Paineilmajärjestelmä koostuu suppeassa merkityksessä ilmalähteistä, ilmanpuhdistuslaitteista ja niihin liittyvistä putkistoista. Laajasti ymmärrettynä pneumaattiset apukomponentit, pneumaattiset toimilaitteet, pneumaattiset ohjauskomponentit, tyhjiökomponentit jne. kuuluvat kaikki paineilmajärjestelmien luokkaan. Yleensä ilmakompressoriaseman laitteet ovat suppeassa merkityksessä paineilmajärjestelmiä. Seuraava kuva esittää tyypillisen paineilmajärjestelmän vuokaavion:
Ilmanlähdelaite (ilmakompressori) imee ilmakehään ilmaa, puristaa luonnollisessa tilassa olevan ilman korkeammalla paineella paineilmaksi ja poistaa kosteuden, öljyn ja muut epäpuhtaudet paineilmasta puhdistuslaitteiden avulla.
Luonnossa ilma koostuu erilaisten kaasujen (O₂, N₂, CO₂ jne.) seoksesta, ja vesihöyry on yksi niistä. Ilmaa, joka sisältää tietyn määrän vesihöyryä, kutsutaan kosteaksi ilmaksi, ja ilmaa, joka ei sisällä vesihöyryä, kutsutaan kuivaksi ilmaksi. Ympäröivä ilma on kosteaa ilmaa, joten ilmakompressorin työväliaineena on luonnostaan kostea ilma.
Vaikka kostean ilman vesihöyrypitoisuus on suhteellisen pieni, sillä on suuri vaikutus kostean ilman fysikaalisiin ominaisuuksiin. Paineilman puhdistusjärjestelmässä paineilman kuivaus on yksi tärkeimmistä tehtävistä.
Tietyissä lämpötila- ja paineolosuhteissa kostean ilman vesihöyrypitoisuus (eli vesihöyryn tiheys) on rajoitettu. Tietyssä lämpötilassa, kun vesihöyryn määrä saavuttaa suurimman mahdollisen pitoisuuden, kosteaa ilmaa kutsutaan kylläiseksi ilmaksi. Kosteaa ilmaa, jossa ei ole suurinta mahdollista vesihöyrypitoisuutta, kutsutaan tyydyttymättömäksi ilmaksi.
Sillä hetkellä, kun tyydyttymätön ilma muuttuu kylläiseksi, nestemäisiä vesipisaroita tiivistyy kosteaan ilmaan, mitä kutsutaan "kondensaatioksi". Kondensaatio on yleistä. Esimerkiksi kesällä ilmankosteus on korkea, ja vesiputken pinnalle on helppo muodostaa vesipisaroita. Talviaamulla vesipisaroita ilmestyy asukkaiden ikkunoihin. Nämä kaikki muodostuvat kostean ilman jäähtyessä jatkuvan paineen alaisena. Tuloksena on Lu.
Kuten edellä mainittiin, lämpötilaa, jossa tyydyttymätön ilma saavuttaa kyllästymispisteen, kutsutaan kastepisteeksi, kun vesihöyryn osapaine pysyy vakiona (eli absoluuttinen vesipitoisuus pysyy vakiona). Kun lämpötila laskee kastepistelämpötilaan, tapahtuu "kondensaatiota".
Kostean ilman kastepiste ei liity ainoastaan lämpötilaan, vaan myös kostean ilman kosteuden määrään. Kastepiste on korkea, jos vesipitoisuus on korkea, ja matala, jos vesipitoisuus on alhainen.
Kastepistelämpötilalla on tärkeä merkitys kompressoritekniikassa. Esimerkiksi kun ilmakompressorin ulostulolämpötila on liian alhainen, öljy-kaasuseos tiivistyy öljy-kaasusäiliön alhaisen lämpötilan vuoksi, mikä saa voiteluöljyn sisältämään vettä ja vaikuttaa voitelutehoon. Ilmakompressorin ulostulolämpötilan on oltava vähintään vastaavan osapaineen kastepistelämpötilaa korkeampi.
Ilmakehän kastepiste on kastepisteen lämpötila ilmakehän paineessa. Vastaavasti painekastepiste viittaa paineilman kastepisteen lämpötilaan.
Painekastepisteen ja normaalin painekastepisteen välinen vastaava suhde liittyy puristussuhteeseen. Samassa painekastepisteessä mitä suurempi puristussuhde, sitä alhaisempi on vastaava normaali painekastepiste.
Ilmakompressorista tuleva paineilma on likaista. Tärkeimmät epäpuhtaudet ovat: vesi (nestemäiset vesipisarat, vesisumu ja kaasumainen vesihöyry), jäännösvoiteluöljysumu (sumuöljypisarat ja öljyhöyry), kiinteät epäpuhtaudet (ruostemuta, metallijauhe, kumihiukkaset, tervahiukkaset ja suodatinmateriaalit, tiivistemateriaalien hieno jauhe jne.), haitalliset kemialliset epäpuhtaudet ja muut epäpuhtaudet.
Heikentynyt voiteluöljy heikentää kumia, muovia ja tiivistemateriaaleja, aiheuttaen venttiilien toimintahäiriöitä ja tuotteiden saastumista. Kosteus ja pöly aiheuttavat metalliosien ja putkien ruostumista ja syöpymistä, mikä voi aiheuttaa liikkuvien osien jumiutumisen tai kulumisen ja pneumaattisten komponenttien toimintahäiriöitä tai ilmavuotoja. Kosteus ja pöly voivat myös tukkia kuristusreiät tai suodatinsiivilät. Jää aiheuttaa putkiston jäätymisen tai halkeamisen.
Huonon ilmanlaadun vuoksi pneumaattisen järjestelmän luotettavuus ja käyttöikä heikkenevät huomattavasti, ja siitä johtuvat häviöt ylittävät usein huomattavasti ilmankäsittelylaitteen kustannukset ja ylläpitokustannukset, joten on ehdottoman tärkeää valita ilmankäsittelyjärjestelmä oikein.
Mitkä ovat paineilman tärkeimmät kosteuden lähteet?
Paineilman tärkein kosteuden lähde on ilmakompressorin ilman mukana imemä vesihöyry. Kun kostea ilma tulee ilmakompressoriin, puristusprosessin aikana suuri määrä vesihöyryä puristuu nestemäiseksi vedeksi, mikä vähentää huomattavasti paineilman suhteellista kosteutta ilmakompressorin ulostulossa.
Esimerkiksi kun järjestelmän paine on 0,7 MPa ja sisäänhengitetyn ilman suhteellinen kosteus on 80 %, vaikka ilmakompressorin tuottama paineilma on kyllästettyä paineen alaisena, sen suhteellinen kosteus on vain 6–10 %, jos se muunnetaan ilmakehän paineeseen ennen puristusta. Tämä tarkoittaa, että paineilman kosteuspitoisuus on huomattavasti laskenut. Kun lämpötila kaasuputkessa ja kaasulaitteissa vähitellen laskee, paineilmaan tiivistyy edelleen suuri määrä nestemäistä vettä.
Miten öljyn saastuminen paineilmassa johtuu?
Ilmakompressorin voiteluöljy, ympäröivän ilman öljyhöyry ja suspendoituneet öljypisarat sekä järjestelmän pneumaattisten komponenttien voiteluöljy ovat paineilman tärkeimmät öljysaasteiden lähteet.
Keskipakois- ja kalvokompressoreita lukuun ottamatta lähes kaikissa nykyisin käytössä olevissa kompressoreissa (mukaan lukien erilaiset öljyttömästi voideltavat kompressorit) kaasuputkeen joutuu enemmän tai vähemmän likaista öljyä (öljypisaroita, öljysumua, öljyhöyryä ja hiilen fissiota).
Ilmakompressorin puristuskammion korkea lämpötila aiheuttaa noin 5–6 % öljystä höyrystymisen, halkeilun ja hapettumisen sekä kerrostumisen ilmakompressorin putken sisäseinämään hiili- ja lakkakalvona, ja kevyt osa suspendoituu höyrynä ja mikrohiukkasina. Aine tuodaan järjestelmään paineilmalla.
Lyhyesti sanottuna järjestelmissä, jotka eivät tarvitse voiteluaineita käytön aikana, kaikkia paineilmaan sekoitetut öljyt ja voiteluaineet voidaan pitää öljysaastuneina materiaaleina. Järjestelmissä, joihin on lisättävä voiteluaineita käytön aikana, kaikkia paineilmassa olevia ruosteenestomaalia ja kompressoriöljyä pidetään öljysaasteiden epäpuhtauksina.
Miten kiinteät epäpuhtaudet pääsevät paineilmaan?
Paineilman kiinteiden epäpuhtauksien pääasialliset lähteet ovat:
① Ympäröivä ilmakehä on sekoittunut erilaisiin, erikokoisiin hiukkasiin. Vaikka ilmakompressorin imuaukko olisi varustettu ilmansuodattimella, alle 5 μm:n kokoiset "aerosoli"-epäpuhtaudet voivat yleensä päästä hengitetyn ilman mukana ilmakompressoriin ja sekoittua öljyn ja veden kanssa pakoputkeen puristusprosessin aikana.
②Kun ilmakompressori toimii, eri osien välinen kitka ja törmäys, tiivisteiden ikääntyminen ja irtoaminen sekä voiteluöljyn hiiltyminen ja halkeaminen korkeassa lämpötilassa aiheuttavat kiinteiden hiukkasten, kuten metallihiukkasten, kumipölyn ja hiilipitoisen halkeamisen, pääsyn kaasuputkeen.
Julkaisun aika: 18. huhtikuuta 2023
