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    壓縮機網(wǎng) >雜志精華>正文

    無(wú)油空壓機與空氣無(wú)油關(guān)系淺析

      【壓縮機網(wǎng)】在食品飲料、醫藥醫療、精密加工以及電鍍、噴漆、發(fā)泡等行業(yè)的氣輔設備環(huán)節,有工作經(jīng)驗的人應該清楚,潔凈無(wú)油的壓縮空氣是生產(chǎn)制造必不可少的資源之一。因此,作為壓縮機設備及解決方案供應商的廠(chǎng)家、代理商、經(jīng)銷(xiāo)商從業(yè)者,經(jīng)常被問(wèn)到:如果使用無(wú)油潤滑空氣壓縮機是否能夠省掉壓縮空氣凈化設備?按照字面理解,無(wú)油壓縮機生產(chǎn)出來(lái)的即為潔凈的無(wú)油壓縮空氣,無(wú)需再額外配置一堆壓縮空氣后處理裝置。

      然而事實(shí)并非如此,即便無(wú)油空壓機確實(shí)具有優(yōu)于有油潤滑壓縮機的一些特點(diǎn)。但是對于不少用戶(hù)工況來(lái)說(shuō),要實(shí)現高質(zhì)量壓縮空氣所需的下游凈化要求是相同的,即須配備高品質(zhì)的壓縮空氣凈化設備。

      為何如此說(shuō)?本文將從以下幾個(gè)方面來(lái)一一闡述,如有不同見(jiàn)解,歡迎補充討論。

      空壓機有油與無(wú)油

      從能量轉換角度來(lái)講,壓縮空氣的獲取過(guò)程就是將機械能轉換為內能即壓力勢能。所有型式的空氣壓縮機,都是通過(guò)在壓縮階段連續濃縮空氣將機械動(dòng)力轉化為氣動(dòng)動(dòng)力。以雙螺桿空壓機為例,它是利用兩根互相嚙合的螺桿作相對旋轉運動(dòng)來(lái)壓縮空氣。區別在于,噴油式螺桿壓縮機通常不設同步齒輪,由陽(yáng)轉子直接帶動(dòng)陰轉子轉動(dòng)(陰陽(yáng)轉子并不直接接觸,有約5-10絲的間隙,靠噴入的潤滑油裹在轉子上形成油膜);而干式無(wú)油螺桿壓縮機中陽(yáng)轉子(主動(dòng)轉子)靠同步齒輪帶動(dòng)陰轉子(從動(dòng)轉子),轉子嚙合過(guò)程中互不接觸。

      這樣一個(gè)連續不斷的運行過(guò)程需要相當大的作用力和能量才能完成,無(wú)論是噴油潤滑還是無(wú)油壓縮機,這些熱量都會(huì )因能量守恒而存在。因此,它們都需要潤滑和冷卻以防止壓縮機局部高溫產(chǎn)生形變,進(jìn)而磨損和損壞。也就是說(shuō),無(wú)油空氣壓縮機也需要使用油來(lái)潤滑其運動(dòng)部件并帶走因運動(dòng)摩擦而產(chǎn)生的熱量。 那么,無(wú)油空壓機的“無(wú)油”是如何而來(lái)的呢?簡(jiǎn)單地說(shuō),無(wú)油空壓機在壓縮階段不使用油,油不會(huì )與排出的壓縮空氣流接觸。所以,“無(wú)油機”是與噴油螺桿壓縮機相對而言的一種叫法。與有油潤滑空壓機相比,無(wú)油機中混入壓縮空氣的油要少得多,噴油螺桿壓縮機噴油量可能高達機器容積排量的1%。盡管如此,無(wú)油空壓機仍然無(wú)法做到百分之百沒(méi)有潤滑油,因為它需要潤滑油用于曲軸箱中作為內部再循環(huán)冷卻劑。這是任何類(lèi)型的空氣壓縮機(包括無(wú)油空壓機)都潛在存在的空氣污染源之一。

      壓縮空氣污染源

      從用氣端來(lái)看,不管用戶(hù)使用的是有油潤滑壓縮機還是無(wú)油機,壓縮空氣污染的來(lái)源都是相同的。所以,下游系統設計考慮和空氣凈化設備的需求也是一樣的。區別在于,有油潤滑壓縮機因為油與空氣大量接觸,對壓縮空氣的污染程度較重,需要額外設計一套潤滑油分離、循環(huán)系統。也就是說(shuō),無(wú)論是無(wú)油機還是有油空壓機,生產(chǎn)出來(lái)的壓縮空氣都必須進(jìn)行處理,特別是對于氣體品質(zhì)要求高的應用領(lǐng)域。

      讓我們來(lái)看看一套普通無(wú)油空壓機的壓縮空氣污染源都有哪些?

      1)大氣環(huán)境

      我們知道,空氣壓縮機的工作介質(zhì)是空氣,而空氣的來(lái)源是地球上無(wú)處不在的大氣。但是,大氣環(huán)境并不是一塵不染,其中混雜著(zhù)大量粉塵顆粒、蒸汽、油污分子等。當空氣密度不高時(shí),不明顯。但是,當空氣被壓縮之后,其中的各種雜質(zhì)就在壓縮空氣系統中積聚形成有害污染物。揮發(fā)性有機化合物 (VOC)、碳氫化合物、一氧化碳和二氧化碳、二氧化硫、一氧化二氮、有機顆粒、灰塵、污垢顆粒和其他污染物都存在于大氣環(huán)境中。除有機物外,各種微生物和細菌同樣普遍存在,尤其是在醫療、食品和其他高品質(zhì)壓縮空氣應用中。當被帶入空壓機的進(jìn)氣口時(shí),這些元素可以以油污的形式存在。

      行業(yè)資料報道,根據英國機構環(huán)境食品和農村事務(wù)部DEFRA在2012年到2015年的監測報告顯示,英國大氣環(huán)境中的油蒸氣含量在0.05mg/m-0.5mg/m,不能達到ISO標準的Class2到Class3級的水平。這些油蒸氣主要來(lái)源于汽車(chē)尾氣排放、化工污染等等。而我國的部分工業(yè)區環(huán)境比這更惡劣,環(huán)境中的油蒸氣含量更高。

      2)設備本身污染

      無(wú)油空氣壓縮機再循環(huán)中間冷卻器和單獨的齒輪箱通常安裝有通氣,熱油氣體可能通過(guò)通氣中逸出到壓縮機周?chē)目臻g中。這種帶有油分子的蒸汽排放可以立即被壓縮機的進(jìn)氣口吸進(jìn)去,從而將潤滑油顆粒間接引入壓縮空氣中。

      3)輸氣管道及后處理設備

      我們都知道,要定期排出儲氣罐內的積水,否則可能造成儲氣罐腐蝕,水位上漲容積變小,還可能給用氣端攜帶大量有油污的水汽(因儲氣罐與干燥機等的設計位置不同會(huì )有所差異);壓縮空氣輸氣管道可能會(huì )產(chǎn)生腐蝕,蝕渣混入氣流中流向用氣端;汽水分離器可能會(huì )因為失靈而導致壓縮空氣含水過(guò)高等。

      絕對無(wú)油與Class 0

      市場(chǎng)上很多營(yíng)銷(xiāo)活動(dòng)和術(shù)語(yǔ)往往會(huì )導致用戶(hù)對無(wú)油壓縮機所期望的空氣質(zhì)量產(chǎn)生誤解。有些無(wú)油機銷(xiāo)售人員在做市場(chǎng)宣傳時(shí)稱(chēng)自家產(chǎn)品獲得了第三方權威機構認證(最為常見(jiàn)的是德國萊茵TüV認證),產(chǎn)出的壓縮空氣含油量達到Class 0,可以達到絕對無(wú)油。事實(shí)上,這個(gè)表述是不夠嚴謹的,因為Class 0 不等于絕對無(wú)油。不管是國際標準ISO8573-1 2010《壓縮空氣 第1部分雜質(zhì)和質(zhì)量等級》,還是我國現行標準GB/T 13277.1-2008《壓縮空氣 第1部分:污染物凈化等級》,關(guān)于含油等級的劃分中都明確表示,Class 0的定義為“由設備使用者或制造商制定的比等級1更高的要求”,而不是低于1級的就是0級,更不是絕對無(wú)油。這個(gè)定義可以理解為,只有壓縮空氣含油等級高于1級,且符合用戶(hù)需求的含油量所代表的0級才有意義。由制造商單方宣布的Class 0,只能說(shuō)技術(shù)上含油量超到了1級水平,因為上述兩項標準只規定了1級總油濃度是小于等于0.01mg/m3,但沒(méi)有規定1級濃度的下限或者0級濃度的上限。

      所以,單靠無(wú)油空氣壓縮機本身無(wú)法產(chǎn)生明顯不含外來(lái)污染物的空氣。同樣,將壓縮空氣中的雜質(zhì)(壓縮空氣中的主要污染物——固體顆粒、水、油)減少到絕對零值在工業(yè)級生產(chǎn)中是不可能的,就像制造絕對真空一樣。

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      那是不是“無(wú)油”這個(gè)說(shuō)法在空壓機行業(yè)就完全無(wú)用了呢?當然不是,因為實(shí)際生產(chǎn)應用中,我們的目標通常不是絕對去除所有雜質(zhì),而是在具備經(jīng)濟可行性、技術(shù)可行性的基礎上,實(shí)現極高水平的去除,所以一些公司和技術(shù)人員會(huì )用更加專(zhuān)業(yè)和謹慎的術(shù)語(yǔ)——技術(shù)上的無(wú)油空氣。在這一語(yǔ)境下,“技術(shù)上的無(wú)油壓縮空氣”指的就是最低的總油含量。比如,在經(jīng)過(guò)活性炭過(guò)濾器后過(guò)濾,含油測量值低至0.003mg/m3就可以稱(chēng)為無(wú)油壓縮空氣。 顯然,技術(shù)上的無(wú)油壓縮空氣只能通過(guò)使用壓縮空氣后處理設備來(lái)實(shí)現,包括特定類(lèi)型的壓縮空氣過(guò)濾器和干燥機。我們可以根據用氣端的氣體品質(zhì)要求來(lái)選用不同的后處理組合方案。當然,壓縮空氣來(lái)自于有油壓縮機還是無(wú)油壓縮機最為關(guān)鍵。壓縮空氣后處理設備包含但不限于以下類(lèi)型:

      1.過(guò)濾器

      通過(guò)過(guò)濾器,減少壓縮空氣系統中的油和水氣溶膠、大氣顆粒物、微生物和金屬/非金屬顆粒物(如銹片或礦物垢)的含量,保證系統的潔凈,以及設備正常運轉。防止不符合用氣端品質(zhì)要求,以及導致空壓系統故障產(chǎn)生。

      2.干燥機

      干燥機分為冷凍式干燥機和吸附式干燥機,主要作用是去除壓縮空氣中的水分,使空氣更加干燥潔凈。無(wú)油空壓機先天的物理性無(wú)油已經(jīng)讓壓縮空氣品質(zhì)上了一個(gè)臺階,所以干燥設備通常配吸干機。由于無(wú)油空壓機都是大排量且多機組,耗電成本十分驚人。其排氣溫度都在110℃以上,熱量回收利用的經(jīng)濟效益十分可觀(guān),因此,近幾年業(yè)界在高端市場(chǎng)開(kāi)始流行使用壓縮熱再生吸干機。

      3.儲氣罐

      用于存儲壓縮空氣的儲罐,它不僅能降低氣流脈動(dòng),還能將壓縮空氣中所含水分和油分等雜質(zhì)沉淀,從而達到除油除水的作用。一般“濕罐”安裝在干燥機之前,“干罐”安裝在之后(濕罐是指儲存含有飽和水分壓縮空氣的儲氣罐,干罐相反)。

      4.油水分離器和冷凝水排放

      油水分離器主要作用就是把壓縮空氣中的潤滑油和水分分離開(kāi)(此處針對的是有油壓縮機產(chǎn)生的帶壓氣液混合物)。另外,壓縮空氣中的水分會(huì )在油氣分離器中凝結,如果油中含有過(guò)多水分會(huì )造成潤滑油乳化,導致壓縮機主機潤滑不良,油氣分離效果變差,引起空壓機部件銹蝕。所以,需要科學(xué)制定空壓系統中的冷凝水排放周期和時(shí)長(cháng)。

      5.活性炭吸附過(guò)濾器

      利用活性炭來(lái)吸附油蒸汽和油氣溶膠是目前非常普遍的一種壓縮空氣除油方式?;钚蕴?jì)炔靠紫督Y構發(fā)達、比表面積大?;钚蕴磕芪綁嚎s空氣中的油蒸汽主要是靠范德華力、毛細作用、質(zhì)量轉移和分壓差綜合作用的結果。

      6.無(wú)菌過(guò)濾器

      通過(guò)使用篩網(wǎng)過(guò)濾器或膜過(guò)濾器從氣流中去除更多的固體顆粒,包括微生物,以達到無(wú)菌產(chǎn)品相關(guān)質(zhì)量要求。

      小結

      隨著(zhù)我國生產(chǎn)制造不斷轉型升級,對無(wú)油壓縮空氣的需求也越來(lái)越大,因而近些年,壓縮機行業(yè)在干式無(wú)油螺桿壓縮機的基礎上,又開(kāi)發(fā)出了離心式壓縮機和水潤滑無(wú)油單雙螺桿壓縮機。而在壓縮氣體后處理領(lǐng)域,各種高能效過(guò)濾設備、干燥設備層出不窮,這既是行業(yè)企業(yè)發(fā)展的機遇,也是很多用戶(hù)只知其一不知其二,利益受損很大的一個(gè)領(lǐng)域。希望行業(yè)各方能夠共同努力,將無(wú)油空氣市場(chǎng)做大做強。


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    標簽: 無(wú)油空壓機空氣  

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