Основные источники и компоненты загрязнений

Сжатого воздуха

Компоненты загрязнений можно разделить на три группы:

вода и компрессорное масло; твердые загрязнения; газообразные загрязнения.

1. Вода.

Способность сжатого воздуха поглощать пары воды уменьшается с понижением температуры и повышением давления. При этом его относительная влажность возрастает, а после достижения состояния насыщения происходит конденсация. Для прогнозирования количества конденсирующейся из сжимаемого воздуха воды используется H-d-диаграмма влажного воздуха (диаграмма Рамзина) (рис.1).

На диаграмме показано размещение линий насыщения в зависимости от давления. Линия А соответствует атмосферному давлению, линия Б - давлению на выходе из компрессора. Для определения количества конденсата определяется положение точки 1, соответствующей воздуху во всасывающем патрубке. Для этого достаточно знать его температуру и относительную влажность. Сжатие воздуха происходит до температуры

нагнетания на выходе их компрессора - точка 2. При охлаждении сжатого воздуха в воздухоохладителе до температуры подачи в напорную магистраль процесс пойдет по линии насыщения, соответствующей этому давлению (процесс 2-3).

Разность влагосодержаний точек 1 и 3 соответствует количеству

сконденсировавшейся влаги.

Рис.1. Диаграмма Рамзина для влажного воздуха различных давлений

 

Очень часто температура нагнетания ниже температуры точки росы для данного давления (точка 2'). В этом случае конденсация начинается уже в процессе сжатия и на выходе из компрессора уже механическая смесь капельной жидкости, насыщенного водяного пара и воздуха. Для определения этого количества влаги необходимо из точки 2' провести изоэнтальпу до пересечения с линией насыщения Б - точка 4. Разность

влагосодержаний точек 1 и 4 соответствует количеству влаги, выделившейся в самом компрессоре.

По определенному таким образом количеству выделяющейся

капельной жидкости производится предварительное

определение типа и размера масловодоотделителеи, а также

периодичность продувки ресиверов, воздухоохладителей, буферных

емкостей.

2. Масло

Источниками масляных загрязнений являются компрессор, масляные фильтры на линии всасывания, пары и распыленное масло в окружающем воздухе. В атмосферном воздухе масляные загрязнения находятся

в парообразном состоянии, и их концентрация не превышает 0,5 мг/м, в районах нефтеразработок и промышленных зонах до 3 мг/м. В производственных помещениях содержание масляных паров и тумана не превышает обычно 5 мг/м, однако в местах выхлопа пневмоинструментов может достигать 300 мг/м.

Зачастую пневмоприемники в процессе работы смазываются путем ввода в поток воздуха диспергированного масла. Концентрация вводимой в воздух жидкой смазки, подаваемой к пневмосистемам, обычно составляет 60-150 мг/м, а дисперсность зависит от типа маслораспылителя: при двукратном распылении наименьший размер частиц может достигать 2-5 мкм, а при однократном -15-40 мкм. Выхлоп смазки в окружающую среду может явиться причиной загрязнения маслом всасываемого воздуха струйных и других систем, а также создать антисанитарные условия в производственных помещениях.

Концентрация и дисперсность загрязнений, вносимых масляными фильтрами, зависит от температуры и скорости всасываемого воздуха, сорта масла, используемого в фильтрах, правильности монтажа и качества обслуживания фильтра. Обычно концентрация масляных паров не превышает 0,5-1 мг/м.

Основной причиной загрязнения обычно является вынос масла в линию нагнетания самими компрессорами. Его количество можно определить исходя из норм расхода смазки в компрессорах различного типа. В ротационных и винтовых маслонаполненных компрессорах вынос масла в линию нагнетания в 1,5-2 раза выше, чем в поршневых. В центробежных и

мембранных компрессорах вынос масла в линию нагнетания практически отсутствует. Для компрессоров существуют специальные нормы расхода смазочных материалов.

3. Твердые загрязнения

Источниками загрязнения СВ твердыми частицами могут быть атмосфера, сам компрессор, устройства очистки и осушки воздуха и воздухораспределительная сеть. Концентрация, дисперсный состав и природа твердых загрязнений, вносимых в пневмосистемы при всасывании воздуха,

зависит от характера окружающей среды. До 80-90 % всех атмосферных загрязнений городских и промышленных районов составляют продукты неполного сгорания и пыль. Атмосферная пыль содержит примерно 70 % кварцевого песка, 15-17 % окиси алюминия, 3-4 % окиси железа, 2-4 % окиси

кальция, и 0,5-1,5 % окиси магния. По шкале Мооса твердость этих веществ находится в пределах 4-7. При работе компрессоров происходит износ поршневых колец, гильз, лопаток клапанов, частицы которых вместе с атмосферными загрязнениями и продуктами разложения компрессорного

масла (нагар, зола и другие компоненты) попадают с воздухом в пневмосистему. Усредненная величина концентрации твердых загрязнений, вносимых компрессором, зависит от типа и качества обслуживания. Для ротационных и поршневых компрессоров эта величина составляет 0,004-0,02

мг/м. Источником загрязнения сжатого воздуха твердыми частицами могут быть устройства осушки (разрушение зерен адсорбента). В соответствии с требованиями ГОСТ 13631-81 концентрация твердых частиц на выходе из устройства осушки не должна быть более 5 мг/м, а размер не более 50 мкм.

В основном твердые загрязнения вносятся при передаче сжатого воздуха по сетям и соединениям. Они на 95-98 % состоят из ржавчины и окалины; в трубопроводах может находиться промышленная пыль и частицы уплотняющего материала - резины, краски, попадающие в систему из-за нарушения изготовления и монтажа. Металлические примеси появляются

в пневмосистемах также в результате износа подвижных устройств пневмомеханизмов, а стружка, притирочные составы и абразивы - при некачественной сборке и монтаже пневматических устройств. Примеси органического происхождения в основном являются продуктами износа уплотнений, истирания шлангов, деталей и покрытий из синтетических материалов. Окалина, образовавшаяся при изготовлении труб, обычно имеет

толщину до 0,2 мм и состоит в основном из FeO. Местная окалина в сгибах и особенно около сварных швов – толщиной до 0,8-1 мм и содержит больше  . Ржавчина появляется в результате воздействия влаги, кислот и щелочей и представляет собой сложную структуру, которая при воздействии потока воздуха, ударов и сотрясений трубопроводов отслаивается, дробится и перемещается во взвешенном состоянии с потоком. При наиболее типичном случае - относительная влажность  - скорость коррозии воздухопроводов из малоуглеродистых сталей без защитного покрытия составляет примерно до 100 миллиграммов с квадратного дециметра поверхности труб в сутки. Усредненная величина концентрации загрязнений, вносимых в поток сжатого воздуха на одном метре стальных трубопроводов,

может составлять 0,03-0,04 мг/м3. Разовые концентрации загрязнений в моменты начала подачи воздуха при гидравлических ударах и сотрясениях трубопроводов многократно превышают указанные выше величины. Поскольку в межцеховых магистралях установка отстойников и масловодо-

отделителей производится обычно через 200-500 м, а в цехах через 100-200 м, то максимальная концентрация ржавчины и окалины в сжатом воздухе может составлять до 25 мг/м3, а цеховых магистралях до 12,5 мг/м3.

Пыль и механические примеси, попадая в цилиндры поршневых и ротационных компрессоров, нарушают их нормальную работу, способствуя:

- образованию нагара на поверхностях клапанов, пригоранию поршневых колец и пластин;

- быстрейшему износу стенок цилиндров, поршневых колец, штока и чрезмерному нагреву движущихся деталей компрессора;

- уменьшению герметичности всасывающих и нагнетательных

клапанов, вследствие чего снижается производительность компрессора, резко возрастает конечная температура сжатого воздуха и увеличивается расход

электроэнергии.

Газообразные загрязнения попадают в систему вместе с атмосферным воздухом. Основную часть составляют дымовые газы, пары кислот, газы, образующиеся при химических процессах, пары щелочей и кислот. Наиболее часто встречаются сернистый газ S , углекислый газ С , реже сероводород H2S. Данные газы при контакте с водой образуют слабые кислоты, что в свою очередь, приводит к образованию электролитов и коррозии.

Воздействие загрязнений на пневматические системы и устройства можно разделить на физическое, химическое и электролитическое:

- первое - закупорка отверстий и сопел влагой, льдом и твердыми частицами, смывание смазки, повреждение рабочих поверхностей клапанных пар, мембран, золотников, износ и заклинивание трущихся деталей;

- второе - коррозия металлических деталей, разрушение покрытий и резиновых деталей растворами кислот, щелочей и других химреактивов;

- третье - разрушение поверхностей деталей пневмоустройств в результате химической и электрохимической коррозии.