В соответствии со стандартом ISO 8573-1 «Сжатый воздух. Часть 1. Загрязнения и классы чистоты» загрязнители сжатого воздуха подразделяются на четыре группы: твердые частицы, влага (конденсат/водяной пар), масло (жидкое масло, масляный туман и пары масла), а также микроорганизмы и химические загрязнители. Даже если вы используете оборудование для производства чистого воздуха, такое как безмасляный спиральный компрессор или безмасляный компрессор с водяной смазкой , эти примеси все равно могут проникать из окружающего всасываемого воздуха и выходных трубопроводов, создавая риски для качества и оборудования. Твердые частицы включают пыль, песок и волокна, втянутые из окружающей среды, а также частицы, образующиеся внутри системы, например, хлопья ржавчины от корродирующих труб, металлический мусор от износа оборудования или фильтрующий материал, который разложился и отслоился. Эти частицы значительно различаются по размеру: от нескольких микрометров до чешуек ржавчины, видимых невооруженным глазом. Под влажностью понимается жидкий конденсат, который образуется, когда атмосферный водяной пар сжимается и охлаждается выше точки насыщения; это наиболее распространенное и стойкое разрушительное загрязнение в любой системе сжатого воздуха. Масло может попасть в систему, если процесс разделения масла и воздуха в винтовых компрессорах с впрыском масла не завершен, что приводит к появлению капель жидкого масла, аэрозольного масляного тумана или паров масла, образующихся при высоких температурах. Кроме того, пары масла или летучие органические соединения (ЛОС), присутствующие в окружающей среде, могут попасть в систему через воздухозаборник, что также является точкой риска для пользователей безмасляных спиральных компрессоров и безмасляных компрессоров с водяной смазкой . Также могут встречаться микроорганизмы и химические примеси: бактерии и плесень могут размножаться во влажных, застойных зонах, где сосуществуют нефть и вода, в то время как такие объекты, как химические заводы, могут приносить химические загрязнители, в том числе кислотные газы или частицы тяжелых металлов, что особенно актуально для фармацевтической, пищевой и тонкой химической промышленности.
Многочисленные примеры из реальной жизни показывают, что, хотя рисками, создаваемыми отдельными загрязнителями, часто можно управлять, образование «шлама» — смеси воды, масла и твердых частиц — представляет собой наиболее сложную проблему для систем сжатого воздуха. После эмульгирования эта водомасляная смесь прилипает к стенкам труб, вызывая стойкую коррозию металлов. Отсоединяясь, он захватывает твердые частицы, что приводит к закупорке и износу узких каналов потока — процесс, который создает разрушительный, самовоспроизводящийся цикл.
(I) Твердые частицы: непрерывное истирание и засорение прецизионных компонентов.
Твердые частицы действуют как тонкий абразив; переносимые потоком воздуха на высоких скоростях по трубопроводам, они непрерывно очищают пневматические компоненты. Они вызывают износ пневмоприводов: мельчайшие частицы царапают стенки цилиндров, уплотнения поршней, уплотнительные поверхности золотников клапанов. Как только эти уплотнительные поверхности повреждаются, в цилиндрах и электромагнитных клапанах возникают внутренние утечки, что приводит к медленному реагированию и нестабильному давлению. На многих заводах несколько комплектов баллонов были заменены в течение шести месяцев только для того, чтобы расследования показали, что основной причиной было не качество компонентов, а, скорее, чрезмерный уровень пыли в системе подачи сжатого воздуха. Эта проблема износа имеет большое значение для прецизионной подачи воздуха от безмасляных спиральных компрессоров и безмасляных компрессоров с водяной смазкой , которые обычно используются для высокоточных производственных процессов. Длительное истирание этими частицами приводит к выходу из строя уплотнений и увеличению утечек в системе, что вынуждает воздушные компрессоры оставаться под нагрузкой, чтобы компенсировать потерю давления, что напрямую приводит к увеличению потребления электроэнергии. Кроме того, частицы могут засорять небольшие отверстия, глушители и фильтры; такие компоненты, как отверстия, ограничивающие поток, форсунки, воздушные каналы распылителя и поры глушителя, имеют очень маленькие отверстия, что делает их очень восприимчивыми к скоплению пыли и остатков ржавчины. В малярной промышленности засорение краскопультов приводит к неравномерному нанесению краски. Если в процессах транспортировки порошка или псевдоожижения материала микропористые пластины блокируются пылью, поток материала ухудшается, что приводит к остановке производственных линий для очистки. Твердые частицы также могут загрязнять готовую продукцию, что приводит к браковке всей партии. В таких отраслях, как электроника, покраска и пищевая промышленность, эти частицы могут вступать в прямой контакт с продуктами. Во время покраски ржавчина или пыль, переносимые сжатым воздухом, могут оседать на пленке краски, образуя выступающие частицы, что приводит к необходимости доработки или даже браковке всей партии. При очистке электронных компонентов пыль может прилипать к печатным платам или микросхемам, что напрямую снижает выход продукции. Кроме того, частицы вызывают вторичное загрязнение внутри трубопровода: поскольку они неоднократно ударяются о внутренние стенки, они вытесняют дальнейшую ржавчину и коррозию, вызывая накопление примесей и постепенно ухудшая загрязнение всей системы.
(II) Влага: наиболее распространенный «скрытый источник коррозии» в системах сжатого воздуха.
Многие специалисты по эксплуатации и техническому обслуживанию недооценивают разрушительную силу конденсата, полагая, что небольшое количество воды — это просто скопление, с которым можно справиться путем периодического слива. На самом деле влага является основной причиной всех проблем с коррозией во всей системе. Это приводит к коррозии трубопроводов и резервуаров воздухоприемников: при попадании жидкой воды на внутренние стенки труб из углеродистой стали происходит электрохимическая коррозия, в результате которой образуется ржавчина. Ржавчина может постоянно отслаиваться, становясь дополнительным источником твердых примесей. Кроме того, дно резервуара воздушного ресивера, если оно остается в стоячей воде в течение длительного времени, может подвергнуться коррозии и истончению, что создает риск утечки из сосуда под давлением. В соответствии с нормативными нормами для сосудов под давлением резервуары воздухоприемников требуют регулярного опорожнения и осмотра; значительное скопление воды ускоряет разрушение резервуаров и представляет серьезную угрозу безопасности. Конденсат также может вымывать смазочные материалы из пневматических инструментов и цилиндров, что приводит к сухому трению и повышенному износу. Кроме того, влага ускоряет старение и растрескивание резиновых уплотнений, что приводит к утечкам воздуха. В холодных зимних условиях вода, попавшая в трубопроводы, может замерзнуть, блокируя подачу воздуха, вызывая аварийные остановки производственных линий и потенциально растрескивая тонкостенную трубопроводную арматуру. Более того, влажная среда в сочетании с остатками масла может способствовать росту биопленок, способствующих размножению плесени и бактерий. Этот риск имеет решающее значение для систем безмасляных компрессоров с водяной смазкой , где вода является частью компрессионной среды, и после нее необходимо обеспечить соответствующую сушку. В таких отраслях, как пищевая и фармацевтическая промышленность, использование такой подачи воздуха может привести к микробному загрязнению продуктов, что приведет к их несоответствию нормативным стандартам производства. Влага в сжатом воздухе также может поставить под угрозу стабильность процесса; например, при порошковой металлургии, сушке пластика или очистке упаковки это может привести к впитыванию влаги и комкованию сырья или к деформации продукта и отслаиванию поверхности. Наконец, если адсорбционный осушитель подвергается чрезмерной влажности, срок службы его адсорбирующего материала значительно сокращается, что приводит к увеличению затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание.
(III) Содержание масла: загрязняющие продукты, разрушение уплотнений и образование стойкого осадка.
Содержание масла существует в виде капель жидкости, тумана и паров. Пары масла особенно трудно улавливать стандартными фильтрами, и их часто упускают из виду. Несмотря на то, что безмасляные спиральные компрессоры и безмасляные компрессоры с водяной смазкой исключают впрыск масла в камеру сжатия, всасываемые пары масла из окружающей среды по-прежнему создают риск загрязнения. Такое загрязнение может поставить под угрозу готовую продукцию, что приводит к ухудшению качества: например, в лакокрасочной промышленности следы масляного тумана, переносимые сжатым воздухом на поверхность заготовки, могут вызвать неустранимые дефекты, такие как точечные отверстия и масляные пятна. На пищевых и фармацевтических производственных линиях, где для очистки или упаковки продукции используется сжатый воздух, загрязнение маслом приводит к тому, что продукция становится несоответствующей требованиям, что приводит к возврату клиентов и проблемам с соблюдением нормативных требований. На нескольких отечественных предприятиях пищевой промышленности произошли инциденты, когда загрязненный маслом сжатый воздух на упаковочных линиях приводил к бракованию целых партий продукции — потери, которые намного превышают инвестиционные затраты на очистное оборудование. Кроме того, масло разрушает эластичные уплотнительные материалы; минеральные масла могут привести к разбуханию и размягчению уплотнений из таких материалов, как нитриловый каучук (NBR), что ускоряет старение и выход из строя. Это сокращает срок службы таких компонентов, как электромагнитные клапаны и уплотнения цилиндров, тем самым увеличивая затраты на запасные части и время простоя. Масло также способствует образованию вязкого осадка, который прилипает к внутренним стенкам труб и внутренней части фильтрующих элементов. Этот шлам засоряет фильтры, вызывая увеличение перепада давления в системе; как только фильтрующий элемент насыщается маслом, его эффективность фильтрации быстро падает, что требует гораздо более частого обслуживания. В условиях высокой температуры этот шлам может превратиться в твердые отложения, которые чрезвычайно трудно удалить. Наконец, существуют значительные риски для безопасности: масляный туман может скапливаться в воздухосборниках или низко расположенных участках трубопроводов. Со временем это масло окисляется с образованием нагара, который создает опасность самовозгорания в условиях высокотемпературной эксплуатации. Это серьезная проблема, особенно в системах, использующих воздушные компрессоры с масляной смазкой, где к рискам, связанным с чрезмерным содержанием масла, следует относиться очень серьезно.
(IV) Микроорганизмы и химические примеси: специфические риски для критически важных отраслей промышленности
Хотя воздействие микроорганизмов может быть ограничено в обычных производственных условиях, они являются критическим параметром контроля в таких секторах, как пищевая промышленность, фармацевтика, асептическая упаковка и биологические лаборатории. Эти чистые сектора являются основными сценариями применения безмасляных спиральных компрессоров и безмасляных компрессоров с водяной смазкой . Бактерии и грибки могут размножаться во влажных трубопроводах и распространяться сжатым воздухом; если они вступают в контакт с продуктами, они могут привести к микробному загрязнению, которое нарушает отраслевые стандарты, такие как Надлежащая производственная практика (GMP). Кислые газы и агрессивные примеси в помещениях химических предприятий ускоряют коррозию металлических трубопроводов и датчиков приборов, что приводит к неточным измерениям давления и расхода и ставит под угрозу стабильную работу автоматизированных систем.
