Загрязнение сжатого воздуха оказывает отрицательное физическое и химическое воздействие на пневмоустройства и снижает их долговечность в 3-7 раз и более. До 80% отказов в пневмосистемах происходит именно по этой причине. В число загрязнителей входит и вода, которая содержится в атмосферном воздухе. Вот почему незаменимой составляющей современной компрессорной установки является осушитель.
Количество влаги, выделяемой в компрессорной установке, может достигать значительных величин. Например, при относительной влажности 70% и температуре всасывания 32oС в компрессоре производительностью 14 м3/мин и давлением 0,8 МПа абс. за 8-часовую смену выделяется более 160 л конденсата. И если наличие пара в воздухе не оказывает сколько-нибудь ощутимого влияния на уровень эксплуатации пневмосистем, то сконденсировавшаяся в сжатом воздухе капельная влага вызывает серьезные проблемы:
смывание защитной масляной пленки на пневмоинструментах и механизмах;
коррозию металлов и образование ржавчины в воздухопроводах;
повышенный износ и увеличение стоимости техобслуживания пневмоинструмента;
нарушения работы пневматических вентилей и пневмоцилиндров (прилипание, заедание и т.п.);
нарушения работы КИП и повышение стоимости их технического обслуживания;
при понижении температуры конденсат может замерзнуть в трубопроводах и вызвать разрывы.
И это далеко не полный перечень. До создания современных технологий осушки с последствиями от наличия воды в сжатом воздухе приходилось только мириться. Было подсчитано, что коррозия в трубопроводах, уплотнениях и арматуре, вызванная присутствием капельной влаги, увеличивает расход сжатого воздуха на 30-40%. А в холодную погоду настоящим бичом становится еще и обмерзание.
Причем нельзя сказать, что с вредным явлением не боролись. Например, в систему впрыскивали метиловый спирт для предотвращения образования льда. В других случаях применяли электрические подогреватели.
На многих предприятиях до сих пор для удаления конденсата из систем распределения сжатого воздуха применяют т.н. продувки. Из наиболее низких точек трубопроводов через клапан с ручным приводом стравливают влагу совместно со сжатым воздухом. Такой клапан может оставаться открытым в течение всего времени работы цеха либо участка, особенно в случае, если в сжатом воздухе немало влаги. На первый взгляд, расходы воздуха на продувку невелики, но в сумме они часто достигают 30% от общего объема потребления. К примеру, через один раскрытый клапан диаметром всего 10 мм расходуется столько сжатого воздуха, что на его выработку только в виде расходов на электроэнергию требуется около 35 тыс. руб./мес.
В современных системах сжатого воздуха для решения всех этих проблем применяются осушители. Сегодня они являются незаменимой составляющей компрессорной установки. На рынке представлены различные типы осушителей отечественных и зарубежных производителей.
Фреоновые (осушка охлаждением) - это наиболее широко применяемый сейчас в промышленности и наиболее экономичный тип осушителя. Стоимость такого оборудования в диапазоне производительностей от 3 до 20 м3/мин составляет примерно 15-20% от стоимости компрессорной установки. Принцип их работы заключается в принудительной конденсации влаги путем охлаждения сжатого воздуха. Сжатый воздух проходит через два теплообменника «воздух- воздух» и «воздух- хладагент», где охлаждается с помощью холодильной установки. В сепараторе сконденсированная влага отделяется и удаляется с помощью системы автоматического сброса конденсата. Обеспечиваемая ими точка росы сжатого воздуха +3°C достаточна для большинства производств, где магистраль сжатого воздуха не выходит из отапливаемых помещений. Этот способ позволяет удалить влагу на 85%.
В адсорбционных осушителях воздух проходит через адсорбер с поверхностно активным веществом. Второй адсорбер, установленный параллельно, находится в фазе регенерации. Этот способ позволяет удалить влагу на 99,7%.
Агрегаты с холодной регенерацией адсорбента обеспечивают точку росы сжатого воздуха до -70°C и ниже. Принцип их работы заключается в задерживании влаги в поверхностных слоях зерен адсорбента и ее последующем выведении в атмосферу путем продувки адсорбента частью уже осушенного воздуха. Низкое энергопотребление и простота конструкции являются преимуществами этого типа.
Адсорбционные осушители с горячей регенерацией адсорбента позволяют значительно уменьшить или полностью исключить потери сжатого воздуха на регенерацию. Воздух для регенерации берется из атмосферы с помощью воздуходувки, создающей небольшое избыточное давление, и подогревается внешними нагревательными элементами перед подачей в адсорбер. Для охлаждения адсорбента после регенерации также берется атмосферный воздух, но в конце фазы охлаждения используется и часть осушенного сжатого воздуха, что и обуславливает его потери. Потери сжатого воздуха составляют 2,0-2,5%.
Мембранные осушители отделяют молекулы воды в процессе прохождения сжатого воздуха через волоконные мембраны и пригодны для осушения небольших объемов сжатого воздуха. Простота конструкции и отсутствие необходимости в электропитании и обслуживании - преимущества этого типа осушителей. Недостаток - потери сжатого воздуха обычно в объеме 20%.
Оригинальность конструкции бесфреонового осушителя заключается в том, что он изготовлен по блочной схеме на раме и представляет собой установку, состоящую из вертикальных радиаторных секций, охлаждаемых вентиляторами. Простота, надежность и компактность такого осушителя делают возможной его установку на открытой площадке, в удобном месте. Конструктивные особенности позволяют выпускать осушители различной производительности (от 10 до 250 м3/мин), с точкой росы от +5єС (летом) до -23єС (зимой). Принцип работы основан на использовании разности температур атмосферного и осушаемого воздуха. Сжатый воздух, проходя по оребренным трубам радиатора, охлаждается до точки росы. При этом происходит конденсация и выпадение влаги, которая стекает в конденсатоотводчики с последующим автоматическим сливом.
Конечно, приобретение такого оборудования потребует затрат, причем не только на покупку. К примеру, на практике считается нормальным, если адсорбционный осушитель повышает цену выработки сжатого воздуха на 25%. При неправильном выборе осушителя либо при его работе не в оптимальном режиме такие расходы довольно легко могут вырасти и до 50%.
Но что же делать, когда бюджет, который отпущен на подготовку воздуха, ограничен? Простейшее решение - проанализировав потенциальные потери от низкого качества используемого сжатого воздуха, приобрести ту систему его подготовки, которая может гарантированно уберечь дорогостоящее современное оборудование от преждевременного выхода из строя. Иной способ - более внимательно подойти в расчету осушителя: есть вероятность, что точка росы в +3єС избыточна, а для вашего промышленного оборудования довольно +10єС. В данном случае, например, поток через осушитель серии FD производства корпорации «Атлас Копко» можно увеличить на 70%, а при точке росы на выходе +15єС производительность возрастает более чем вдвое. В таблице приведены некоторые технические параметры этой серии.
Таблица. Степень насыщения воздуха влагой (точка росы)
Автор: Владимир БАРАНОВ
