Vandens separatorių ir standartinių koalescencinių filtrų pasirinkimas

Jūsų suslėgto oro sistemoje plieno vamzdžiuose atsiranda rūdžių, elektromagnetinių vožtuvų ritės surūdija per šešis mėnesius nuo įrengimo, dažymo kabinoje dėl vandens užterštumo atsiranda žuvies akių defektų arba jūsų ISO 8573¹ oro kokybės auditas neatitinka 4 klasės pagal skysto vandens kiekį, o jūs turite įrengtą filtrą. Filtras veikia. Jis surenka tai, kam yra skirtas. Problema ta, kad įrengėte koalescencinį filtrą ten, kur turi būti vandens separatorius, arba vandens separatorių ten, kur reikalingas koalescencinis filtras, ir teršalai, kurių jūsų procesas negali toleruoti, patenka tiesiai pro komponentą, kuris niekada nebuvo skirtas jiems sulaikyti. Du filtrų tipai, du skirtingi atskyrimo mechanizmai, du skirtingi taršos tikslai - ir netinkamo filtro įrengimas jums kainuoja tiek pat, kiek nieko neįrengimas tos klasės taršai, kuri iš tikrųjų susidaro jūsų procese. 🔧

Vandens separatoriai yra tinkamas pirmojo etapo valymo komponentas, skirtas pašalinti skystąjį vandenį - laisvo vandens lašelius ir šlakelius, kurie patenka į suspausto oro sistemą iš kompresoriaus aušintuvo arba imtuvo bako - naudojant išcentrinis ir inercinis atskyrimas² kuriam nereikia filtro elemento ir dėl kurio nesusidaro slėgio skirtumo nuostolių. Koalescenciniai filtrai yra tinkamas antrosios pakopos valymo komponentas smulkiems vandens aerozoliams, alyvos aerozoliams ir submikroniniams skysčio lašeliams, patekusiems per vandens separatorių, šalinti - naudojamas pluoštinis koalescencinis elementas, kuris sulaiko ir sujungia smulkius lašelius į nutekamąjį skystį, o tai kainuoja diferencinio slėgio kritimą, kuris didėja, kai elementas apkraunamas.

Pavyzdžiui, Hiroshi, suspausto oro sistemos inžinierius elektronikos surinkimo gamykloje Nagojoje, Japonijoje. Jo banginio litavimo linijoje buvo užterštas fliusas dėl vandens lašelių, esančių azoto prapūtimo šaltinyje, kuris buvo tiekiamas per koalescencinį filtrą, bet ne per prieš srovę esantį vandens atskirtuvą. Vasaros gamybos metu į jo kompresorių po aušintuvą buvo tiekiamas 95% santykinės drėgmės oras, todėl susidarydavo skysto vandens šliūžės, kurios užpildavo koalescencinio filtro elementą, per kelias valandas jį prisotindavo ir leisdavo skystam vandeniui prasiskverbti pasroviui. Prieš koalescencinį filtrą pridėjus vandens separatorių - komponentą, kainuojantį mažiau nei vienas atsarginis koalescencinis elementas - elemento prisotinimas buvo pašalintas, koalescencinio elemento tarnavimo laikas pailgėjo nuo 6 savaičių iki 14 mėnesių ir visiškai nutrūko vandens užteršimo atvejai pasroviui. 🔧

Turinys

• Kokie yra pagrindiniai vandens separatorių ir koalescencinių filtrų atskyrimo mechanizmo skirtumai?
• Kada vandens separatorius yra tinkama suslėgto oro valymo sistemos specifikacija?
• Kokiose srityse reikalingi koalescenciniai filtrai, kad būtų užtikrinta patikima oro kokybė?
• Kaip vandens separatoriai ir koalescenciniai filtrai skiriasi pagal atskyrimo efektyvumą, slėgio kritimą ir bendrą kainą?

Kokie yra pagrindiniai vandens separatorių ir koalescencinių filtrų atskyrimo mechanizmo skirtumai?

Atskyrimo mechanizmas nėra techninė detalė - tai pagrindinė priežastis, kodėl šie du komponentai negali būti keičiami vienas kitu ir kodėl vieną iš jų sumontavus vietoj kito, atsiranda nuspėjamas ir kiekybiškai įvertinamas gedimas. 🤔

Vandens separatoriuose naudojamas išcentrinis ir inercinis atskyrimas - sukantis oro srautui skysčio lašeliai išcentrine jėga išmetami į išorę, kur jie susikaupia ant dubens sienelės ir išteka gravitacijos būdu. Šis mechanizmas yra labai veiksmingas didesniems nei maždaug 5-10 mikronų skysto vandens lašeliams, sukelia nereikšmingą slėgio kritimą, jam nereikia filtro elemento ir jis negali būti prisotintas ar perkrautas dėl didelio skysto vandens kiekio. Koalescenciniuose filtruose naudojami pluoštinis giluminis filtravimas³ - oro srautas praleidžiamas per plono pluošto matricą, kurioje submikroniniai lašeliai yra sulaikomi, sulaikomi ir difuzijos būdu, tada susijungia (susilieja) į didesnius lašelius, kurie nuteka į dubenį. Šis mechanizmas sulaiko aerozolius ir smulkius lašelius, kurių negali pašalinti išcentrinis atskyrimas, tačiau tam reikia švaraus filtro elemento, didėjant elemento apkrovai didėja diferencinis slėgis, be to, jį gali užgožti ir aplenkti skysto vandens šliužai, kuriuos pašalintų išcentrinis atskyrimas.

Atskyrimo mechanizmų palyginimas

Užterštumo dydžio pasiskirstymas - kodėl reikalingi abu komponentai

Suslėgto oro užterštumas pasireiškia įvairių dydžių dalelėmis ir lašeliais, kurių joks atskyrimo mechanizmas visiškai neapima:

⚠️ Kritinė sistemos projektavimo pastaba: nei vandens separatorius, nei koalescencinis filtras nepašalina vandens garų - suslėgtame ore ištirpusios dujinės drėgmės. Vandens garams pašalinti reikalingas šaldymo džiovintuvas (iki +3 °C slėgis rasos taškas⁴) arba džiovyklą su sausikliu (iki -40-70 °C slėgio rasos taško). Vandens separatoriai ir koalescenciniai filtrai pašalina tik skystą vandenį, kuris jau susikondensavo - jie yra kondensacijos problemos šalinimo, o ne jos sprendimo būdas.

"Bepto" tiekia visų pagrindinių suslėgto oro valymo prekių ženklų vandens separatorių dubenų mazgus, koalescencinių filtrų elementus, išleidimo mechanizmus ir pilnus filtrų atstatymo rinkinius, kurių atskyrimo efektyvumas, elemento mikronų reitingas ir srauto talpa patvirtinami kiekviename gaminyje. 💰

Kada vandens separatorius yra tinkama suslėgto oro valymo sistemos specifikacija?

Vandens atskirtuvai yra teisingas ir būtinas pirmosios pakopos komponentas bet kurioje suslėgto oro apdorojimo sistemoje, kai oro sraute yra skysto vandens - taip yra beveik kiekvienoje pramoninėje suslėgto oro sistemoje, veikiančioje be šaldymo džiovintuvo naudojimo vietoje. ✅

Vandens atskirtuvai yra tinkama specifikacija kaip pirmoji apdorojimo pakopa po kompresoriaus imtuvo arba papildomo aušintuvo bet kurioje sistemoje, kurioje suslėgto oro temperatūra nukrenta žemiau rasos taško prieš pasiekiant naudojimo vietą - susidaro kondensuotas skystas vanduo, kurį reikia pašalinti prieš jam patenkant į toliau esančius koalescencinio filtro elementus, FRL filtro dubenis, pneumatinius vožtuvus ir pavaros. Jie taip pat yra tinkama specifikacija kaip vienintelis filtravimo komponentas tais atvejais, kai pakanka pašalinti birią vandens masę ir nereikia pašalinti aerozolių.

Idealūs vandens separatorių taikymo būdai

• 🏭 Pirmasis valymo etapas po kompresoriaus imtuvu - biraus vandens pašalinimas prieš paskirstymą
• 💨 Suspausto oro magistralės apsauga - prieš FRL įrenginius mašinų tiekimo linijose
• 🔧 Pneumatinių įrankių tiekimas - biraus vandens šalinimas smūginiams įrankiams ir šlifuokliams
• 🌊 Didelės drėgmės aplinka - tropinis klimatas, pakrantės objektai, darbas vasarą
• ⚙️ Prieš koalescencinius filtrus - apsaugo koalescencinius elementus nuo prisotinimo
• 🚛 Mobiliosios ir transporto priemonėse montuojamos oro sistemos - kai kondensatas kaupiasi greitai
• 🏗️ Statybinė ir lauko pneumatinė įranga - didelė kondensato apkrova, pagrindinis rūpestis - biriu vandeniu

Vandens separatoriaus parinkimas pagal naudojimo sąlygas

Išcentrinio atskyrimo efektyvumas - fizika

Išcentrinė vandens lašelio atskyrimo jėga besisukančiame oro sraute:

$F_{išcentrinis} = \frac{m_d \times v_{tangentinis}^2}{r}$

Kur:

• $m_d$ = lašelio masė (kg)
• $v_{tangentinis}$ = tangentinis oro greitis (m/s)
• $r$= atskyrimo spindulys (m)

Kadangi lašelio masė priklauso nuo $d^3$ (skersmuo kubu), išcentrinio atskyrimo efektyvumas smarkiai sumažėja mažiems lašeliams:

Būtent todėl vandens separatoriai negali pakeisti koalescencinių filtrų, skirtų aerozoliams šalinti, ir būtent todėl koalescenciniai filtrai turi būti apsaugoti nuo įpilto vandens prieš tai esančiais vandens separatoriais.

Vandens separatoriaus drenažo dydžio nustatymas - didelė kondensato apkrova

Didelės drėgmės sąlygomis kondensato kaupimosi greitis gali būti didelis:

$\dot{V}{kondensatas} = Q{oro} \times \rho_{oro} \times (x_{įleidimo} - x_{sat,linija})$

Kur:

• $Q_{oro}$ = tūrinis debitas esant linijiniam slėgiui (m³/min)
• $\rho_{oro}$ = oro tankis esant linijiniam slėgiui (kg/m³)
• $x_{inlet}$ = savitasis drėgnis įėjime (kg vandens/kg sauso oro)
• $x_{sat,line}$ = soties drėgmė esant linijos temperatūrai ir slėgiui (kg/kg)

Praktinis kondensato kiekis esant dideliam drėgnumui:

Esant 280 ml per valandą, standartinis FRL filtro indas (50-100 ml kondensato talpa) persipildo per 10-20 minučių - būtent tokia būklė užklupo Hiroshi koalescencinį filtrą Nagojoje ir būtent tokia būklė lemia, kad tinkamai parinktas prieš srovę esantis vandens separatorius su pusiau automatiniu išleidimu yra būtinas. 💡

Kokiose srityse reikalingi koalescenciniai filtrai, kad būtų užtikrinta patikima oro kokybė?

Koalescenciniai filtrai sprendžia taršos, kurios vandens separatoriai negali pašalinti, problemą - tai submikroniniai vandens ir alyvos aerozoliai, kurie lieka suspenduoti oro sraute po to, kai baigiamas išcentrinis atskyrimas, ir kurie sukelia konkrečius su alyvos užterštumu susijusius tolesnius gedimus: dangos defektus, prietaisų užsiteršimą, maisto ir vaistų užterštumą bei koroziją dėl alyvos ir vandens emulsijų. 🎯

Koalescenciniai filtrai reikalingi visais atvejais, kai alyvos aerozolių kiekis turi būti kontroliuojamas pagal nustatytą ISO 8573 klasę, kai reikia pašalinti submikroninius vandens aerozolius, kad būtų išvengta tolesnio prietaiso ar proceso užteršimo, kai taikomi kvėpavimo oro kokybės standartai ir kai bet kuris tolesnis procesas yra jautrus alyvos užterštumui, kai koncentracija yra mažesnė nei 1 mg/m³, t. y. riba, kurios išcentrinis atskyrimas negali pasiekti.

Programos, kurioms reikalingi koalescenciniai filtrai

Koalescencinių filtrų elementų klasės - ISO 8573 pasiekiamos klasės

Koalescencinis filtras - elemento prisotinimo gedimo režimas

Kai skystas vanduo pasiekia koalescencinį filtravimo elementą, o prieš tai vanduo neatskiriamas:

1 etapas - elemento apkrova (0-2 valandos, esant didelei vandens apkrovai):

• Vandens lašeliai patenka į pluošto matricą
• Pluoštai prisotinami skysto vandens
• Sutrikusi koalescencijos funkcija - lašeliai negali nutekėti pakankamai greitai

2 etapas - diferencinio slėgio šuolis:
$\Delta P_{sočiosios} = \Delta P_{švariosios} \ kartus \left(\frac{\mu_{vanduo}}{\mu_{oras}}\\dešinė) \ kartus S_f$

Kur $S_f$ yra prisotinimo koeficientas - diferencinis slėgis padidėja 3-8 kartus virš švaraus elemento vertės.

3 etapas - aplinkkelis ir pakartotinis įtraukimas:

• Diferencinis slėgis viršija elemento konstrukcinę ribą
• Skystas vanduo vėl patenka į tolesnį oro srautą
• Per filtrą patenka didžioji vandens masė - blogiau nei be filtro

Hiroshi Nagojoje būtent tokia yra gedimo seka - jos visiškai išvengta prieš srovę įrengus vandens separatorių, kuris pašalina birią vandens masę prieš jai patenkant į koalescencinį elementą.

Koalescencinio filtro įrengimo reikalavimai

Dviejų pakopų valymo traukinys - tinkama sistemos architektūra

💡 Sistemos projektavimo principas: vandens separatorius visada yra pirmas - jis apsaugo visus tolesnius komponentus. Koalescencinis filtras visada po vandens separatoriaus - jis išsprendžia tai, ko negali išspręsti išcentrinis atskyrimas. Ši seka negali būti keičiama viena kita.

Kaip vandens separatoriai ir koalescenciniai filtrai skiriasi pagal atskyrimo efektyvumą, slėgio kritimą ir bendrą kainą?

Komponentų parinkimas turi įtakos ne tik filtro įrenginio pirkimo kainai, bet ir tolesnei oro kokybei, elemento tarnavimo trukmei, sistemos slėgio kritimui, energijos sąnaudoms ir bendroms taršos įvykių išlaidoms. 💸

Vandens separatorių vieneto kaina yra mažesnė, elementų keitimo sąnaudos lygios nuliui, slėgio kritimas yra nereikšmingas, o talpa neribota, tačiau jie negali pasiekti ISO 8573 1-3 klasės naftos ar aerozolių kiekio. Koalescenciniai filtrai pasiekia ISO 8573 1-2 klasės naftos kiekį, pašalina submikroninius aerozolius ir apsaugo jautrius procesus, tačiau jiems reikia keisti elementus, didėjant jų apkrovai didėja slėgių skirtumas, o veikiant skystam vandeniui be išankstinio atskyrimo katastrofiškai sugenda.

Atskyrimo efektyvumo, slėgio kritimo ir sąnaudų palyginimas

ISO 8573-1 Oro kokybės klasės - ką pasiekia kiekvienas komponentas

Bendra nuosavybės kaina - 3 metų palyginimas

1 scenarijus: didelės drėgmės gamybos aplinka (tik koalescencinis filtras - neteisingas)

2 scenarijus: Pneumatinių įrankių tiekimas (tik koalescencinis filtras - nereikalingas)

"Bepto" tiekia vandens separatoriaus dubenų mazgus, pusiau automatinius išleidimo mechanizmus, visų efektyvumo klasių (1 μm, 0,1 μm, 0,01 μm) koalescencinius filtravimo elementus ir aktyvintosios anglies filtravimo elementus visiems pagrindiniams suslėgto oro valymo gamintojams - su srauto talpa, ISO 8573 pasiekiama klase ir elementų keitimo intervalais, patvirtintais atsižvelgiant į konkrečias naudojimo sąlygas. ⚡

Išvada

Kiekvienoje suslėgto oro valymo sistemoje, kurioje yra skysto vandens, t. y. kiekvienoje sistemoje be šaldymo džiovintuvo naudojimo vietoje, kaip pirmąją pakopą įrengti vandens separatorių, o koalescencinius filtrus už vandens separatoriaus įrengti tik tais atvejais, kai tolesniame procese reikia pašalinti alyvos aerozolius, submikroninius vandens aerozolius arba ISO 8573 1-4 klasės alyvos kiekį. Niekada nemontuokite koalescencinio filtro be prieš tai esančio vandens atskirtuvo didelės drėgmės ar didelės kondensacijos aplinkoje - elementas prisisotins, apeis ir pateiks užterštą orą didesniu diferenciniu slėgiu nei nefiltruotas tiekiamas oras. Šie du komponentai skirtinguose teršalų dydžių diapazonuose veikia skirtingais mechanizmais, o norint visiškai išvalyti suslėgtą orą, abu komponentai reikalingi tinkama seka. Nurodykite seką, patikrinkite drenažo tipą, stebėkite koalescencinio elemento diferencinį slėgį ir jūsų suslėgto oro kokybė bus nuosekli, atitinkanti reikalavimus ir sauganti kiekvieną tolesnį sistemos komponentą. 💪

DUK apie vandens separatorių ir standartinių koalescencinių filtrų pasirinkimą