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          螺桿空壓機三濾品質的安全與節能

            【壓縮機網】一、過濾機理

            過濾就是利用有孔介質從流體(液體或氣體)中除去污染物。做空壓機生產、銷售、維護的人員對于過濾機理必須要了解!

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            過濾的機理經常被認為是一種簡單的網或篩子,有固定大小的孔或網格。過濾/分離是在一個平面上進行(見圖2,左圖)。

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            真實情況是濾材像許多樹枝狀的纖維疊加而成(見圖2右圖),是有一定厚度組成的過濾組織,既能滿足被過濾物(液體或氣體)通過,又能把過濾物進行截留。其機理為:直接攔截、慣性撞擊、擴散攔截及靜電等。

            微米級顆粒(微米 >1um)過濾靠慣性碰撞;

            亞微米級顆粒(亞微米 0.5~1um)過濾通過直接攔截;

            納米級顆粒(納米 <0.1um)過濾主要是擴散(布朗運動)。

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            例1:口罩

            在目前已知的所有病毒中,都沒有能有效殺死病毒的特效藥(只有疫苗)。病毒不是我們常規所理解的生命,在目前而言,人類對病毒的認知非常有限,病毒僅只有不到細菌的千分之一大小或者更小,細菌是微米級,而病毒是納米級。COVID-19病毒的直徑只有0.08~0.12μ。

            新冠病毒主要通過人的呼吸系統感染,絕大部分感染者都是被直接傳播擊中,因此防范的首要措施就是戴口罩

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            因為人體需要呼吸,戴口罩的目的就是把病毒從吸入的空氣中過濾掉。

            二、衡量過濾的四個指標

            1.過濾精度:含雜質的溶液通過過濾網時,允許通過的最大顆粒的尺寸。過濾精度簡稱為過濾度,即以微米級顆粒計數的過濾效率。單位為微米(um),又稱 “micron”。

            1微米(um) =10-6米=10-3毫米=3.9×10-5英寸

            在過濾機理中,通過攔截、慣性及擴散,0.3μ顆粒最難被過濾。因此根據不同的被過濾物顆粒的尺寸,需采用不同的過濾機理。

            例2:,醫用口罩對新冠病毒的過濾

            醫用口罩的過濾效果通過以下四種過濾機理,按最難過濾0.3μ顆粒的過濾效率做衡量標準:

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            2.過濾效率:即粒子捕集效率,是指濾芯濾層所濾去的微粒數與未經過濾前的微粒數的比值。單位用百分率表示(%)。

            評價一種過濾介質是否優越,最主要就是看它的過濾效率。

            過濾效率主要與微粒大小、過濾介質的種類和它們的規格(即纖維粗細)、介質的填充密度、介質厚度以及所通過空氣的流速等因素有關系。

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            例3:口罩過濾效率檢測

            在空氣流量(30±2)L/min條件下,對空氣動力學中值直徑(0.24±0.06)μm氯化鈉氣溶膠的過濾效率不低于的數值。

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            3.過濾面積與壽命:過濾裝置的阻力隨著氣流量和流速的增大而增加。被捕捉或者粘附的微粒對氣流產生的阻力增大,使空氣過濾裝置的氣阻增大。另一方面,由于被捕捉的微粒與過濾介質粘附為一體后,形成新的過濾屏障使過濾效率又略有改善。但整體的過濾效果取決于過濾裝置面積的大小。所以,過濾裝置的壽命和過濾面積又有關。過濾壽命單位為小時(h)。

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            ①同樣體積,打褶設計可以增加過濾面積近 5-13倍。

            ②通常過濾面積增大一倍,壽命延長到2-4倍。

            例4,醫用口罩的壽命:4h

            4.壓差:過濾器使用時上游-下游之間的壓力差;單位Pa。主要由流體阻力和過濾物堵塞產生。

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            相同過濾面積,精度和效率要求越高,壓差越大。

            例5:醫用口罩的壓差比較

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            三、空壓系統的過濾需要

            空壓系統中少不了過濾且非常重要,可以從兩個方面來說明其重要性:

            1.空壓機的過濾需要

            ①大氣環境中有大量的塵埃,對機頭、潤滑系統造成破壞,空氣壓縮前必須過濾塵埃;

            ②潤滑油需要循環使用及影響用氣端氣體質量,因此應從壓縮空氣中分離;

            ③潤滑油系統在長期運轉中會有污染物,油進入機頭前必須保持清潔,對油進行過濾。

            對于空壓機來說,過濾主要作用在氣路、油氣混合和油路。(圖9空壓機)

            2.壓縮空氣過濾需要

            ①大氣環境中有大量的塵埃、油蒸氣和懸浮油滴,空壓機的潤滑油、管路產生污染物等影響用氣端氣體質量,因此應根據用氣要求從壓縮空氣中分離;

            ②空壓機首當其沖受到塵埃顆粒物和油的困擾,因此“過濾”機理在其應用廣泛。(圖9空壓機)。

            ③用物理特性阻擋和去除壓縮空氣中污染物的裝置就叫“過濾器”。(圖9過濾器,在作者文章《過濾在壓縮空氣的應用》有詳解,本章節忽略)

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            四、空壓機的過濾需要

            (1)空壓機的分類

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            從市場需求份額來看,螺桿式空氣壓縮機和離心式空氣壓縮機的需求是最大的,特別是噴油螺桿式空氣壓縮機(簡稱螺桿機,下同)占據市場份額的80%以上。因此在本文章中主要討論螺桿機的過濾需求。

            我們先從螺桿機的工作系統圖來看(圖11),過濾需求主要在:空氣吸入口的空濾,油氣分離系統及油路過濾器(油濾)這三個環節。

            (2)空氣過濾器

            空壓機吸進空氣有大量的塵埃、雜質等,對主機、油路、氣路及零部件帶來很大的損害。因此在空壓機的進氣口設置空氣過濾器。

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            ★空氣過濾器的要求:

            ①過濾效果好(99.9%去除3μ以上顆粒)

            ②吸氣噪音小

            ③濾芯表面積大,空濾壽命長,壓降小

            ④容塵量大

            ⑤工作壽命:壽命約2000-2500小時,或者只要壓差大于0.005MPa時應及時更換,期間可以對濾芯表面進行清理。

            ★衡量空氣過濾器的四個指標:

            前面我們講過,對于“衡量過濾的四個指標”在空氣過濾器的要求有體現:

            ①過濾精度:3μ以上

            ②過濾效率:99%;

            ③壽命:2000-2500小時

            ④壓差:≤0.005MPa

            (3)油氣分離系統

            空氣被主機壓縮時有潤滑油參與,被壓縮油氣混合氣體通過油氣分離系統(油罐和精分)把油和氣體分開,潤滑油重復利用,同時減少壓縮空氣的含油量。

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            ★油氣分離系統要求:

            ★對于油罐:

            ①分離效果好

            ②大部分為壓力容器

            ③要有旋分裝置

            ④容量大。

            ★對于油氣分離器(精分):

            ①過濾效果好(排氣含油量僅2-3ppm)

            ②效率更高,降低潤滑油的損耗量

            ③濾芯表面積大,壽命長,壓降小

            ④提高壓縮空氣品質

            ⑤工作壽命:油罐壽命按銘牌要求,精分壽命約約2000-2500小時,取決于潤滑及使用工況。壓差大于0.1MPa時應及時更換。

            ★衡量油氣分離器的四個指標:

            前面我們講過,對于“衡量過濾的四個指標”在油氣分離器的要求有體現:

            ①過濾精度:2~3ppm

            ②過濾效率:99%;

            ③壽命:2000-2500小時

            ④壓差:≤0.1MPa

            (4)油過濾器

            主要過濾油路中的雜質,保護主機安全和油路暢通。

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            ★油過濾器要求

            ①過濾效果好

            ②具有防止回流

            ③防堵塞旁通功能

            ④通油性好,潤滑油流動時阻力小

            ⑤有一定機械強度,能承受一定壓差

            ⑥工作壽命:壽命約2000-2500小時或壓力和噴油壓力的差值大于0.13Mpa時(PLC會顯示報警)更換。

            ★衡量油過濾器的四個指標:

            前面我們講過,對于“衡量過濾的四個指標”在油過濾器的要求有體現:

            ①過濾精度:30μm

            ②過濾效率:99%;

            ③壽命:2000-2500小時

            ④壓差:≤0.13MPa

            五、三濾品質的安全與節能

            (1)錯誤地選擇空氣過濾器帶來的風險

            由于大氣中所含雜質眾多,其顆粒也是大小不一。因此進入空壓機的塵埃雜質機會非常多。

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            空氣過濾器雖然成本不高,但是好的空氣過濾器確實給空壓機帶來好的運行效果。但是一旦錯誤使用了空氣過濾器:

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            ①過濾精度差會導致設備吸入大量塵埃,機頭磨損,油路堵塞,潤滑油變質等風險……

            ②空氣過濾器面積不夠,吸入空氣量不夠,壓降大,耗功……

            ③空氣過濾器容塵量小,容易堵塞……

            ④空氣過濾器的過濾精度、過濾效率和壽命及壓損成反比。因此要兼顧品質與節能,應該在“衡量過濾的四個指標”中平衡。

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            (2)錯誤地選擇油氣分離器系統帶來的風險

            油氣分離器系統承擔著潤滑油的分離、存儲和循環使用,因此是一個整體的過濾機理。與油氣分離器系統的設計、制造、采購、裝配及使用都有很大的關系。

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            一旦使用了錯誤的油氣分離系統,會引起:

            ①跑油。一是潤滑油量減少,引起高溫停機,機頭損壞,潤滑油變質;二是供氣品質差,給凈化設備制造很大麻煩……

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            ②阻損大,壓降大,耗功……

            ③燒機,引起火災……

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            油氣分離系統的過濾精度、過濾效率和壽命及壓損成反比。因此要兼顧品質與節能,應該在“衡量過濾的四個指標”中平衡。

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            (3)錯誤地選擇油過濾器帶來的風險

            油過濾器承擔著潤滑油路的清潔作用,由于空壓機在使用過程中,在油路系統中不斷產生內外部雜質,因此油過濾器不斷地過濾雜質,以保障主機及各零部件的安全運行。

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            一旦使用了錯誤的油過濾器,會引起:

            ①過濾效果差,潤滑油雜質多,機頭損壞,件損壞,潤滑油變質;如果噴油嘴堵塞,機頭高溫停機或抱死……

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            ②阻損大,壓降大,耗功……

            ③如果油過濾器沒有防止回流及堵塞旁通功能,油路系統要么堵死,要么無法過濾干凈……

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            (4)要謹慎選擇三濾

            ①對螺桿空壓機的使用來說:

            就像我們人體健康一樣,螺桿空壓機三濾(空濾、油濾和精分)就是肺、腎和肝。其功能、效果和重要性都不是用價格來衡量的。無論哪一個出問題,都會影響到核心部件--機頭,而且都是大問題。進一次ICU(大修)把省下來的錢全搭進去還不夠!

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            ②對壓縮空氣系統的使用來說:

            如果空壓機跑油,壓縮空氣系統的其它設備就會受到影響且破壞力極大。要修復因為“三濾”的錯誤選擇使用帶來的危害成本遠大于“三濾”的成本。

            例如吸附式干燥器失效危險:如果含有氣溶膠形式油霧粒子及油蒸氣壓縮氣體進入吸附塔時,會填塞吸附劑的孔及溶化吸附劑使其失效。油則附在吸附劑表面,使其“中毒”失去吸附活性。壓縮空氣的品質得不到保障。

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            例如管路中油、水、塵積累,管道銹蝕漏氣或堵塞壓降增加,都會造成壓縮空氣的耗能增加。

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            (5)案例分析

            新明珠集團在前期采購近50臺某品牌100匹螺桿空壓機(選用標準機型采用Mann標準空濾),但不到一個月,由于環境中的粉塵特殊,潤滑油中油泥顯現了,高溫跳機,維護周期縮短,轉子磨損嚴重。

            后來該品牌將空濾升級為Mann重載雙層空濾,油泥馬上消失,空壓機一直運行良好。期間雖然有一些其他品牌的空壓機低價進入,但客戶比較后最終還是認可了該品牌螺桿空壓機。新明珠集團先后在三水、肇慶、江西、廣西總共使用了1500多臺配有重載雙層空濾Mann的100匹高性能螺桿空壓機,給客戶帶來巨大的效益。

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            本章節主要針對螺桿空壓機三濾的工作原理、作用、要求及錯誤選用的危害進行分析探討;從壓縮空氣的品質與節能多考慮,希望大家能夠學到知識并運用,更好服務客戶!

            作者簡介

            梁柳生,1968年,男,廣西柳州,大學本科。

            ①高級工程師,1990開始從事空壓機行業工作。有在國企、合資及外企工作經歷,其中22年在AC集團工作。先后從事過空壓機及后處理設備的產品設計、產品工藝、生產管理、產品質量跟蹤服務等及全國銷售總監并有在歐洲學習和工作的經歷。2017年創辦上善氣體工作室,專業從事壓縮空氣系統研究,精益生產管理及銷售的培訓工作

            ②國家標準JBT10526-2005《一般用冷凍式壓縮空氣干燥器》第一起草人

            ③全國壓縮機標準化技術委員會委員

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          來源:本站原創

          標簽: 三濾空壓機螺桿  

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