Фильтры и влагоотделители сжатого воздуха

  Сжатый воздух, поступающий от компрессора, практически всегда содержит загрязнения: твердые частицы, продукты коррозии трубопроводов, капельную влагу, водяной и масляный аэрозоль, а в некоторых случаях — пары масла и другие углеводородные загрязнения.

  Попадание этих примесей в пневматическое оборудование приводит к ускоренному износу распределителей и пневмоцилиндров, загрязнению датчиков и дросселирующих элементов, коррозии трубопроводов, нестабильной работе автоматики и сокращению срока службы оборудования.

  Для подготовки сжатого воздуха применяются фильтры, фильтры-влагоотделители, сепараторы конденсата и фильтры тонкой очистки. В зависимости от требуемого качества воздуха система фильтрации может состоять как из одного стандартного фильтра-влагоотделителя, так и из нескольких последовательно установленных ступеней очистки.

Фильтр и влагоотделитель — это одно и то же?

  Не совсем. Фильтр предназначен прежде всего для удаления из сжатого воздуха твердых загрязнений: пыли, ржавчины, окалины и других механических частиц.

  Влагоотделитель предназначен для удаления жидкой воды и крупнодисперсного конденсата из потока сжатого воздуха.

  Однако в промышленной пневмоавтоматике эти функции очень часто объединяются в одном устройстве — фильтре-влагоотделителе. В таком устройстве входящий воздух закручивается внутри корпуса. Под действием центробежных сил тяжелые капли воды отделяются от воздушного потока и собираются в нижней части стакана. После этого воздух проходит через фильтрующий элемент, который задерживает твердые загрязнения.

Таким образом, стандартный фильтр-влагоотделитель одновременно отделяет капельную влагу и конденсат и задерживает твердые частицы. Именно фильтр-влагоотделитель является одной из основных ступеней подготовки воздуха непосредственно перед пневматическим оборудованием.

Какой фильтр нужен для обычной пневмоавтоматики?

  Для большинства стандартных пневмоцилиндров, распределителей, захватов и других исполнительных механизмов применяется фильтр-влагоотделитель общего назначения, обеспечивающий удаление механических загрязнений и капельной влаги.

  Если оборудование предъявляет более высокие требования к качеству воздуха, после предварительного фильтра устанавливаются дополнительные ступени: 5 мкм → 1 мкм → 0,1 мкм → 0,01 мкм.

  При этом переход к более тонкой фильтрации должен определяться не принципом «чем тоньше, тем лучше», а реальными требованиями потребителя. Излишне тонкий фильтр увеличивает стоимость системы, сопротивление воздушному потоку и эксплуатационные расходы.

Как выбрать фильтр-влагоотделитель?

  При подборе необходимо учитывать не только размер присоединительной резьбы. Основные параметры: производительность, рабочее давление, тонкость фильтрации, тип удаляемых загрязнений, допустимое падение давления, способ отвода конденсата, материал корпуса и стакана, а для магистральных фильтров — наличие индикатора перепада давления.
  Фильтр должен обеспечивать необходимый расход сжатого воздуха без чрезмерного падения давления.

  Тонкость фильтрации выбирается в зависимости от требований оборудования: например 40, 20, 5, 1, 0,1 или 0,01 мкм. Необходимо заранее определить, требуется удалить твердые частицы, жидкую воду, масляный аэрозоль, пары масла или несколько видов загрязнений одновременно.

Основная градация фильтров сжатого воздуха:

Классификация фильтров и влагоотделителей

По функциональному назначению оборудование для очистки сжатого воздуха можно разделить на несколько основных групп.

1. Фильтры / влагоотделители

Фильтры / влагоотделители — наиболее распространенная первая ступень локальной подготовки сжатого воздуха. Они одновременно выполняют две функции:

• удаляют механические загрязнения;
• отделяют капельный конденсат.

Внутри корпуса поток воздуха обычно закручивается специальным дефлектором. Под действием центробежных сил капли воды и крупные загрязнения отделяются от воздушного потока и собираются в нижней части колбы. После этого воздух проходит через фильтрующий элемент.

Типичная степень фильтрации:

• 40 мкм;
• 20–25 мкм;
• 5 мкм.

Фильтры-влагоотделители используются практически во всех стандартных пневматических системах:

• пневматические цилиндры;
• распределители;
• пневматический инструмент;
• упаковочные машины;
• деревообрабатывающее оборудование;
• металлообрабатывающие станки;
• автоматические производственные линии;
• сборочное оборудование.

Для большинства систем промышленной пневматики именно фильтр-влагоотделитель является первой локальной ступенью подготовки воздуха.

2. Механические фильтры тонкой очисткии

Механические фильтры тонкой очистки предназначены для удаления мелких твердых частиц, которые могут пройти через стандартный фильтр-влагоотделитель. Они обычно устанавливаются после предварительного фильтра.

Характерная степень фильтрации:

• 5 мкм;
• 3 мкм;
• 1 мкм.

Такие фильтры защищают чувствительные элементы пневматической системы от мелкодисперсных загрязнений. Основные области применения

• прецизионная пневмоавтоматика;
• измерительное оборудование;
• датчики;
• пропорциональная пневматика;
• пневматические компоненты с малыми проходными сечениями;
• системы управления технологическими процессами.

Механический фильтр тонкой очистки рекомендуется устанавливать после фильтра более грубой очистки. Это увеличивает ресурс фильтрующего элемента и уменьшает падение давления.

3. Коалесцентные фильтры

Коалесцентные фильтры предназначены для удаления из сжатого воздуха очень мелких капель воды и масла. Обычный механический фильтр не всегда способен эффективно задерживать такие загрязнения, поскольку они находятся в воздушном потоке в форме мелкодисперсного аэрозоля. В коалесцентном фильтре микроскопические капли проходят через специальный волокнистый материал, объединяются между собой — коалесцируют — и превращаются в более крупные капли. После этого жидкость стекает в нижнюю часть корпуса и удаляется через устройство отвода конденсата.

Типичная тонкость фильтрации может составлять:

• 1 мкм;
• 0,1 мкм;
• 0,01 мкм.

Коалесцентные фильтры применяются:

• в системах приборного воздуха;
• пищевой промышленности;
• фармацевтическом производстве;
• электронной промышленности;
• окрасочном оборудовании;
• измерительных системах;
• пневматике высокого класса чистоты;
• лазерном оборудовании;
• системах подачи технологических газов.

Коалесцентный фильтр желательно защищать предварительным механическим фильтром.

4. Фильтры сверхтонкой очистки

Фильтры сверхтонкой очистки являются следующей ступенью подготовки воздуха после предварительной и тонкой фильтрации. Они применяются там, где требуется особенно высокая степень очистки сжатого воздуха. Такие фильтры позволяют значительно снизить содержание:

• субмикронных твердых частиц;
• очень мелкого водяного аэрозоля;
• масляного аэрозоля.

В зависимости от конструкции степень фильтрации может достигать порядка: 0,01 мкм и менее.

Фильтры сверхтонкой очистки особенно востребованы в технологических процессах, чувствительных даже к минимальному количеству загрязнений. Примеры применения

• производство электроники;
• оптическое оборудование;
• фармацевтика;
• лабораторное оборудование;
• прецизионные измерительные системы;
• чистые производственные помещения;
• высокоточная пневмоавтоматика.

Для увеличения срока службы перед таким фильтром необходимо устанавливать более грубые ступени очистки.

5. Угольные фильтры

Угольные фильтры предназначены прежде всего для удаления паров масла и некоторых газообразных углеводородных загрязнений. В качестве фильтрующего материала применяется активированный уголь с высокой удельной поверхностью. В отличие от механических и коалесцентных фильтров, угольный фильтр способен задерживать загрязнения, находящиеся в газообразном состоянии.

Угольные фильтры применяются

• в пищевой промышленности;
• фармацевтическом производстве;
• электронной промышленности;
• лабораториях;
• окрасочных процессах;
• упаковке пищевых продуктов;
• технологических процессах, где сжатый воздух контактирует с продуктом.

Угольный фильтр обычно является последней ступенью системы очистки. Перед ним должны быть установлены механический и коалесцентный фильтры.

Типичная последовательность сборки системы фильтрации: предварительный фильтр → фильтр тонкой очистки → коалесцентный фильтр → угольный фильтр.

6. Магистральные фильтры

Магистральные фильтры предназначены для подготовки больших объемов сжатого воздуха. Они устанавливаются не только непосредственно перед отдельным пневматическим потребителем, но и в основных воздушных магистралях предприятия. Производительность таких фильтров может составлять десятки тысяч литров воздуха в минуту. Для подключения используются увеличенные резьбовые или фланцевые присоединения.

Магистральные фильтры применяются

• после компрессорной станции;
• после ресивера;
• в центральных системах подготовки воздуха;
• на вводе сжатого воздуха в производственный участок;
• перед крупными автоматическими линиями;
• в системах с высоким суммарным расходом воздуха.

В зависимости от установленного элемента магистральный фильтр может выполнять функции:

• предварительной очистки;
• удаления механических частиц;
• влагоотделения;
• тонкой фильтрации;
• коалесцентной очистки.

К этой группе относится, например, оборудование типа JAF 20000, рассчитанное на большой расход сжатого воздуха и совмещающее фильтрацию с удалением конденсата.

7. Фильтрующие элементы

Фильтрующий элемент является основной рабочей частью фильтра. Именно его структура определяет:

• степень фильтрации;
• эффективность удаления загрязнений;
• допустимый расход;
• перепад давления;
• остаточное содержание масла после очистки.

Фильтрующие элементы являются расходными компонентами и требуют периодической замены. В зависимости от назначения используются:

• элементы грубой очистки;
• элементы 5 мкм;
• элементы 1 мкм;
• коалесцентные элементы;
• элементы сверхтонкой очистки;
• элементы с активированным углем.

Основные признаки загрязнения когда необходимо менять фильтрующий элемент:

• увеличение перепада давления;
• уменьшение расхода воздуха;
• падение давления после фильтра;
• ухудшение качества сжатого воздуха;
• срабатывание индикатора загрязнения;
• достижение установленного производителем срока эксплуатации.

Своевременная замена элемента уменьшает потери давления и энергозатраты компрессорной системы.

8. Устройства отвода конденсата

Вода и масло, отделенные фильтром от воздушного потока, накапливаются в нижней части корпуса. Если конденсат своевременно не удалять, уровень жидкости может подняться и снова попасть в воздушный поток. Поэтому фильтры оснащаются устройствами отвода конденсата.

Основные варианты:

- Ручной слив

Конденсат периодически удаляется оператором путем открытия сливного клапана. Такое решение отличается простотой и применяется в небольших пневматических системах.

- Полуавтоматический слив

Конденсат удаляется автоматически, например при снижении давления в системе. Подходит для стандартных локальных блоков подготовки воздуха.

- Автоматический слив

Устройство самостоятельно контролирует накопление жидкости и удаляет ее без участия оператора. Автоматический слив рекомендуется для:

• непрерывно работающего оборудования;
• автоматических линий;
• магистральных фильтров;
• компрессорных станций;
• систем с большим количеством конденсата;
• оборудования, расположенного в труднодоступных местах.

Правильно подобранная система отвода конденсата повышает надежность всей системы подготовки воздуха.

8. Специализированные фильтры и влагоотделители

Специализированные фильтры и влагоотделители - это системы фильтрации собранные под конкретные требования поставленной задачи.