Устройства подготовки сжатого воздуха

Основными загрязняющими компонентами сжатого воздуха являются вода, масло (в жидком и газообразном состоянии) и твердые включения. Элементы и устройства пневмопривода могут нормально работать при условии, что к ним подводится воздух, очищенный от механических частиц и влаги. Кондиционеры служат для стабилизации в заданных пределах свойств рабочего газа, к ним относятся — фильтры, влагоотделители, маслоотделители, холодильники и пневмоглушители. Принципы действия и конструкции этих устройств рассмотрены в п. 2.7.

Источником содержащейся в сжатом воздухе воды является водяной пар, засасываемый компрессором в пневмосистему вместе с атмосферным воздухом. 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. В процессе сжатия содержание влаги в удельном объеме воздуха увеличивается пропорционально повышению давления, но при этом вследствие роста температуры его относительная влажность снижается. При движении воздуха по трубопроводам воздух охлаждается из-за теплообмена с окружающей средой, происходит конденсация водяных паров.

Для очистки сжатого воздуха используются фильтры-влагоот- делители. Для более тщательной очистки воздуха от влаги после фильтра-влагоотделителя устанавливается осушитель, в котором оставшаяся влага адсорбируется окисью алюминия или силикагелем. Для задержания пыли, содержащейся в самом адсорбенте, применяют сетки и фильтры из фетра или батиста.

В воздухе всегда имеется некоторое количество водяного пара, который при определенных условиях может выделяться из воздуха и конденсироваться на рабочих поверхностях пневмоустройств. С повышением температуры относительная влажность (отношение массы водяного пара в единице объема к максимально возможной его массе в том же объеме при той же температуре и при том же давлении) уменьшается, а при понижении температуры — увеличивается. При уменьшении температуры и относительной влажности более 100% из воздуха выпадает конденсат. Повышение давления воздуха сопровождается увеличением его влажности и повышением температуры. При расширении сжатого воздуха не только понижается температура, но и увеличивается возможность выделения конденсата.

Основным источником загрязнения сжатого воздуха маслом являются смазочные материалы компрессоров и пневматических устройств. Высокая температура в поршневом пространстве компрессоров и на начальном участке линии питания приводит к парообразованию и, частично, к термическому разложению масла. В результате до 5—6 % масла окисляется и в виде нагара и лакообразующей пленки осаждается на внутренних полостях компрессора и трубопроводов, а легкие фракции в виде паров и мелкодисперсной фазы уносятся воздухом в пневмосистему.

Твердые загрязнители попадают в сжатый воздух при его движении 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.

По ГОСТ 17433—86 установлено 15 классов загрязненности сжатого воздуха, предназначенного для питания пневматических устройств и систем, работающих при давлении до 2,5 МПа. ГОСТом устанавливаются размеры твердых частиц и количественное содержание посторонних примесей (твердых частиц, воды и масла) в сжатом воздухе. За минимальную рабочую температуру принимают наименьшую из температур: минимальную температуру сжатого воздуха или минимальную температуру окружающей среды.

Воздействие загрязнений на пневмопривод можно разделить на физическое (закупорка отверстий, повреждение клапанов, изнашивание трущихся деталей и т.п.), химическое (коррозия, разрушение покрытий, разрушение уплотнений и т.п.) и электролитическое (наличие кислот и щелочей в сжатом воздухе), что приводит к разрушению поверхностей контактирующих деталей.

Анализ данных эксплуатации и проведенных исследований свидетельствуют о том, что загрязнения сжатого воздуха значительно снижают безотказность и долговечность пневматических систем, приводят к нарушению технологических процессов. Из-за воздействия загрязнений сжатого воздуха износ устройств увеличивается в 5—7 раз, выход устройств из строя по той же причине составляет до 80% общего числа отказов [8].

Для улучшения условий работы различных распределителей и исполнительных механизмов, имеющих трущиеся поверхности, к ним необходимо подводить смазку. В большинстве промышленных систем смазка элементов пневмопривода осуществляется при помощи сжатого воздуха, насыщенного масляным туманом. Этот процесс протекает в маслораспылителе, работа которого напоминает работу пульверизатора.

Исходя из вышесказанного, можно дать следующие рекомендации по формированию схем системы подготовки воздуха.

  • 1. Воздух, выходящий из компрессора, должен охлаждаться естественным путем или с помощью специальных охладителей. После охладителя необходимо устанавливать фильтр, в противном случае значительная часть воды и масла, находящаяся в парообразном состоянии, беспрепятственно пройдет через фильтр, а при дальнейшем охлаждении воздуха конденсируется внутри магистрали, образуя загрязнения.
  • 2. Влагоотделитель устанавливают после фильтра. Это обеспечивает максимальную эффективность очистки: твердые частицы, масло и основная часть воды задерживаются фильтром, а водяные пары задерживаются влагоотделителем.
  • 3. Всех потребителей воздуха, подключенных к пневмомагистрали, имеющих одинаковые требования к его качеству, экономически целесообразно объединять в централизованную систему подготовки сжатого воздуха.
  • 4. Для потребителей, имеющих различные требования к качеству воздуха, магистральная подача сжатого воздуха должна обеспечивать только базовый уровень качества. Дальнейшая подготовка воздуха в соответствии с требованиями конкретного потребителя выполняется пневмоаппаратами, установленными непосредственно у потребителей.

В общем случае в систему подготовки сжатого воздуха (рис. 2.5) входят компрессор 1, на всасывающей линии которого установлены фильтры 2 с целью предохранения компрессора от преждевременного изнашивания в результате попадания пыли. Воздухозаборник 3

Система подготовки сжатого воздуха находится вдали от источников загрязнения воздуха

Рис. 2.5. Система подготовки сжатого воздуха находится вдали от источников загрязнения воздуха. Воздух, который попадает в воздухозаборник из окружающей среды, содержит большое количество пыли. Обладая абразивными свойствами, частицы пыли вызывают быстрый износ деталей компрессора. Уста- навленные перед компрессором специальные фильтры 2, в которых в качестве фильтрующего элемента используют ткань или металлические сетки, очищают воздух. В таком фильтре хлопчатобумажная или шерстяная ткань натягивается на деревянный или металлический каркас так, чтобы воздух мог проходить только через ткань и уже очищенным от пыли поступать во всасывающий трубопровод компрессора.

Сжатый компрессором воздух охлаждается, как правило, водяным холодильником 4, который обычно входит в конструкцию самого компрессора. При охлаждении из воздуха выделяется 70— 80% влаги, и сжатый воздух собирается в ресивере. Ресивер аккумулирует запасы сжатого воздуха, сглаживает пульсации давления. Объем ресивера выбирают в зависимости от режима работы компрессорной установки, и величина его должна составлять не менее половины объема воздуха, всасываемого компрессором в течение одной минуты. В ресивере также конденсируется некоторое количество влаги, которое по мере накопления автоматически удаляется через вентиль 6. Предохранительный клапан 7, установленный на ресивере, ограничивает повышение давления в ресивере при выходе из строя системы автоматики 10, которая управляет работой электродвигателей 9 компрессоров.

При достижении верхнего установленного давления контактный манометр 8 отключает двигатели 9 и включает при уменьшении давления до нижнего установленного предела. За ресивером размещены маслоотделитель 11 и влагоотделитель 12, в которых отделяются из воздуха масло и влага, оставшиеся после конденсации их большей части в холодильнике и ресивере. Давление в воздушной линии устанавливается и поддерживается с помощью регулятора давления 13. Перед распределительным коллектором 15, направляющим воздух к потребителям, находится дополнительный ресивер 14 меньшей емкости, чем ресивер 5 [4].

Блок подготовки воздуха (БПВ) — совокупность устройств кондиционирования воздуха, которые должны располагаться на каждой автономной машине или на каждом механизме. В него обычно

Детальное (а) и упрощенное (б) обозначение блока подготовки воздуха

Рис. 2.6. Детальное (а) и упрощенное (б) обозначение блока подготовки воздуха

входят фильтр-влагоотделитель, редукционный клапан, манометр и маслораспылитель (рис. 2.6).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >