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    壓縮機網 >雜志精華>正文

    無油空壓機與空氣無油關系淺析

      【壓縮機網】在食品飲料、醫藥醫療、精密加工以及電鍍、噴漆、發泡等行業的氣輔設備環節,有工作經驗的人應該清楚,潔凈無油的壓縮空氣是生產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家、代理商、經銷商從業者,經常被問到:如果使用無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,無油壓縮機生產出來的即為潔凈的無油壓縮空氣,無需再額外配置一堆壓縮空氣后處理裝置。

      然而事實并非如此,即便無油空壓機確實具有優于有油潤滑壓縮機的一些特點。但是對于不少用戶工況來說,要實現高質量壓縮空氣所需的下游凈化要求是相同的,即須配備高品質的壓縮空氣凈化設備。

      為何如此說?本文將從以下幾個方面來一一闡述,如有不同見解,歡迎補充討論。

      空壓機有油與無油

      從能量轉換角度來講,壓縮空氣的獲取過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,都是通過在壓縮階段連續濃縮空氣將機械動力轉化為氣動動力。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來壓縮空氣。區別在于,噴油式螺桿壓縮機通常不設同步齒輪,由陽轉子直接帶動陰轉子轉動(陰陽轉子并不直接接觸,有約5-10絲的間隙,靠噴入的潤滑油裹在轉子上形成油膜);而干式無油螺桿壓縮機中陽轉子(主動轉子)靠同步齒輪帶動陰轉子(從動轉子),轉子嚙合過程中互不接觸。

      這樣一個連續不斷的運行過程需要相當大的作用力和能量才能完成,無論是噴油潤滑還是無油壓縮機,這些熱量都會因能量守恒而存在。因此,它們都需要潤滑和冷卻以防止壓縮機局部高溫產生形變,進而磨損和損壞。也就是說,無油空氣壓縮機也需要使用油來潤滑其運動部件并帶走因運動摩擦而產生的熱量。 那么,無油空壓機的“無油”是如何而來的呢?簡單地說,無油空壓機在壓縮階段不使用油,油不會與排出的壓縮空氣流接觸。所以,“無油機”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,無油空壓機仍然無法做到百分之百沒有潤滑油,因為它需要潤滑油用于曲軸箱中作為內部再循環冷卻劑。這是任何類型的空氣壓縮機(包括無油空壓機)都潛在存在的空氣污染源之一。

      壓縮空氣污染源

      從用氣端來看,不管用戶使用的是有油潤滑壓縮機還是無油機,壓縮空氣污染的來源都是相同的。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、循環系統。也就是說,無論是無油機還是有油空壓機,生產出來的壓縮空氣都必須進行處理,特別是對于氣體品質要求高的應用領域。

      讓我們來看看一套普通無油空壓機的壓縮空氣污染源都有哪些?

      1)大氣環境

      我們知道,空氣壓縮機的工作介質是空氣,而空氣的來源是地球上無處不在的大氣。但是,大氣環境并不是一塵不染,其中混雜著大量粉塵顆粒、蒸汽、油污分子等。當空氣密度不高時,不明顯。但是,當空氣被壓縮之后,其中的各種雜質就在壓縮空氣系統中積聚形成有害污染物。揮發性有機化合物 (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、食品和其他高品質壓縮空氣應用中。當被帶入空壓機的進氣口時,這些元素可以以油污的形式存在。

      行業資料報道,根據英國機構環境食品和農村事務部DEFRA在2012年到2015年的監測報告顯示,英國大氣環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。這些油蒸氣主要來源于汽車尾氣排放、化工污染等等。而我國的部分工業區環境比這更惡劣,環境中的油蒸氣含量更高。

      2)設備本身污染

      無油空氣壓縮機再循環中間冷卻器和單獨的齒輪箱通常安裝有通氣,熱油氣體可能通過通氣中逸出到壓縮機周圍的空間中。這種帶有油分子的蒸汽排放可以立即被壓縮機的進氣口吸進去,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有所差異);壓縮空氣輸氣管道可能會產生腐蝕,蝕渣混入氣流中流向用氣端;汽水分離器可能會因為失靈而導致壓縮空氣含水過高等。

      絕對無油與Class 0

      市場上很多營銷活動和術語往往會導致用戶對無油壓縮機所期望的空氣質量產生誤解。有些無油機銷售人員在做市場宣傳時稱自家產品獲得了第三方權威機構認證(最為常見的是德國萊茵TüV認證),產出的壓縮空氣含油量達到Class 0,可以達到絕對無油。事實上,這個表述是不夠嚴謹的,因為Class 0 不等于絕對無油。不管是國際標準ISO8573-1 2010《壓縮空氣 第1部分雜質和質量等級》,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,更不是絕對無油。這個定義可以理解為,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,只能說技術上含油量超到了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,但沒有規定1級濃度的下限或者0級濃度的上限。

      所以,單靠無油空氣壓縮機本身無法產生明顯不含外來污染物的空氣。同樣,將壓縮空氣中的雜質(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級生產中是不可能的,就像制造絕對真空一樣。

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      那是不是“無油”這個說法在空壓機行業就完全無用了呢?當然不是,因為實際生產應用中,我們的目標通常不是絕對去除所有雜質,而是在具備經濟可行性、技術可行性的基礎上,實現極高水平的去除,所以一些公司和技術人員會用更加專業和謹慎的術語——技術上的無油空氣。在這一語境下,“技術上的無油壓縮空氣”指的就是最低的總油含量。比如,在經過活性炭過濾器后過濾,含油測量值低至0.003mg/m3就可以稱為無油壓縮空氣。 顯然,技術上的無油壓縮空氣只能通過使用壓縮空氣后處理設備來實現,包括特定類型的壓縮空氣過濾器和干燥機。我們可以根據用氣端的氣體品質要求來選用不同的后處理組合方案。當然,壓縮空氣來自于有油壓縮機還是無油壓縮機最為關鍵。壓縮空氣后處理設備包含但不限于以下類型:

      1.過濾器

      通過過濾器,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要求,以及導致空壓系統故障產生。

      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。無油空壓機先天的物理性無油已經讓壓縮空氣品質上了一個臺階,所以干燥設備通常配吸干機。由于無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,熱量回收利用的經濟效益十分可觀,因此,近幾年業界在高端市場開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,還能將壓縮空氣中所含水分和油分等雜質沉淀,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(此處針對的是有油壓縮機產生的帶壓氣液混合物)。另外,壓縮空氣中的水分會在油氣分離器中凝結,如果油中含有過多水分會造成潤滑油乳化,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,需要科學制定空壓系統中的冷凝水排放周期和時長。

      5.活性炭吸附過濾器

      利用活性炭來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?;钚蕴績炔靠紫督Y構發達、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、質量轉移和分壓差綜合作用的結果。

      6.無菌過濾器

      通過使用篩網過濾器或膜過濾器從氣流中去除更多的固體顆粒,包括微生物,以達到無菌產品相關質量要求。

      小結

      隨著我國生產制造不斷轉型升級,對無油壓縮空氣的需求也越來越大,因而近些年,壓縮機行業在干式無油螺桿壓縮機的基礎上,又開發出了離心式壓縮機和水潤滑無油單雙螺桿壓縮機。而在壓縮氣體后處理領域,各種高能效過濾設備、干燥設備層出不窮,這既是行業企業發展的機遇,也是很多用戶只知其一不知其二,利益受損很大的一個領域。希望行業各方能夠共同努力,將無油空氣市場做大做強。


    標簽: 無油空壓機空氣  

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