壓縮空氣知識(shí).doc

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壓縮空氣知識(shí)匯編 設(shè)備管理部 2016年4月27日 目 錄 1.空氣性質(zhì) 1 1.1 空氣與壓縮空氣 1 1.2 壓力、流量與溫度 2 1.3 固體雜質(zhì) 4 1.4 水? 4 1.4.1 與水有關(guān)的概念 4 1.4.2 露點(diǎn)溫度的測(cè)量 8 1.5 壓縮空氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 9 2.壓縮空氣干燥凈化技術(shù)與設(shè)備 11 2.1概述 11 2.1.1 前言 11 2.1.2 壓縮空氣的干燥、凈化原理簡(jiǎn)述 11 2.1.3 干燥凈化設(shè)備的分類 12 2.1.4 壓縮空氣干燥凈化工藝選擇原則? 14 2.1.4.1 壓縮空氣干燥工藝? 14 2.1.4.2 壓縮空氣干燥工藝的選擇原則? 14 2.1.4.3 壓縮空氣凈化工藝及選擇? 14 2.1.5 干燥凈化設(shè)備的布置? 14 2.1.5.1 布置原則? 14 2.1.5.2 布置形式 17 2.2 過(guò)濾凈化? 18 2.2.1 壓縮空氣中油的來(lái)源 18 2.2.2 壓縮空氣中的固體顆粒來(lái)源 20 2.2.3 壓縮空氣過(guò)濾器的分類 21 2.2.4纖維過(guò)濾器的工作原理? 21 2.2.4.1 纖維過(guò)濾器濾芯的典型組成 21 2.2.4.2 纖維過(guò)濾器的工作原理 22 2.2.5 纖維過(guò)濾器的工作特點(diǎn) 24 2.2.6 英國(guó)dh公司OIL-XPLUS過(guò)濾器的特點(diǎn)及規(guī)格 25 2.2.6.1 OIL-XPLUS過(guò)濾器濾芯的特點(diǎn) 25 2.2.6.2 OIL-XPLUS殼體的人性化設(shè)計(jì) 26 2.2.6.3 OIL-XPLUS過(guò)濾器殼體的防腐性能? 27 2.2.6.4 OIL-XPLUS過(guò)濾器過(guò)濾等級(jí)劃分 27 2.2.7 過(guò)濾器的應(yīng)用?? 27 2.2.7.1 不同等級(jí)的過(guò)濾器的適用場(chǎng)合? 27 2.2.7.2 過(guò)濾器的配套? 28 2.2.7.3 過(guò)濾器濾芯的更換周期? 28 2.2.7.4 過(guò)濾器安裝應(yīng)注意事項(xiàng)? 29 2.2.7.5 過(guò)濾器的配件 29 2.3 冷凍干燥 29 2.3.1 冷干機(jī)概述（分類及技術(shù)參數(shù)） 29 2.3.2 冷干機(jī)工作原理 31 2.3.3 冷干機(jī)的組成 33 2.3.4 冷干機(jī)主要部件及其運(yùn)行特點(diǎn)? 33 2.3.4.1 預(yù)冷器? 34 2.3.4.2 蒸發(fā)器 35 2.3.4.3 氣水分離器和自動(dòng)排水器 35 2.3.4.4 制冷壓縮機(jī) 39 2.3.4.5 冷凝器 40 2.3.4.6 蒸發(fā)器制冷量的調(diào)節(jié)——露點(diǎn)溫度的穩(wěn)定手段? 40 2.3.4.7 其他部件 41 2.3.5 冷干機(jī)應(yīng)用 42 2.3.5.1 關(guān)于冷干機(jī)的露點(diǎn)溫度 42 2.3.5.2 冷干機(jī)使用條件 43 2.3.5.3 冷干機(jī)的選型 44 2.3.5.4 冷干機(jī)安裝要求 45 2.3.5.5 冷干機(jī)的其他應(yīng)用 46 2.4 壓縮空氣吸附干燥技術(shù)與設(shè)備 46 2.4.1 概述 46 2.4.2 吸附工作原理? 46 2.4.2.1 吸附過(guò)程 46 2.4.2.2 再生過(guò)程? 48 2.4.3 吸附劑? 49 2.4.3.1 硅膠 50 2.4.3.2 活性氧化鋁 51 2.4.4.3 控制系統(tǒng) 51 2.4.3.4 吸附劑比較 52 2.4.4 吸干機(jī)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行特點(diǎn) 54 2.4.4.1 無(wú)熱再生 56 2.4.4.2 有熱再生 61 2.4.4.3 各種干燥機(jī)比較 67 2.4.5 吸干機(jī)應(yīng)用 68 2.4.5.1 使用條件 68 2.4.5.2 選型 71 2.4.5.3 安裝 71 3.相關(guān)資料 71 3.1 0.101325MPa（a）壓力下飽和濕空氣含水量（供參考） 71 3.2 不同壓力、溫度下飽和濕空氣含水量（g/kg干空氣）（供參考） 73 3.3 ISO8573.1 壓縮空氣 第一部分 污染物和凈化等級(jí) （節(jié)選? 75 壓縮空氣知識(shí) 1.空氣性質(zhì) 1.1 空氣與壓縮空氣? 在地球引力作用下，大量氣體聚集在地球周圍，形成數(shù)千公里的大氣層。氣體密度隨離地面高度的增加而變得愈來(lái)愈稀薄。探空火箭在3000公里高空仍發(fā)現(xiàn)有稀薄大氣，有人認(rèn)為，大氣層的上界可能延伸到離地面6400公里左右。地表大氣平均壓力為1個(gè)大氣壓，相當(dāng)于每平方厘米地球表面包圍1034g空氣。地球總表面積為510100934平方公里，所以大氣總質(zhì)量約為5.2×1015噸，差不多占地球總質(zhì)量的百萬(wàn)分之一，大氣隨高度的增加而逐漸稀薄，50%的質(zhì)量集中在30km以下的范圍內(nèi)。高度100km以上的空氣質(zhì)量?jī)H是整個(gè)大氣圈質(zhì)量的百萬(wàn)分之一。? 地面的大氣是多種氣體的混合物，其中：氮78%、氧21%、氬0.93%、二氧化碳0.03%、氖0.0018%，此外還有其他惰性氣體、臭氧、水氣和塵埃等。? 由于環(huán)境污染，目前空氣還含有二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等有毒氣體。? 干空氣的分子量為28.96，在0℃、760mmHg柱時(shí)的密度為1.293g/m3。? 空氣經(jīng)過(guò)機(jī)械壓縮以后就成了壓縮空氣，用作生產(chǎn)壓縮空氣的設(shè)備通常稱為空氣壓縮機(jī)。人類很早就懂得使用壓縮空氣，現(xiàn)在壓縮空氣已是人類生產(chǎn)、生活中一種不可缺少的動(dòng)力。隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)壓縮空氣質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，而且呈多樣化。? 現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)對(duì)壓縮空氣的要求可分為以下幾個(gè)方面：? 1）壓力、流量的要求：任何需要壓縮空氣的場(chǎng)合對(duì)壓縮空氣的壓力和流量都是有要求的。目前最普遍的壓力值在0.7MPa（g）左右。在一些特殊場(chǎng)合如玻璃行業(yè)，對(duì)壓縮空氣的壓力要求可能為0.2-0.4 MPa（g）左右；在某些軍工企業(yè)，對(duì)壓縮空氣壓力要求可能在幾十MPa。市場(chǎng)上有各種各樣的空氣壓縮機(jī)可以來(lái)滿足這些要求。? 2）干燥度（即含水量或露點(diǎn)溫度）的要求：不同的工藝對(duì)壓縮空氣露點(diǎn)溫度要求也不同，如用作儀表方面的壓縮空氣壓力露點(diǎn)一般要求在-40℃以下，而在半導(dǎo)體芯片廠對(duì)壓縮空氣的壓力露點(diǎn)可能要求在-70℃，但在多數(shù)場(chǎng)合，對(duì)壓縮空氣的露點(diǎn)溫度要求在0℃以上就已足夠。壓縮空氣的露點(diǎn)要求通常由干燥機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。? 3）清潔度的要求（相對(duì)比較復(fù)雜，包括：固體物、油霧、微生物、有害氣體等）：由壓縮空氣過(guò)濾器來(lái)解決。 1.2 壓力、流量與溫度? 壓力、流量與溫度是壓縮空氣的三個(gè)基本指標(biāo)。? 由于地球引力的作用，地球表面的大氣層對(duì)地球表面或表面物體所造成的壓力稱為“大氣壓”。由于地球表面的海拔高度不同，所處不同高度的空氣密度不同，所以，處在不同高度上的物體受到的大氣壓力的大小也不同。所謂標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力是指在攝氏零度（0℃）條件下，在緯度45度的海平面上，所受到的大氣壓力（干燥空氣），經(jīng)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力等于760mmHg（汞）/cm2，即每平方厘米承受760mmHg的壓力，我們可以換算為kgf（千克力）：? 76cm×13.6gf/cm3=1033.6gf/cm2＝1.0336kgf/cm2。? 一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力相當(dāng)于每平方厘米承受1.0336kg，約1公斤壓力。? 壓力的法定單位是帕斯卡（Pa）：1Pa=1N/m2（牛頓/平方米）。? 工程上常用的是兆帕（MPa）：1MPa=106Pa。也有人習(xí)慣用kgf/cm2（千克力/平方厘米）作壓力單位，而且f經(jīng)常省略：1kgf/cm2＝0.098Mpa。? 1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力=1.0336×0.098MPa=0.1012928MPa≈0.1Mpa。? 國(guó)外也有用巴(bar)和psi作為壓縮空氣壓力單位的，這些單位與MPa的關(guān)系如下：? 1bar=0.1MPa? 1psi=0.006895Mpa? 氣體在容器內(nèi)的壓力，在實(shí)際應(yīng)用中有兩種不同的表示方法，一種是直接表示氣體施于器壁上的壓力大小的實(shí)際數(shù)值，叫做絕對(duì)壓力，用符號(hào)“P(a)”表示；另一種是用壓力表測(cè)量壓力值時(shí)的顯示值，叫做表壓力，用符號(hào)“P(g)”表示。 當(dāng)絕對(duì)壓力高于當(dāng)?shù)卮髿鈮簳r(shí)，壓力表所指示的數(shù)值為正值，這時(shí)：? P(a) = B + P(g) （B——當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ? 壓縮空氣的流量用Nm3/min或用Nm3/h來(lái)表示，通常表示空氣在“空氣壓縮機(jī)吸氣狀態(tài)”下的容積流量。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3853對(duì)一般容積式空氣壓縮機(jī)的吸氣狀態(tài)規(guī)定為：空氣溫度t=20℃，絕對(duì)壓力P=0.1MPa，相對(duì)濕度φ=0％（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）。空壓機(jī)廠家對(duì)其產(chǎn)品宣傳資料中空壓機(jī)的排氣量是基于什么吸氣狀態(tài)下一般都沒(méi)有表明。? 為了與空壓機(jī)配套，壓縮空氣干燥機(jī)和過(guò)濾器等后處理設(shè)備的處理能力都是以空氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量來(lái)標(biāo)注的，單位中的N就是表示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，不過(guò)N常常被省略。? 在國(guó)外，一些國(guó)家習(xí)慣用cfm（每分鐘立方英尺）表示壓縮空氣的流量，cfm與m3/min的換算關(guān)系是：?1m3/min=35.315cfm? 按照某空壓機(jī)制造商提供的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，一臺(tái)排氣壓力為0.7MPa的空壓機(jī)，每馬力（空壓機(jī)之電動(dòng)機(jī)的功率，1馬力=0.75千瓦）可生產(chǎn)0.1416m3的壓縮空氣，也就是生產(chǎn)1m3、0.7MPa的壓縮空氣需要5.3kw的電能。? 在壓縮空氣系統(tǒng)中存在壓力降，每0.007MPa的壓力降，需要損耗0.7%的功率。? 溫度反映了物質(zhì)分子熱運(yùn)動(dòng)狀況，溫度單位有“絕對(duì)溫度”、“攝氏溫度”和“華氏溫度”三種。? 絕對(duì)溫度：以氣體分子停止運(yùn)動(dòng)時(shí)的最低極限溫度為起點(diǎn)的溫度，以T表示，單位為“開(kāi)（開(kāi)爾文）”，單位符號(hào)為K。? 攝氏溫度：以冰的融點(diǎn)為起點(diǎn)的溫度，單位為“攝氏度”，單位符號(hào)為℃。? 華氏溫度：一些歐美的習(xí)慣用法，單位符號(hào)為F。? 這三種溫度單位之間的換算關(guān)系：? T（K）＝t（℃）＋273.16? t（F）= 1.8t(℃) ＋32 1.3 固體雜質(zhì)? 現(xiàn)在我們周圍的空氣中含有大量的懸浮物，我國(guó)的《環(huán)境質(zhì)量空氣標(biāo)準(zhǔn)》把懸浮物作為衡量空氣質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。該標(biāo)準(zhǔn)把當(dāng)量直徑≤100μm的所有懸浮物稱為“總懸浮物”，把當(dāng)量直徑≤10μm的懸浮物稱為“可吸入顆粒物”。? 空氣中的懸浮物種類多樣，但可按照粒子的大小來(lái)細(xì)分。在流動(dòng)的空氣中懸浮物不容易沉降，在靜止的空氣中能緩慢沉降。懸浮物的來(lái)源很多，如：煙煤燃燒時(shí)排出的煙塵、汽車排出的尾氣、建筑工地、工廠等等都可產(chǎn)生懸浮物。? 人的肉眼能看見(jiàn)的最小的物體為30-40μm，人的頭發(fā)直徑為100μm左右，而空氣中的絕大部分懸浮物人是看不到的。對(duì)空氣中的懸浮物我們?cè)凇哆^(guò)濾器》中還有描述。 1.4 水? 1.4.1 與水有關(guān)的概念? 自然界幾乎沒(méi)有絕對(duì)干燥的空氣。在霧天，空氣中的氣體水凝結(jié)成了水霧，并形成了氣溶膠。? 由于空氣中水的存在，因此壓縮空氣中必然也有水。? 衡量空氣含水量的單位有：水蒸氣分壓力、絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、含濕量、露點(diǎn)溫度等，下面我們作一一說(shuō)明：? 濕空氣是水蒸氣與干空氣的混合物，在一定體積的濕空氣里水蒸氣所占的份量（以重量計(jì)）通常比干空氣要少得多，但按“氣體定律”它占有與干空氣相同的體積，也具有相同的溫度。濕空氣所具有的壓力是各組成氣體（即干空氣與濕空氣）分壓力的和。濕空氣中水蒸氣所具有的壓力，稱為水蒸氣分壓，記作Pw（符號(hào)Pw中的w指水（water），Pws中的S指飽和狀態(tài)（saturation），下同。），其值可反映濕空氣中水蒸氣含量，飽和空氣中水蒸氣分壓力叫飽和水蒸氣分壓，記作Pws。其他表示水在壓縮空氣中含量的參數(shù)都是由水蒸氣分壓計(jì)算而得的。?? 表示空氣干濕程度的物理量叫“濕度”。常用的濕度表示方法有“絕對(duì)濕度”、“相對(duì)濕度”和“含濕量”三種。? 絕對(duì)濕度是指空氣中的水蒸氣質(zhì)量與體積的比率，通常用X表示，單位為kg/m3或g/m3。我們可用氣體狀態(tài)方程計(jì)算：? ?????????? F1.4.1 式中：mw——水蒸氣質(zhì)量kg，V——濕空氣體積m3，Pw——水蒸氣壓力Pa，Rw——水蒸氣氣體常數(shù)（426.05J/kg K），T——絕對(duì)溫度K? 絕對(duì)濕度只表明單位體積濕空氣中含有多少水蒸氣，不能表示濕空氣的飽和程度。從式1.4.1中可以看出，絕對(duì)濕度就是濕空氣中水蒸氣的密度。飽和空氣的絕對(duì)濕度（水蒸氣密度）是有極限的。在氣動(dòng)壓力（2MPa）范圍內(nèi)，可認(rèn)為飽和空氣中水蒸氣的密度只取決于溫度的高低而和空氣壓力大小無(wú)關(guān)，溫度越高，飽和水蒸氣的密度越大（這是因?yàn)閴嚎s空氣中水蒸氣分壓的大小取決于溫度，而絕對(duì)濕度是通過(guò)水蒸氣分壓計(jì)算而得）。 相對(duì)濕度是空氣的絕對(duì)濕度與相同壓力、溫度下的飽和絕對(duì)濕度之比值。通常用φ表示，單位為%。? ?? F1.4.2 相對(duì)濕度φ值在0－100％之間。在一定壓力和溫度下：φ值越小，空氣越干燥，吸水能力越強(qiáng)。φ值越大，空氣越潮濕；吸水能力越弱。我們?nèi)菀椎玫较鄬?duì)濕度為100%的空氣，不可能得到相對(duì)濕度為0%的空氣。? “含濕量”可分為“質(zhì)量含濕量”和“容積含濕量”兩種。1kg干空氣含有水蒸氣的重量叫做“質(zhì)量含濕量”，常用dm來(lái)表示，單位為g/kg（干空氣）或kg/kg（干空氣），我們可通過(guò)水蒸氣分壓計(jì)算而得：? ??? kg/kg(干空氣) 　 F1.4.3 1m3干空氣中所含有的水蒸氣重量叫做“容積含濕量”，可用dv表示，單位為g/m3或kg/m3(干空氣)。 ? kg/m3（干空氣）???? F1.4.4 從式F1.4.3可以看出，質(zhì)量含濕量dm幾乎同水蒸氣分壓力Pw成正比，而同空氣總壓力P成反比。dm確切反映了空氣中含有的水蒸氣量的多少。由于在某一地區(qū)，大氣壓力基本上是定值，所以空氣含濕量?jī)H同水蒸氣分壓力Pw有關(guān)。? 質(zhì)量含濕量常用在壓縮空氣干燥機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算中，而容積含濕量常用在銷售工作中。兩者的關(guān)系如式1.4.4所示。按ISO8573.1-2001的規(guī)定，壓縮空氣的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)為： 表1-1 標(biāo)準(zhǔn)工況 空氣溫度?? 20℃ 空氣壓力 1bar絕對(duì)壓力 水蒸氣分壓 0 *1bar=0.1MPa? 因此按F1.4.3計(jì)算所得的質(zhì)量含濕量，再按F1.4.4乘上標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣密度：1.205kg/m3即得壓縮空氣的容積含濕量，單位為：kg/m3（標(biāo)準(zhǔn)工況）。? 第3章中列出了0.101325MPa（a）壓力下不同溫度空氣中飽和含水量。 一定壓力下，未飽和空氣在保持水蒸氣分壓不變（即保持絕對(duì)含水量不變）情況下降低溫度，使之達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度叫“露點(diǎn)溫度”。溫度降至露點(diǎn)溫度時(shí)，濕空氣中便有凝結(jié)水滴析出（稱為“結(jié)露”），此時(shí)空氣的相對(duì)濕度為100%。 空氣壓力為1個(gè)大氣壓時(shí)稱為“大氣露點(diǎn)”（也稱“常壓露點(diǎn)”，按照ISO8573.1 2.10.1規(guī)定大氣露點(diǎn)不應(yīng)用在壓縮空氣的干燥方面），壓縮空氣的露點(diǎn)溫度稱為此壓力下的“壓力露點(diǎn)”。濕空氣的露點(diǎn)溫度與濕空氣中水分含量的多少有關(guān)。 因此壓力露點(diǎn)溫度是所有壓縮空氣干燥機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)。? 我們周圍空氣中的水分含量與環(huán)境溫度和相對(duì)濕度有關(guān)，環(huán)境溫度決定了飽和水蒸氣分壓的大小，相對(duì)濕度表明了空氣的飽和程度。每個(gè)地區(qū)一年四季空氣中的含水量不同地區(qū)也不一樣。具體參見(jiàn)表1-2。 表1-2 我國(guó)主要城市空氣濕度參數(shù) 地名 大氣壓力（kPa） 室外溫度(℃) 夏季含量(g/kg干) 冬季含水量(g/kg干) 冬季 夏季 冬季 夏季 拉薩 65.00 65.23 -8.00 22.80 5.90 0.5250 烏魯木齊 91.99 90.67 -27.00 34.10 6.90 0.2576 西寧 77.51 77.35 -15.00 25.90 7.80 0.4939 蘭州 85.14 84.31 -13.00 30.50 10.60 0.7175 呼和浩特 90.09 88.94 -22.00 29.90 11.60 0.2962 昆明 81.15 80.80 1.00 25.80 12.10 2.7982 銀川 89.57 88.35 -18.00 30.60 13.20 0.4507 太原 93.29 91.92 -15.00 31.20 14.70 0.5248 貴陽(yáng) 89.75 88.79 -3.00 30.00 14.70 2.3189 哈爾濱 100.15 98.51 -29.00 30.30 15.30 0.1746 西安 97.87 95.92 -8.00 35.20 15.30 1.2569 長(zhǎng)春 99.40 97.79 -26.00 30.50 16.50 0.2421 石家莊 101.69 99.56 -11.00 35.10 18.10 0.7701 沈陽(yáng) 102.08 100.07 -22.00 31.40 18.10 0.3386 濟(jì)南 102.02 99.85 -10.00 34.80 18.70 0.8748 北京 102.04 99.86 -12.00 33.20 19.00 0.6093 重慶 99.12 97.32 2.00 36.50 19.20 3.5957 鄭州 101.28 99.17 -7.00 35.60 20.20 1.2654 長(zhǎng)沙 101.99 99.94 -3.00 35.80 20.20 2.4081 成都 96.32 94.77 1.00 31.60 20.20 3.2920 南寧 101.14 99.60 5.00 34.20 20.40 4.1063 天津 102.66 100.48 -11.00 33.40 20.50 0.7849 福州 101.26 99.64 -4.00 35.20 21.10 2.0209 南昌 101.88 99.91 -3.00 35.60 21.10 2.2000 廣州 101.95 100.45 5.00 33.50 21.10 3.8325 合肥 102.23 100.09 -7.00 35.00 21.20 1.5818 南京 102.52 100.40 -6.00 35.00 21.30 1.6520 武漢 102.33 100.17 -5.00 35.20 21.30 1.9053 海口 101.60 100.24 10.00 34.50 21.30 6.5731 杭州 102.09 100.05 -4.00 35.70 21.60 2.1029 上海 102.51 100.53 -4.00 34.00 21.70 2.0483 1.4.2 露點(diǎn)溫度的測(cè)量? 壓縮空氣露點(diǎn)溫度用露點(diǎn)儀測(cè)量，測(cè)量壓縮空氣露點(diǎn)的儀器常用的有以下兩種：? 1）鏡面露點(diǎn)儀，其原理是采用制冷方式冷卻被測(cè)氣體至一定溫度，其中的水蒸氣就可結(jié)露在鏡面上，采用光學(xué)等原理測(cè)量出結(jié)露時(shí)的溫度。該方法從原理上講只要有足夠的制冷措施，就能測(cè)量任意露點(diǎn)溫度。但是這種方法的問(wèn)題在于：a) 對(duì)被測(cè)氣體要求很高，任何雜質(zhì)和污染都會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差，b) 由于采用制冷方式，工作原理相對(duì)復(fù)雜，而且每測(cè)量一次需要一定的時(shí)間。因此通常此類露點(diǎn)儀不用在在線檢測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，而常在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)等使用。? 2）電容/電阻露點(diǎn)儀。這類露點(diǎn)儀具有體積小、攜帶方便、測(cè)量范圍大的優(yōu)點(diǎn)，其傳感器通常是氧化鋁傳感器，最低可測(cè)到-100℃的露點(diǎn)溫度（如本公司的MD-10PP型露點(diǎn)儀的測(cè)量范圍是0-80℃），這類露點(diǎn)儀的缺點(diǎn)是一般只能測(cè)常壓露點(diǎn)溫度，露點(diǎn)傳感器會(huì)產(chǎn)生負(fù)偏移，因此需要每年送計(jì)量部門鑒定。? 　　露點(diǎn)儀制造商比較有名氣的有：英國(guó)的MISHELL公司、SHAW公司、芬蘭Vaisala公司等。? 1.5 壓縮空氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)使用壓縮空氣時(shí)都有一整套設(shè)備、設(shè)施，我們把由生產(chǎn)、處理和儲(chǔ)存壓縮空氣的設(shè)備所組成的系統(tǒng)稱為氣源系統(tǒng)。典型的氣源系統(tǒng)由下列幾部分組成：空氣壓縮機(jī)、后部冷卻器、緩沖罐、過(guò)濾器（包括油水分離器、預(yù)過(guò)濾器、除油過(guò)濾器、除臭過(guò)濾器、滅菌過(guò)濾器等等）、干燥機(jī)（冷凍式或吸附式）、穩(wěn)壓儲(chǔ)氣罐、自動(dòng)排水排污器及輸氣管道、管路閥件、儀表等。上述設(shè)備根據(jù)工藝流程的不同需要，組成完整的氣源系統(tǒng)。? 空壓機(jī)排出的壓縮空氣是不干凈的，除了含有水（包括水蒸氣、凝結(jié)水）和懸浮物外，還有油（包括油霧、油蒸氣）。這些污染物對(duì)提高生產(chǎn)效率、降低運(yùn)行成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量是不利的，因此就需要進(jìn)行干燥凈化處理。為了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織（ISO）所屬壓縮機(jī)、氣動(dòng)機(jī)械及工具委員會(huì)（TC118）在1986年提出了關(guān)于壓縮空氣干燥凈化設(shè)備和壓縮空氣品質(zhì)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，其中壓縮空氣質(zhì)量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)ISO8573.1把壓縮空氣中的污染物分為固體雜質(zhì)、水和油三種（我國(guó)等同采用了ISO8573即國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13277－91《一般用壓縮空氣質(zhì)量等級(jí)》），具體如表1-3。 表1-3 ISO8573.1-1 質(zhì)量等級(jí) 固體顆粒最大直徑 （μm） 水壓力露點(diǎn)℃ 0.7MPa g 油(包括蒸氣) mg/m3 1 0.1 -70 0.01 2 1 -40 0.1 3 5 -20 1.0 4 15 +3 5 5 40 +7 25 6 - +10 - 除了上述標(biāo)準(zhǔn)外其他標(biāo)準(zhǔn)名稱如下：? ——ISO7183 壓縮空氣干燥器 規(guī)范與試驗(yàn)? ——ISO8573-1 一般用壓縮空氣 第一部分：污染物和質(zhì)量等級(jí)? ——ISO8573-2 一般用壓縮空氣 第二部分：懸浮油粒的測(cè)試方法? ——ISO8573-3 一般用壓縮空氣 第三部分：濕度測(cè)量? ——ISO8573-4 一般用壓縮空氣 第四部分：固體粒子的測(cè)量? ——ISO8573-5 一般用壓縮空氣 第五部分：油蒸汽的測(cè)量? ——ISO8573-6 一般用壓縮空氣 第六部分：氣體污染物的測(cè)量? ——ISO8573-7 一般用壓縮空氣 第七部分：微生物的測(cè)量? ISO標(biāo)準(zhǔn)組織已著手對(duì)ISO8573.1進(jìn)行修改，其主要變化表現(xiàn)在對(duì)固體顆粒的要求上。新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)固體顆粒的數(shù)量進(jìn)行了規(guī)定，這一變化是結(jié)合了纖維過(guò)濾器的實(shí)際性能，而且比較容易檢測(cè)。具體內(nèi)容見(jiàn)ISO8573.1-2001。? 表1-4 ISO8573.1 ： 2001 QUALITY CLASS SOLID PARTICLES maximum number of particles per m3 WATER Pressure Dewpoint °C (ppm. vol.) at 7 bar g OIL (Including vapour) mg/m3 0.1-0.5 micron 0.5-1.0 micron 1.0-5.0 micron 1 100 1 0 -70 (0.3) 0.01 2 100,000 1,000 10 -40 (16) 0.1 3 - 10,000 500 -20 (128) 1.0 4 - - 1,000 +3 (940) 5 5 - - 20,000 +7 (1240) - 6 - - - +10 (1500) - 2.壓縮空氣干燥凈化技術(shù)與設(shè)備 2.1概述 2.1.1 前言? 在壓縮空氣的用途越來(lái)越廣泛的情況下，對(duì)壓縮空氣的品質(zhì)要求也越來(lái)越高。為此ISO（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織）也制定了關(guān)于壓縮空氣質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)——ISO8573，并在2001年進(jìn)行了修訂（具體內(nèi)容見(jiàn)ISO8573-2001簡(jiǎn)介）。? 壓縮空氣中的污染物比較廣泛，有固體顆粒、水分、油，也有微生物和有害氣體。為了使壓縮空氣的品質(zhì)達(dá)到不同的要求，人們開(kāi)發(fā)了多種專用設(shè)備，通常被分為干燥設(shè)備和凈化設(shè)備兩大類。我們用干燥設(shè)備去除壓縮空氣中的水分，用過(guò)濾凈化設(shè)備去除壓縮空氣中的其他污染物。 2.1.2 壓縮空氣的干燥、凈化原理簡(jiǎn)述? 在本行業(yè)，壓縮空氣的干燥通常指去除空氣中水分的過(guò)程，而壓縮空氣的凈化常指去除壓縮空氣中除水以外的其他污染物。? 壓縮空氣干燥的工作原理雖不盡相同，但是均以分離出壓縮空氣中的氣體水為目的。常用的干燥原理分為吸附和冷凍兩種。吸附干燥采用氣相或液相分子吸附在固體（即吸附劑）表面的方法來(lái)分離出壓縮空氣中的水分，而冷凍干燥通過(guò)制冷循環(huán)冷卻壓縮空氣以分離出氣體水。相應(yīng)地壓縮空氣干燥設(shè)備也分為吸附式干燥器和冷凍式干燥機(jī)兩種基本類型。? 壓縮空氣凈化的工作原理雖然隨其凈化機(jī)理的不同而不同，但基本以過(guò)濾的形式去除壓縮空氣中存在的游離狀態(tài)的灰塵、微粒、以及氣溶膠狀態(tài)的煙和霧。對(duì)于氣態(tài)狀的污染物，如有害氣體，常用化學(xué)過(guò)濾的方式凈化。? 壓縮空氣過(guò)濾器按過(guò)濾機(jī)理的不同可分為：? ——表面（surface）過(guò)濾器：如濾芯為過(guò)濾紙或過(guò)濾布的過(guò)濾器；因?yàn)闉V材的空隙直徑較大，此類過(guò)濾器過(guò)濾效率不穩(wěn)定，可以再生。典型的有布袋除塵器。? ——深層（depth）過(guò)濾器：如纖維過(guò)濾器，過(guò)濾器效率高，不可再生。如domnick hunter公司的OIL-XPLUS的壓縮空氣過(guò)濾器。? 壓縮空氣中常用的過(guò)濾器按過(guò)濾材質(zhì)的不同可分為：? ——纖維（fibre）過(guò)濾器? ——微孔（pore）過(guò)濾器：如膜過(guò)濾器，此類過(guò)濾器通常為絕對(duì)過(guò)濾器，常用在過(guò)濾器微生物上。? ——粒子過(guò)濾器：如活性炭過(guò)濾器，其濾芯由活性炭顆粒組成。 2.1.3 干燥凈化設(shè)備的分類? 由于壓縮空氣中不可避免地含有固體、液體、氣體等雜質(zhì)，而且各有其特性，無(wú)法用單純的某一種設(shè)備就能達(dá)到目的，因此壓縮空氣干燥凈化就成為一個(gè)系統(tǒng)，一個(gè)完整的壓縮空氣干燥凈化系統(tǒng)包括：1）氣液分離器；2）過(guò)濾器；3）干燥設(shè)備等設(shè)施。? (1) 氣液分離器? 氣液分離器的作用是對(duì)壓縮空氣進(jìn)行預(yù)處理，把壓縮空氣中的凝結(jié)液盡可能100%地分離。氣液分離器常安裝在壓縮空氣系統(tǒng)的前部。? 根據(jù)氣液分離的機(jī)理，常有旋風(fēng)分離器、百葉窗式分離器、渦旋式分離器等幾種。? (2) 過(guò)濾器? 過(guò)濾器在壓縮空氣干燥凈化系統(tǒng)中具有關(guān)鍵作用。采用不同的過(guò)濾器可去除壓縮空氣中的油（包括液體、氣體）、固體雜質(zhì)、微生物、有害氣體等污染物。? 在壓縮空氣干燥凈化系統(tǒng)中，過(guò)濾器到處存在。? 在工業(yè)生產(chǎn)中，壓縮空氣系統(tǒng)使用的過(guò)濾器常按其用途分為：除油過(guò)濾器、除塵過(guò)濾器、除菌過(guò)濾器及專用過(guò)濾器等幾類。? 除油過(guò)濾器是應(yīng)用最廣泛的過(guò)濾器，其主要作用是去除壓縮空氣中的油霧（膠體）。如英國(guó)domnick hunter公司的OIL-X系列過(guò)濾器。這一類過(guò)濾器也稱凝聚式過(guò)濾器(Coalescing filter），按其過(guò)濾精度（能有效攔截的最大顆粒直徑）可分為：? 1）初/粗過(guò)濾器：過(guò)濾精度小于等于25μm；? 2）精過(guò)濾器：過(guò)濾精度小于等于1μm；殘余油含量為1.0PPm；? 3）高精過(guò)濾器：過(guò)濾精度小于等于0.1μm，殘余油含量為0.1ppm；? 4）超級(jí)過(guò)濾器：過(guò)濾精度小于等于 0.01μm，與活性炭過(guò)濾器串聯(lián)使用殘油含量≤0.03ppm。? 需要指出的是此類過(guò)濾器的性能指標(biāo)中，殘余油份指液體油，不包括氣體油。? 除塵過(guò)濾器，嚴(yán)格的說(shuō)，除塵過(guò)濾器與除油過(guò)濾器是同一類型，其區(qū)別在于除塵過(guò)濾器常用在吸附干燥器的出口處（具體參見(jiàn)有關(guān)資料）。? 除菌過(guò)濾器，是一種衛(wèi)生級(jí)過(guò)濾器，主要去除壓縮空氣中的微生物，需要指出的是除菌過(guò)濾器前必須先經(jīng)過(guò)除油過(guò)濾器處理。? 專用過(guò)濾器，最典型的專用過(guò)濾器是活性炭過(guò)濾器，可把壓縮空氣中的某些有害氣體和異味過(guò)濾掉，屬于化學(xué)過(guò)濾器。? (3) 干燥設(shè)備? 干燥設(shè)備是去除水分的設(shè)備，常用的有以下幾種：? 1）吸附干燥設(shè)備? 2）冷凍干燥設(shè)備? 3）冷凍和吸附組合的干燥設(shè)備? 4）其他干燥設(shè)備，如膜干燥、化學(xué)吸收干燥等。? 前三種我們將在以后的章節(jié)中討論。膜干燥設(shè)備的特點(diǎn)是消耗電能，由于膜原料的限制，目前無(wú)法制造出較大處理量的干燥器（最大的也就是1m3/min左右），另外膜干燥器的氣損較大，一般會(huì)在15%以上。 2.1.4 壓縮空氣干燥凈化工藝選擇原則? 壓縮空氣干燥凈化工藝因供氣氣源、用戶使用特點(diǎn)、干燥裝置的形式、凈化方法及其設(shè)備配置方式的不同而有較大的差異，其中干燥裝置、凈化單體的選用和設(shè)置、輸送管道的設(shè)計(jì)，將直接影響到干燥凈化效果和壓縮空氣的供氣質(zhì)量。? 因此，壓縮空氣干燥凈化工藝應(yīng)根據(jù)所使用的氣源參數(shù)——壓力、溫度、濕度及雜質(zhì)的組成、含量等，需處理的空氣量以及用戶對(duì)壓縮空氣的要求——允許的阻力損失、露點(diǎn)、過(guò)濾精度、殘余油分等，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較后進(jìn)行確定，選用適宜的干燥凈化工藝及其設(shè)備，以達(dá)到技術(shù)可靠，經(jīng)濟(jì)合理的目的。? 2.1.4.1 壓縮空氣干燥工藝? 如2.1.3節(jié)所述，壓縮空氣干燥工藝分為兩大類：吸附干燥和冷凍干燥。? 空氣的吸附干燥屬固氣兩相傳質(zhì)過(guò)程，其過(guò)程由吸附和再生兩個(gè)階段組成，而其中吸附劑的再生是實(shí)現(xiàn)空氣干燥的一個(gè)很重要的方面，干燥設(shè)備所選用的吸附劑及其再生工藝方法及效果，直接影響所處理空氣的露點(diǎn)、裝置運(yùn)行的單位能耗和供氣持續(xù)性，所以結(jié)合所采用的壓縮空氣供給系統(tǒng)，選用合理的干燥工藝，再生方法及其運(yùn)行參數(shù)，是確定干燥裝置的首要條件。? 壓縮空氣吸附干燥設(shè)備分為變溫吸附和變壓吸附兩類。它們的特點(diǎn)如下：? 變溫吸附裝置對(duì)空氣的處理量及壓力等參數(shù)適應(yīng)范圍寬，運(yùn)行周期長(zhǎng)，操作簡(jiǎn)單。因變溫吸附裝置再生是利用加熱方式實(shí)現(xiàn)，所以設(shè)備材質(zhì)、干燥塔密封及閥門應(yīng)具有相應(yīng)耐溫能力和溫度變化的要求，再生后空氣一般放空。? 變壓吸附裝置采用短周期運(yùn)行方式，與變溫吸附裝置相比，具有干燥劑用量少，吸附單體尺寸小，設(shè)備緊湊、簡(jiǎn)單、占地面積小的特點(diǎn)。由于壓力周期性變化，設(shè)備材質(zhì)、吸附劑性能應(yīng)滿足強(qiáng)度的要求。? 關(guān)于吸附干燥裝置的詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)“吸附式壓縮空氣干燥器”。? 空氣的冷凍干燥是利用被壓縮的濕空氣受冷媒（低溫水或制冷劑）間接冷卻，其中水汽冷凝并經(jīng)氣液分離器除去析出的冷凝水以達(dá)到空氣干燥的目的。為實(shí)現(xiàn)空氣過(guò)程的連續(xù)性及經(jīng)濟(jì)性，一般制冷劑蒸發(fā)溫度限制在0℃以上，防止系統(tǒng)因冷凝水結(jié)冰引起堵塞而引起中止運(yùn)行，因此采用冷凍干燥工藝的壓縮空氣之干燥深度不宜太深，其壓力下的露點(diǎn)下限通常控制在+2℃以上。? 冷凍干燥工藝對(duì)待處理空氣的含濕量無(wú)限制，對(duì)處理高含濕量、大流量的壓縮空氣其優(yōu)越性較為顯著。? 在待處理空氣含濕量高，且對(duì)處理后空氣的含濕量要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，常采用冷凍干燥與吸附干燥組合的干燥系統(tǒng)，前者為后者的前級(jí)處理，這樣相應(yīng)減輕吸附干燥的負(fù)荷及容量，并確保所需要的干燥深度，具有較好的效果。在這一類設(shè)備中，本公司制造的RSC型組合式低露點(diǎn)壓縮空氣干燥機(jī)唯一通過(guò)省級(jí)鑒定的設(shè)備。? 2.1.4.2 壓縮空氣干燥工藝的選擇原則? 選擇壓縮空氣的干燥工藝，往往需要和顧客的實(shí)際情況結(jié)合，以下只是建議，供參考：? （1）對(duì)空氣壓力露點(diǎn)要求大于等于2℃的系統(tǒng)，通常采用冷凍干燥工藝，反之，則采用吸附干燥工藝；? （2）對(duì)空氣處理量大，且含濕量高的系統(tǒng)，結(jié)合用戶要求，進(jìn)行能耗、設(shè)備一次費(fèi)用等技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定是采用冷凍干燥工藝，還是采用吸附干燥工藝或冷凍、吸附干燥組合工藝。? （3）對(duì)無(wú)熱再生及有熱再生吸附干燥，選擇時(shí)應(yīng)考慮空氣系統(tǒng)供需平衡情況、氣源壓力、干燥前后的含濕量等參數(shù)及用戶的要求。? （4）無(wú)熱再生吸附干燥工藝運(yùn)行壓力不宜低于0.5MPa，當(dāng)壓力過(guò)低時(shí)會(huì)導(dǎo)致再生氣量增大，從而增加電耗和運(yùn)行費(fèi)用，不經(jīng)濟(jì)。當(dāng)干燥空氣露點(diǎn)低于-60℃時(shí)，宜采用冷凍干燥與吸附干燥有機(jī)組合的工藝，以減少能量消耗且運(yùn)行管理方便。? （5）當(dāng)采用無(wú)熱再生吸附干燥工藝時(shí)，待處理壓縮空氣進(jìn)入吸附塔前應(yīng)是無(wú)油和液體水的，因此，須在進(jìn)入吸附干燥裝置前采取有效的除油措施。? 2.1.4.3 壓縮空氣凈化工藝及選擇? 壓縮空氣含有多種雜質(zhì)，而主要雜質(zhì)是固體塵粒及油霧，呈氣溶膠狀態(tài)，雜質(zhì)的含量和形式隨選用的壓縮機(jī)潤(rùn)滑方式及干燥工藝的不同而不盡相同，壓縮空氣凈化就是根據(jù)用戶要求去除這些雜質(zhì)。? 對(duì)過(guò)濾精度要求高的凈化系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)具體要求設(shè)置多級(jí)過(guò)濾器，過(guò)濾精度逐級(jí)提高，以便在滿足用戶所需要的過(guò)濾效率和精度的同時(shí)保持并延長(zhǎng)精過(guò)濾器使用周期和壽命。為避免過(guò)濾元件本身產(chǎn)生的塵埃、內(nèi)外滲漏而引起系統(tǒng)的二次污染，應(yīng)選擇合適材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的過(guò)濾器，并按供氣系統(tǒng)及用戶的要求合理選用參數(shù)，如過(guò)濾精度、阻損、工作壓力、工作溫度、過(guò)濾效率等，不恰當(dāng)?shù)剡x用過(guò)濾精度過(guò)高的過(guò)濾器，不僅增加投入費(fèi)用，而且運(yùn)行時(shí) 增加系統(tǒng)氣流阻力，影響過(guò)濾器運(yùn)行周期和使用壽命。? 對(duì)于壓縮空氣要求潔凈無(wú)菌，防止微粒及易產(chǎn)生氣味的微生物進(jìn)入工藝系統(tǒng)，必須設(shè)置 可靠的干燥凈化設(shè)備，為嚴(yán)格清除可能發(fā)生的氣味及毒性，須增加活性炭吸附凈化過(guò)濾器，以滿足工藝要求，且過(guò)濾器濾芯所選用的材質(zhì)本身應(yīng)具有抑制細(xì)菌繁殖的特性，避免過(guò)濾元件在使用過(guò)程中成為系統(tǒng)的污染源。? 2.1.5 干燥凈化設(shè)備的布置? 2.1.5.1 布置原則? 壓縮空氣干燥凈化設(shè)備的布置原則應(yīng)遵循《壓縮空氣站設(shè)計(jì)規(guī)范》、《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定，同時(shí)應(yīng)符合設(shè)備制造廠的《使用說(shuō)明書》的相關(guān)要求，設(shè)備布置的通用要求一般如下，供參考：? a)干燥凈化設(shè)備之間凈距一般不小于1.5m，設(shè)備與內(nèi)墻凈距不小于0.8m，如尚不能滿足設(shè)備零部件抽出、檢修所需操作距離時(shí)，則凈距一般不小于被抽出零部件長(zhǎng)度附加0.5m；? b)設(shè)備布置應(yīng)便于操作管理，當(dāng)雙排布置，兩排設(shè)備間的凈距一般為2m；? c)對(duì)集中的或處理量大的凈化設(shè)備原則上按上述要求布置，但對(duì)分散或小型凈化單體則按現(xiàn)場(chǎng)條件，以滿足操作維修的要求進(jìn)行設(shè)置為宜。? 2.1.5.2 布置形式? 在壓縮空氣系統(tǒng)中干燥凈化設(shè)備布置的合理與否，是保證壓縮空氣品質(zhì)的關(guān)鍵因素之一。? 根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)干燥、凈化壓縮空氣供給系統(tǒng)特點(diǎn)和實(shí)際情況，干燥、凈化設(shè)備的布置形式分述如下：? a)干燥設(shè)備? ——對(duì)于向數(shù)個(gè)車間供應(yīng)干燥空氣，且用戶耗氣量大，為運(yùn)行管理方便，宜采用空壓站內(nèi)集中設(shè)置。? ——對(duì)于使用壓縮空氣品質(zhì)既有一般的又有干燥凈化的要求，而其中干燥凈化的壓縮空氣僅為部分或個(gè)別設(shè)備使用，宜采用車間管道入口處集中布置，這樣可以減少室外輸配管的投資。? ——對(duì)干燥空氣使用點(diǎn)不多或工藝設(shè)備用氣干燥度有特殊要求的場(chǎng)合，為確保工藝設(shè)備的運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量，宜采用分散設(shè)置，將干燥設(shè)備布置于工藝設(shè)備體附近。? ——干燥凈化設(shè)備的二級(jí)設(shè)置。其方式屬集中及分散設(shè)置的綜合形式，主要用于對(duì)壓縮空氣干燥度參數(shù)有兩種或兩種以上的用戶。? b)凈化設(shè)備? 凈化過(guò)濾的設(shè)置和布置要求如下：? ——當(dāng)儀表、測(cè)量、控制系統(tǒng)使用有凈化要求的壓縮空氣時(shí)，應(yīng)設(shè)置過(guò)濾器，過(guò)濾精度一般小于等于1μm。? ——在吸附型干燥器之后設(shè)過(guò)濾器。? ——對(duì)系統(tǒng)有分級(jí)過(guò)濾要求的場(chǎng)合，應(yīng)設(shè)置多級(jí)過(guò)濾器。? ——用于工藝設(shè)備保護(hù)及產(chǎn)品對(duì)空氣雜質(zhì)有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合，應(yīng)在工藝設(shè)備使用點(diǎn)處設(shè)置相應(yīng)過(guò)濾精度的終端過(guò)濾器。? ——凈化過(guò)濾設(shè)備布置也分為集中、使用車間、分散、及多級(jí)串聯(lián)等四種形式。 2.2 過(guò)濾凈化? 2.2.1 壓縮空氣中油的來(lái)源? 在第1章中我們已經(jīng)知道壓縮空氣的污染物有三類，即水、油和塵，這三種污染物的來(lái)源是不同的：? ——水分：是自然界空氣所固有的；? ——油份：絕大部分是來(lái)自空壓機(jī)（在空氣污染嚴(yán)重的地區(qū)的空氣中也會(huì)含有微量油污）；? ——固體顆粒：部分來(lái)自空氣，部分來(lái)自壓縮空氣系統(tǒng)內(nèi)部。? 壓縮空氣干燥設(shè)備（如冷干機(jī)、吸干機(jī)等）可去除壓縮空氣中的水份，而其中的油份和固體顆粒可由壓縮空氣過(guò)濾器去除。? 在壓縮空氣中的油污呈弱酸性，因此它非但不能起到對(duì)用氣設(shè)備的潤(rùn)滑作用，反而會(huì)起腐蝕作用，一定時(shí)期內(nèi)會(huì)導(dǎo)致用氣設(shè)備的故障。? 在一些要求嚴(yán)格的地方，比如氣動(dòng)控制系統(tǒng)中，一滴油能改變氣孔的狀況，使原本正常自動(dòng)運(yùn)行的生產(chǎn)線癱瘓。有時(shí)，油還會(huì)將氣動(dòng)閥門的密封圈和主體脹大，造成操作遲緩，嚴(yán)重的甚至堵塞。在由空氣完成的工序中，如吹形件，油還會(huì)造成產(chǎn)品外形缺陷或外表污染。 圖2-1 噴油螺桿壓縮機(jī)工作流程 壓縮空氣是由壓縮機(jī)生產(chǎn)的，大部分空壓機(jī)是采用潤(rùn)滑油來(lái)潤(rùn)滑和冷卻其運(yùn)動(dòng)部件（如螺桿、活塞等）的。在空壓機(jī)內(nèi)潤(rùn)滑油與高溫的壓縮空氣直接接觸。? 壓縮空氣中的油污以“油滴”、“油霧(氣溶膠)”和“油蒸氣”三種形式存在?！? 圖2-1所示為有油螺桿壓縮機(jī)的工作流程：? 空氣被吸進(jìn)空壓機(jī)時(shí)，首先經(jīng)過(guò)吸氣過(guò)濾器（1），接著進(jìn)入壓縮腔（2）被壓縮，達(dá)到一定壓力的壓縮空氣進(jìn)入油氣分離器（5），（此時(shí)，壓縮空氣的溫度為100℃左右）壓縮空氣中的潤(rùn)滑油被回收利用，分離后的壓縮空氣進(jìn)入后部冷卻器（3）被冷卻水或風(fēng)冷卻至40℃左右，凝結(jié)液通過(guò)自動(dòng)排水器（6）排出。? 在壓縮空氣的同時(shí)，潤(rùn)滑油被噴注入壓縮腔以潤(rùn)滑和冷卻螺桿，這些潤(rùn)滑油與壓縮空氣一起進(jìn)入油氣分離器，被分離的潤(rùn)滑油排入油冷卻器（7），被冷卻后再次被注入壓縮腔內(nèi)，循環(huán)使用。? 雖然所有有油空壓機(jī)內(nèi)都有“油氣分離器”，但進(jìn)入“油氣分離器”的壓縮空氣溫度較高，即油蒸氣分壓力也較高，而油蒸氣是無(wú)法在“油氣分離器”內(nèi)被分離的；壓縮空氣經(jīng)后部冷卻器冷卻后，壓縮空氣中油蒸氣分壓降低，部分油蒸氣凝結(jié)為油霧。因此，有油螺桿壓縮機(jī)所排出壓縮空氣中的含有一定的油份。我們可以從空壓機(jī)在一定的時(shí)間內(nèi)需要補(bǔ)充潤(rùn)滑油側(cè)面證實(shí)這一點(diǎn)。? 壓縮空氣中的油污含量并不高，所以一般采用mg/m3來(lái)表示（即每立方米壓縮空氣中含有的油污量），也有用ppmw（重量比）和ppmv（體積比）表示。? 壓縮空氣中的油份除了來(lái)自于空壓機(jī)外，有很少的部分來(lái)自于周圍環(huán)境的空氣中，由于空氣污染的原因，空氣中約含有0.05ppm到0.25ppm的油份，嚴(yán)格地講無(wú)油空壓機(jī)排出的壓縮空氣中是含油的。 2.2.2 壓縮空氣中的固體顆粒來(lái)源? 壓縮空氣中固體顆粒的來(lái)源也有兩個(gè)方面：? ——周圍空氣? 我們周圍的空氣中含有大量的懸浮顆粒物。根據(jù)GB3095-1996《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定工業(yè)區(qū)內(nèi)環(huán)境空氣中總懸浮顆粒物（≤100μm）的年平均濃度不超過(guò)0.5mg/m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）。按照業(yè)內(nèi)通行的說(shuō)法，這些懸浮顆粒物中有80%左右其當(dāng)量直徑小于2μm。一般來(lái)說(shuō)，空壓機(jī)的進(jìn)氣濾清器的過(guò)濾器精度也在2μm（2μm的過(guò)濾精度對(duì)保護(hù)其運(yùn)動(dòng)部件已經(jīng)足夠，而且過(guò)濾精度太高可能會(huì)產(chǎn)生壓降而導(dǎo)致負(fù)壓），因此估計(jì)有0.4mg/m3的懸浮顆粒物進(jìn)入了壓縮空氣系統(tǒng)。? ——系統(tǒng)內(nèi)部? 在多數(shù)場(chǎng)合，壓縮空氣系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的固體顆粒才是致命的。我國(guó)多數(shù)空壓站采用普通碳鋼管作為壓縮空氣的運(yùn)輸管。這些管道閥門可能產(chǎn)生：鐵銹/銹泥、積碳、焊渣等比空氣中的懸浮顆粒物大得多的雜質(zhì)。在一些要求高的場(chǎng)合如醫(yī)藥、電子等工廠空壓站的壓縮空氣系統(tǒng)采用了不銹鋼材料或紫銅材料，此時(shí)壓縮空氣中的固體常來(lái)自大氣和干燥系統(tǒng)（如吸附式干燥機(jī)的吸附劑粉塵等）。 2.2.3 壓縮空氣過(guò)濾器的分類? 壓縮空氣過(guò)濾器按過(guò)濾材質(zhì)的不同可分為：? ——纖維（fibre）過(guò)濾器? ——微孔（pore）過(guò)濾器：如膜過(guò)濾器，此類過(guò)濾器通常為絕對(duì)過(guò)濾器，常用在過(guò)濾微生物上。? ——粒子過(guò)濾器：如活性炭過(guò)濾器，其濾芯由活性炭顆粒組成。? 壓縮空氣過(guò)濾器按過(guò)濾機(jī)理的不同可分為：? ——表面（surface）過(guò)濾器：如濾芯為過(guò)濾紙或過(guò)濾布的過(guò)濾器，此類過(guò)濾器過(guò)濾效率不穩(wěn)定，因?yàn)闉V材的空隙直徑較大，典型的有布代除塵器。可以再生。? ——深層（depth）過(guò)濾器：如纖維過(guò)濾器，過(guò)濾器效率高，不可再生。如domnick hunter公司的OIL-XPLUS的壓縮空氣過(guò)濾器。 　　? 壓縮空氣凈化處理中常用的過(guò)濾器? 目前，工業(yè)上常用的壓縮空氣過(guò)濾器有：? 纖維過(guò)濾器：如domnick hunter公司的OIL-XPLUS； 　　? 活性炭過(guò)濾器；? 膜過(guò)濾器：如domnick hunter公司的BIO-X。 2.2.4纖維過(guò)濾器的工作原理? 2.2.4.1 纖維過(guò)濾器濾芯的典型組成 　　? 我們以英國(guó)domnick hunter公司的OIL-XPLUS壓縮空氣過(guò)濾器濾芯為樣本，該過(guò)濾器的濾芯由過(guò)濾層、上下端蓋和“O”密封圈三部分組成，其中過(guò)濾層由六層組成，外形如圖2-2所示。 ?圖2-2 纖維過(guò)濾器濾芯（1） a)第一層（紅色）：具有PVC涂層的海綿，抗腐蝕能力強(qiáng)。過(guò)濾時(shí)能形成潮濕帶，主要作用是使過(guò)濾下來(lái)的凝結(jié)液順利排至過(guò)濾器底部。? b)第二層和第六層：為不銹鋼網(wǎng)，在保證足夠流通面積的前提下，使濾芯能承受較大的壓力降。? c)第三層和第五層：無(wú)紡布，固定濾材不相對(duì)滑動(dòng)，具有攔截粗顆粒的作用。? d)第四層：濾材，domnick hunter公司的OIL-XPLUS濾芯由硼硅酸纖維制成，具有“空隙率”大、“疏水性”強(qiáng)、質(zhì)量穩(wěn)定等的特點(diǎn)。? 濾芯的上端蓋上有“O”型密封圈，當(dāng)濾芯與殼體連接時(shí)可實(shí)現(xiàn)很好的密封。上下端蓋用環(huán)氧樹(shù)脂與過(guò)濾層結(jié)合在一起，保證無(wú)側(cè)漏。下端蓋上有內(nèi)螺孔，可與殼體的螺桿緊密連接。? 2.2.4.2 纖維過(guò)濾器的工作原理? 纖維過(guò)濾器是應(yīng)用最廣泛的壓縮空氣過(guò)濾器之一，圖2-3為domnick hunter公司的OIL-XPLUS螺紋連接過(guò)濾器（它由殼體、濾芯、排水器、壓差計(jì)等組成），圖2-4為domnick hunter公司的OIL-XPLUS過(guò)濾器濾芯解剖圖。 圖2-3 OIL-XPLUS 過(guò)濾器 這類過(guò)濾器過(guò)濾時(shí)，壓縮空氣先進(jìn)入濾芯中間向四周擴(kuò)散，經(jīng)過(guò)濾芯過(guò)濾后進(jìn)入濾芯與殼體的間隙，再通過(guò)過(guò)濾器出口排出下游。壓縮空氣中的固體懸浮物被濾芯（纖維）捕捉后留在內(nèi)部、液體（如凝結(jié)水、油霧等）被濾芯（纖維）捕捉后由于其重力的作用流至濾芯底部，通過(guò)海綿的“潮濕帶”（在“潮濕帶”處由于壓力降較大沒(méi)有空氣流過(guò)，故稱為“安靜區(qū)”，流至過(guò)濾器殼體底部，由自動(dòng)排水器排至外界。 圖2-4 OIL-XPLUS 濾芯內(nèi)部結(jié)構(gòu) 在這一類過(guò)濾器中，由于干凈的壓縮空氣與過(guò)濾下來(lái)的凝結(jié)液在同一側(cè)，因此過(guò)濾器內(nèi)下部安靜區(qū)的存在可防止凝結(jié)液再次被壓縮空氣帶走，這就是濾芯外層采用海綿的主要原因。? 纖維過(guò)濾器的過(guò)濾器機(jī)理比較復(fù)雜。隨著壓縮空氣流速的不同、微粒子的大小的變化，其過(guò)濾機(jī)理也會(huì)變化，一般認(rèn)為空氣過(guò)濾器中過(guò)濾的多種作用同時(shí)存在：? ——擴(kuò)散沉積? 由于布朗運(yùn)動(dòng)，各細(xì)微粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡與壓縮空氣的流向不一致。隨著粒子尺寸的減小，布朗運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度增大，細(xì)微顆粒與纖維碰撞的幾率也越大，擴(kuò)散沉積作用越強(qiáng)。? ——直接攔截? 這個(gè)機(jī)理與微粒的尺寸有關(guān)。當(dāng)纖維之間的間隙小于微粒的直徑時(shí)，該微粒就被攔截。? ——慣性沉積? 當(dāng)壓縮空氣通過(guò)纖維時(shí)流線會(huì)發(fā)生彎曲。由于慣性的作用，壓縮空氣中的微粒不跟隨彎曲的流線而被拋到纖維上并沉積在那里。顯然這種慣性作用將隨微粒尺寸的增大和壓縮空氣流速的增加而加強(qiáng)。? ——重力沉積? 各種微粒由于重力的作用都有一定的沉降速度。因此微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡與壓縮空氣的流線相偏離，這種偏離作用能使微粒碰到纖維。? ——靜電沉積? 微粒和纖維都有可能帶電荷，所以，由于電荷之間的作用力或誘導(dǎo)力，微粒能沉積在纖維上。? ——范德華沉積? 當(dāng)微粒與纖維之間的距離很小時(shí)，范德華分子間力可以引起微粒沉積。? 由于上述幾種過(guò)濾機(jī)理的同時(shí)作用，可以使得纖維過(guò)濾器的過(guò)濾效率達(dá)到99%以上。 2.2.5 纖維過(guò)濾器的工作特點(diǎn)? 纖維過(guò)濾器（凝聚式過(guò)濾器）的工作特點(diǎn)可以體現(xiàn)為以下幾個(gè)方面： 　　? （1）過(guò)濾器的壓降會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。過(guò)濾器的壓降包括以下幾個(gè)部分：? a)過(guò)濾器殼體產(chǎn)生的壓降；? b)濾芯固有的壓降：我們已經(jīng)知道，過(guò)濾器濾芯由硼硅酸纖維、不銹鋼襯套等組成，這些部件會(huì)產(chǎn)生壓力降。? 我們通常把a(bǔ))、b)兩部分壓降稱為過(guò)濾器的干壓降。? c)壓縮空氣中凝結(jié)液產(chǎn)生的壓力降：過(guò)濾器投入運(yùn)行后，濾芯過(guò)濾下來(lái)的油水會(huì)在外層海綿形成一個(gè)潮濕帶（即安靜區(qū)）以便排油水之用（凝結(jié)水和油霧是不會(huì)堵塞濾芯的）。潮濕帶處沒(méi)有壓縮空氣通過(guò)，相應(yīng)減少了壓縮空氣的流通面積，故而會(huì)增加壓力降。通常c)這部分壓降被稱為過(guò)濾器的濕壓降。 d)固體顆粒沉積在纖維上產(chǎn)生的壓力降：壓縮空氣中被過(guò)濾下來(lái)的固體顆粒沉積在纖維的空隙處（如圖2-5），壓縮空氣的流通面積會(huì)越來(lái)越小，壓降越來(lái)越大。? 圖2-5 壓降為0.035MPa時(shí)電子顯微鏡照片 （2）壓縮空氣過(guò)濾器的過(guò)濾效率與空氣溫度的關(guān)系? 對(duì)纖維過(guò)濾器而言，其過(guò)濾效率與空氣溫度關(guān)系不大，因?yàn)槔w維過(guò)濾器過(guò)濾壓縮空氣中的微粒。由于纖維過(guò)濾器內(nèi)有不耐高溫的部件，如海綿、排水器內(nèi)膽等，因此壓縮空氣的溫度不能超過(guò)66℃。? 對(duì)活性炭過(guò)濾器而言，由于其主要作用是吸附壓縮空氣中的異味（包括油蒸氣和其他化學(xué)氣體），而壓縮空氣中油蒸氣的含量與溫度有較大關(guān)系（與水蒸氣相似），因此壓縮空氣的溫度影響著過(guò)濾器效率。 如：當(dāng)溫度為30℃時(shí)流經(jīng)過(guò)濾器的油蒸氣含量為20℃時(shí)的5倍；當(dāng)溫度上升為40℃時(shí)，流經(jīng)過(guò)濾器的油蒸氣含量為20℃時(shí)10倍。所以活性炭過(guò)濾器一般要安裝在壓縮空氣系統(tǒng)的溫度最低點(diǎn)。? （3）纖維過(guò)濾器不能降低壓縮空氣的露點(diǎn)