Systém stlačeného vzduchu se v užším smyslu skládá ze zařízení na výrobu stlačeného vzduchu, zařízení na čištění zdroje vzduchu a souvisejících potrubí. V širším smyslu patří do kategorie systémů stlačeného vzduchu pneumatické pomocné komponenty, pneumatické pohony, pneumatické řídicí komponenty, vakuové komponenty atd. Zařízení kompresorové stanice je obvykle systémem stlačeného vzduchu v užším smyslu. Následující obrázek znázorňuje typický vývojový diagram systému stlačeného vzduchu:
Zařízení na výrobu vzduchu (vzduchový kompresor) nasává atmosféru, stlačuje vzduch v přirozeném stavu na stlačený vzduch s vyšším tlakem a pomocí čisticího zařízení odstraňuje vlhkost, olej a další nečistoty ze stlačeného vzduchu.
Vzduch v přírodě se skládá ze směsi různých plynů (O₂, N₂, CO₂ atd.) a vodní pára je jedním z nich. Vzduch, který obsahuje určité množství vodní páry, se nazývá vlhký vzduch a vzduch, který vodní páru neobsahuje, se nazývá suchý vzduch. Vzduch kolem nás je vlhký vzduch, takže pracovním médiem vzduchového kompresoru je přirozeně vlhký vzduch.
Přestože je obsah vodní páry ve vlhkém vzduchu relativně malý, má její obsah velký vliv na fyzikální vlastnosti vlhkého vzduchu. V systému čištění stlačeného vzduchu je sušení stlačeného vzduchu jedním z hlavních úkolů.
Za určitých teplotních a tlakových podmínek je obsah vodní páry ve vlhkém vzduchu (tj. hustota vodní páry) omezený. Při určité teplotě, kdy množství obsažené vodní páry dosáhne maximálního možného obsahu, se vlhký vzduch v tomto okamžiku nazývá nasycený vzduch. Vlhký vzduch bez maximálního možného obsahu vodní páry se nazývá nenasycený vzduch.
V okamžiku, kdy se z nenasyceného vzduchu stane nasycený vzduch, dojde ke kondenzaci kapalných kapek vody ve vlhkém vzduchu, což se nazývá „kondenzace“. Kondenzace je běžná. Například v létě je vlhkost vzduchu vysoká a na povrchu vodovodního potrubí se snadno tvoří kapky vody. V zimě ráno se kapky vody objevují na skleněných oknech obyvatel. Všechny vznikají ochlazováním vlhkého vzduchu za stálého tlaku. Výsledkem je Lu.
Jak již bylo zmíněno výše, teplota, při které nenasycený vzduch dosáhne nasycení, se nazývá rosný bod, když je parciální tlak vodní páry udržován konstantní (tj. absolutní obsah vody je udržován konstantní). Když teplota klesne na teplotu rosného bodu, dochází ke „kondenzaci“.
Rosný bod vlhkého vzduchu nesouvisí jen s teplotou, ale také s množstvím vlhkosti ve vlhkém vzduchu. Rosný bod je vysoký při vysokém obsahu vody a nízký při nízkém obsahu vody.
Teplota rosného bodu má důležité využití v kompresorovém inženýrství. Například pokud je výstupní teplota vzduchového kompresoru příliš nízká, směs oleje a plynu kondenzuje v důsledku nízké teploty v olejoplynové nádrži, což způsobí, že mazací olej bude obsahovat vodu a ovlivní mazací účinek. Výstupní teplota vzduchového kompresoru proto musí být navržena tak, aby nebyla nižší než teplota rosného bodu při odpovídajícím parciálním tlaku.
Atmosférický rosný bod je teplota rosného bodu za atmosférického tlaku. Podobně tlakový rosný bod označuje teplotu rosného bodu tlakového vzduchu.
Odpovídající vztah mezi tlakovým rosným bodem a rosným bodem za normálního tlaku souvisí s kompresním poměrem. Při stejném tlakovém rosném bodu platí, že čím větší je kompresní poměr, tím nižší je odpovídající rosný bod za normálního tlaku.
Stlačený vzduch vycházející z kompresoru je znečištěný. Hlavními znečišťujícími látkami jsou: voda (kapky vody, vodní mlha a plynná vodní pára), zbytková mlha mazacího oleje (kapky oleje a olejová pára), pevné nečistoty (rezavý kal, kovový prášek, jemné pryžové částice, částice dehtu a filtračních materiálů, jemný prášek těsnicích materiálů atd.), škodlivé chemické nečistoty a další nečistoty.
Zhoršený mazací olej poškozuje pryž, plasty a těsnicí materiály, což způsobuje poruchu ventilů a znečišťující látky. Vlhkost a prach způsobují rezivění a korozi kovových částí a potrubí, což vede k zasekávání nebo opotřebení pohyblivých částí a následné poruše pneumatických komponentů nebo úniku vzduchu. Vlhkost a prach také ucpávají škrticí otvory nebo filtrační sítka. Led poté způsobí zamrznutí nebo prasknutí potrubí.
V důsledku špatné kvality vzduchu se výrazně snižuje spolehlivost a životnost pneumatického systému a výsledné ztráty často výrazně převyšují náklady a náklady na údržbu zařízení na úpravu vzduchu, proto je naprosto nezbytné správně vybrat systém úpravy vzduchu.
Jaké jsou hlavní zdroje vlhkosti ve stlačeném vzduchu?
Hlavním zdrojem vlhkosti ve stlačeném vzduchu je vodní pára nasávaná vzduchovým kompresorem spolu se vzduchem. Poté, co vlhký vzduch vstoupí do vzduchového kompresoru, se během procesu komprese velké množství vodní páry vytlačí do kapalné vody, což výrazně sníží relativní vlhkost stlačeného vzduchu na výstupu ze vzduchového kompresoru.
Například, když je tlak v systému 0,7 MPa a relativní vlhkost vdechovaného vzduchu je 80 %, i když je stlačený vzduch vycházející z kompresoru nasycený pod tlakem, po převedení na atmosférický tlak před kompresí je jeho relativní vlhkost pouze 6 ~ 10 %. To znamená, že obsah vlhkosti ve stlačeném vzduchu se výrazně snížil. S postupným poklesem teploty v plynovodu a plynovém zařízení však bude ve stlačeném vzduchu i nadále kondenzovat velké množství kapalné vody.
Jak dochází ke kontaminaci stlačeného vzduchu olejem?
Mazací olej vzduchového kompresoru, olejové páry a suspendované olejové kapičky v okolním vzduchu a mazací olej pneumatických komponentů systému jsou hlavními zdroji znečištění stlačeného vzduchu olejem.
S výjimkou odstředivých a membránových vzduchových kompresorů se téměř všechny v současnosti používané vzduchové kompresory (včetně různých bezolejových vzduchových kompresorů) dostávají do plynovodu více či méně znečištěný olej (olejové kapky, olejová mlha, olejové páry a štěpení uhlíku).
Vysoká teplota kompresní komory vzduchového kompresoru způsobí, že se asi 5 % až 6 % oleje odpaří, praskne a oxiduje a usadí se ve vnitřní stěně potrubí vzduchového kompresoru ve formě uhlíkového a lakového filmu. Lehká frakce se suspenduje ve formě páry a mikročástic. Tato forma hmoty je do systému přiváděna stlačeným vzduchem.
Stručně řečeno, u systémů, které během provozu nevyžadují mazací materiály, lze všechny oleje a mazací materiály smíchané v použitém stlačeném vzduchu považovat za materiály kontaminované olejem. U systémů, které je třeba během provozu přidávat mazací materiály, se všechny antikorozní barvy a kompresorový olej obsažené ve stlačeném vzduchu považují za nečistoty znečištěné olejem.
Jak se pevné nečistoty dostávají do stlačeného vzduchu?
Hlavními zdroji pevných nečistot ve stlačeném vzduchu jsou:
①Okolní atmosféra je smíchána s různými nečistotami o různých velikostech částic. I když je sací otvor vzduchového kompresoru vybaven vzduchovým filtrem, obvykle se do kompresoru s vdechovaným vzduchem mohou dostat „aerosolové“ nečistoty o velikosti menší než 5 μm, které se během komprese smíchají s olejem a vodou do výfukového potrubí.
②Když je vzduchový kompresor v provozu, tření a kolize mezi různými částmi, stárnutí a odpadávání těsnění a karbonizace a štěpení mazacího oleje při vysoké teplotě způsobují, že se do plynovodu dostávají pevné částice, jako jsou kovové částice, pryžový prach a uhlíkové štěpení.
Čas zveřejnění: 18. dubna 2023
