха (относительная влажность 100 %) от давления и температуры. Эту зависимость можно использовать для воздуха,
насыщенного парами воды, от температуры и абсолютного давления для определения количества конденсата, выпадающего в системах при охлаждении сжатого воздуха.
Рис. 14. Зависимость влагосодержания воздуха от температуры
Масло
Источниками загрязнения сжатого воздуха маслом могут являться смазка компрессоров и пневматических устройств, масляные фильтры на линии всасывания компрессоров,
пары и распыленное масло в окружающем воздухе. В сжатом воздухе масло обычно находится в парообразном и жидком состояниях. Предельная концентрация паров масла в воздухе,
как и паров воды, уменьшается с понижением температуры и повышением давления.
Вынос в линию нагнетания смазки компрессоров обычно является основной причиной загрязнения сжатого воздуха маслом. Количество масла, поступающего в линию нагнетания, можно определить, исходя из норм расхода смазки в поршневых компрессорах различных типов по ГОСТ 18985–79.
В ротационных и винтовых маслозаполненных компрессорах вынос масла в линию нагнетания в 1,5–2 раза выше, чем в поршневых, и в среднем может быть принят:
– для компрессоров малой производительности 200–300 мг/м3;
– средней и большой производительности 50–100 мг/м3.
В центробежных и мембранных компрессорах вынос масла в линию нагнетания практически отсутствует.
Высокая температура в поршневом пространстве компрессоров и на начальном участке линии нагнетания (от 160 до 220 °С) приводит к парообразованию и, частично, термическому разложению масла.
В результате этих процессов до 5–6 % масла окисляется и в виде нагара и лакообразной пленки осаждается на внутренних полостях компрессоров и трубопроводов, а легкие фракции в виде паров и мелкодисперсной фазы уносятся воздухом в систему.
Твердые загрязнения
Концентрация, дисперсный состав и природа твердых загрязнений сжатого воздуха зависит от загрязненности воздушного бассейна в зоне всасывания компрессора, состояния, режимов эксплуатации и обслуживания трубопроводов и пневматических устройств.
Основное количество твердых загрязнений вносится при передаче сжатого воздуха по трубопроводам и соединениям.
Эти загрязнения на 95–98 % состоят из ржавчины и окалины.
При нарушении технологии изготовления и монтажа в трубопроводы попадают частицы уплотняющих материалов и промышленная пыль.
Усредненная концентрация ржавчины и окалины в межцеховых трубопроводах может составлять до 25 мг/м3 воздуха, в цеховых – до 12,5 мг/м3.
При хорошем состоянии трубопроводов концентрация ржавчины и окалины обычно не превышает 2–4 мг/м3, однако разовые концентрации загрязнений в момент начала
подачи воздуха, при сотрясениях и гидравлических ударах в трубопроводах могут быть значительно большими.
Металлические частицы появляются в системах в результате износа поршневых колец компрессоров и подвижных деталей устройств, а стружка, притирочные составы и абразивы – при неправильной подготовке внутренних полостей пневматических устройств.
Плотность твердых загрязнений воздуха составляет от 0,1 до 8 г/см3.
Газообразные загрязнения
Основную часть газообразных загрязнений, попадающих в системы вместе с атмосферным воздухом, составляют:
– дымовые газы от сжигания топлива;
– газы, образующиеся при химических процессах;
– пары кислот и щелочей; растворители и др.
Наиболее часто в сжатом воздухе содержится сернистый газ SO3, который при соединении с конденсатом образует серную кислоту и сернистый ангидрид, разрушающий наряду с другими растворами кислот, щелочей и озоном поверхности устройств и уплотнений.
Воздействие загрязнений
Анализ данных эксплуатации свидетельствуют о том, что загрязнения сжатого воздуха значительно снижают надежность и долговечность пневматических систем, приводят к нарушению технологических процессов.
Воздействие загрязнений на пневматические системы и устройства можно разделить на: