سیستم هوای فشرده، به معنای محدود، از تجهیزات منبع هوا، تجهیزات تصفیه منبع هوا و خطوط لوله مرتبط تشکیل شده است. به معنای گسترده، اجزای کمکی پنوماتیکی، محرکهای پنوماتیکی، اجزای کنترل پنوماتیکی، اجزای خلاء و غیره همگی متعلق به دسته سیستم هوای فشرده هستند. معمولاً تجهیزات یک ایستگاه کمپرسور هوا، به معنای محدود، یک سیستم هوای فشرده است. شکل زیر نمودار جریان یک سیستم هوای فشرده معمولی را نشان میدهد:
تجهیزات منبع هوا (کمپرسور هوا) جو را مکش میکنند، هوا را در حالت طبیعی به هوای فشرده با فشار بالاتر تبدیل میکنند و رطوبت، روغن و سایر ناخالصیهای موجود در هوای فشرده را از طریق تجهیزات تصفیه حذف میکنند.
هوای موجود در طبیعت از مخلوطی از گازهای مختلف (O₂، N₂، CO₂ و غیره) تشکیل شده است و بخار آب یکی از آنهاست. هوایی که حاوی مقدار مشخصی بخار آب باشد، هوای مرطوب و هوایی که حاوی بخار آب نباشد، هوای خشک نامیده میشود. هوای اطراف ما هوای مرطوب است، بنابراین محیط کار کمپرسور هوا به طور طبیعی هوای مرطوب است.
اگرچه میزان بخار آب موجود در هوای مرطوب نسبتاً کم است، اما محتوای آن تأثیر زیادی بر خواص فیزیکی هوای مرطوب دارد. در سیستم تصفیه هوای فشرده، خشک کردن هوای فشرده یکی از اجزای اصلی است.
در شرایط دما و فشار خاص، میزان بخار آب موجود در هوای مرطوب (یعنی چگالی بخار آب) محدود است. در یک دمای خاص، وقتی مقدار بخار آب موجود به حداکثر میزان ممکن میرسد، هوای مرطوب در این زمان هوای اشباع نامیده میشود. هوای مرطوب بدون حداکثر میزان ممکن بخار آب، هوای غیراشباع نامیده میشود.
در لحظهای که هوای غیراشباع به هوای اشباع تبدیل میشود، قطرات آب مایع در هوای مرطوب متراکم میشوند که به آن «تراکم» میگویند. تراکم امری رایج است. به عنوان مثال، رطوبت هوا در تابستان زیاد است و تشکیل قطرات آب روی سطح لوله آب آسان است. در صبح زمستان، قطرات آب روی شیشه پنجرههای ساکنان ظاهر میشوند. همه اینها با خنک شدن هوای مرطوب تحت فشار ثابت تشکیل میشوند. نتایج لو.
همانطور که در بالا ذکر شد، دمایی که در آن هوای غیراشباع به حالت اشباع میرسد، نقطه شبنم نامیده میشود، زمانی که فشار جزئی بخار آب ثابت نگه داشته شود (یعنی محتوای مطلق آب ثابت نگه داشته شود). وقتی دما به دمای نقطه شبنم کاهش یابد، "میعان" رخ خواهد داد.
نقطه شبنم هوای مرطوب نه تنها به دما مربوط میشود، بلکه به میزان رطوبت موجود در هوای مرطوب نیز مربوط میشود. با محتوای آب بالا، نقطه شبنم بالا و با محتوای آب کم، نقطه شبنم پایین است.
دمای نقطه شبنم کاربرد مهمی در مهندسی کمپرسور دارد. به عنوان مثال، هنگامی که دمای خروجی کمپرسور هوا خیلی پایین باشد، مخلوط نفت و گاز به دلیل دمای پایین در بشکه نفت و گاز متراکم میشود که باعث میشود روغن روانکننده حاوی آب باشد و بر اثر روانکاری تأثیر بگذارد. بنابراین، دمای خروجی کمپرسور هوا باید طوری طراحی شود که تحت فشار جزئی مربوطه، کمتر از دمای نقطه شبنم نباشد.
نقطه شبنم اتمسفری، دمای نقطه شبنم تحت فشار اتمسفر است. به طور مشابه، نقطه شبنم فشاری به دمای نقطه شبنم هوای تحت فشار اشاره دارد.
رابطه متناظر بین نقطه شبنم فشار و نقطه شبنم فشار عادی به نسبت تراکم مربوط میشود. در نقطه شبنم فشار یکسان، هرچه نسبت تراکم بیشتر باشد، نقطه شبنم فشار عادی مربوطه کمتر است.
هوای فشرده خروجی از کمپرسور هوا کثیف است. آلایندههای اصلی عبارتند از: آب (قطرات آب مایع، غبار آب و بخار آب گازی)، غبار روغن روانکننده باقیمانده (قطرات روغن مه و بخار روغن)، ناخالصیهای جامد (گل زنگ، پودر فلز، ذرات لاستیک، ذرات قیر و مواد فیلتر، پودر ریز مواد آببندی و غیره)، ناخالصیهای شیمیایی مضر و سایر ناخالصیها.
روغن روان کننده خراب، لاستیک، پلاستیک و مواد آب بندی را خراب میکند و باعث نقص عملکرد شیرآلات و تولید محصولات آلاینده میشود. رطوبت و گرد و غبار باعث زنگ زدگی و خوردگی قطعات فلزی و لولهها میشود و باعث گیر کردن یا فرسودگی قطعات متحرک، نقص عملکرد اجزای پنوماتیک یا نشت هوا میشود. رطوبت و گرد و غبار همچنین سوراخهای تنظیم گاز یا صفحات فیلتر را مسدود میکند. پس از یخ زدگی، خط لوله یخ میزند یا ترک میخورد.
با توجه به کیفیت پایین هوا، قابلیت اطمینان و عمر مفید سیستم پنوماتیک به شدت کاهش مییابد و تلفات ناشی از آن اغلب از هزینه و هزینههای نگهداری دستگاه تصفیه منبع هوا بسیار بیشتر میشود، بنابراین انتخاب صحیح سیستم تصفیه منبع هوا کاملاً ضروری است.
منابع اصلی رطوبت در هوای فشرده چیست؟
منبع اصلی رطوبت در هوای فشرده، بخار آبی است که توسط کمپرسور هوا به همراه هوا مکیده میشود. پس از ورود هوای مرطوب به کمپرسور هوا، مقدار زیادی بخار آب در طی فرآیند فشردهسازی به آب مایع فشرده میشود که رطوبت نسبی هوای فشرده در خروجی کمپرسور هوا را تا حد زیادی کاهش میدهد.
برای مثال، وقتی فشار سیستم 0.7 مگاپاسکال و رطوبت نسبی هوای استنشاقی 80٪ باشد، اگرچه هوای فشرده خروجی از کمپرسور هوا تحت فشار اشباع شده است، اما اگر قبل از فشردهسازی به حالت فشار اتمسفر تبدیل شود، رطوبت نسبی آن فقط 6 تا 10٪ است. به عبارت دیگر، میزان رطوبت هوای فشرده به میزان زیادی کاهش یافته است. با این حال، با کاهش تدریجی دما در خط لوله گاز و تجهیزات گازی، مقدار زیادی آب مایع همچنان در هوای فشرده متراکم میشود.
آلودگی روغن در هوای فشرده چگونه ایجاد میشود؟
روغن روان کننده کمپرسور هوا، بخار روغن و قطرات روغن معلق در هوای محیط و روغن روان کننده اجزای پنوماتیک در سیستم، منابع اصلی آلودگی روغن در هوای فشرده هستند.
به جز کمپرسورهای هوای گریز از مرکز و دیافراگمی، تقریباً تمام کمپرسورهای هوایی که در حال حاضر مورد استفاده قرار میگیرند (از جمله کمپرسورهای هوای روانکاری شده بدون روغن مختلف) کم و بیش روغن کثیف (قطرات روغن، غبار روغن، بخار روغن و شکافت کربن) را وارد خط لوله گاز میکنند.
دمای بالای محفظه فشردهسازی کمپرسور هوا باعث میشود حدود ۵ تا ۶ درصد روغن تبخیر، ترکخوردگی و اکسید شود و به شکل لایه کربن و لاک در دیواره داخلی لوله کمپرسور هوا رسوب کند و بخش سبک آن به صورت بخار و ذرات ریز معلق شود. این ماده توسط هوای فشرده وارد سیستم میشود.
به طور خلاصه، برای سیستمهایی که در حین کار به مواد روانکننده نیاز ندارند، تمام روغنها و مواد روانکننده مخلوط شده در هوای فشرده مورد استفاده را میتوان به عنوان مواد آلوده به روغن در نظر گرفت. برای سیستمهایی که در حین کار نیاز به افزودن مواد روانکننده دارند، تمام رنگ ضد زنگ و روغن کمپرسور موجود در هوای فشرده به عنوان ناخالصیهای آلودگی روغنی در نظر گرفته میشوند.
ناخالصیهای جامد چگونه وارد هوای فشرده میشوند؟
منابع اصلی ناخالصیهای جامد در هوای فشرده عبارتند از:
① جو اطراف با ناخالصیهای مختلف با اندازه ذرات متفاوت مخلوط شده است. حتی اگر دریچه مکش کمپرسور هوا مجهز به فیلتر هوا باشد، معمولاً ناخالصیهای «آئروسل» زیر 5 میکرومتر میتوانند همراه با هوای استنشاقی وارد کمپرسور هوا شوند و در طول فرآیند فشردهسازی با روغن و آب مخلوط شده و به لوله اگزوز راه یابند.
②هنگامی که کمپرسور هوا کار میکند، اصطکاک و برخورد بین قطعات مختلف، فرسودگی و جدا شدن آببندها و کربنیزاسیون و شکافت روغن روانکننده در دمای بالا باعث میشود ذرات جامد مانند ذرات فلزی، گرد و غبار لاستیک و شکافت کربنی به داخل خط لوله گاز وارد شوند.
زمان ارسال: ۱۸ آوریل ۲۰۲۳
