Een persluchtsysteem bestaat in engere zin uit luchtbronapparatuur, luchtzuiveringsapparatuur en bijbehorende leidingen. In bredere zin vallen pneumatische hulpcomponenten, pneumatische actuatoren, pneumatische regelcomponenten, vacuümcomponenten, enzovoort, allemaal onder de categorie persluchtsystemen. De apparatuur van een luchtcompressorstation is doorgaans een persluchtsysteem in engere zin. De volgende afbeelding toont een typisch stroomschema van een persluchtsysteem:
De luchtbron (luchtcompressor) zuigt lucht uit de atmosfeer aan, comprimeert de lucht in natuurlijke toestand tot perslucht onder hogere druk en verwijdert vocht, olie en andere onzuiverheden uit de perslucht door middel van zuiveringsapparatuur.
De lucht in de natuur bestaat uit een mengsel van verschillende gassen (O₂, N₂, CO₂, enz.), waarvan waterdamp er één is. Lucht die een bepaalde hoeveelheid waterdamp bevat, wordt vochtige lucht genoemd, en lucht die geen waterdamp bevat, wordt droge lucht genoemd. De lucht om ons heen is vochtige lucht, dus het werkmedium van een luchtcompressor is van nature vochtige lucht.
Hoewel het waterdampgehalte van vochtige lucht relatief laag is, heeft het een grote invloed op de fysische eigenschappen van vochtige lucht. In een persluchtzuiveringssysteem is het drogen van perslucht een van de belangrijkste onderdelen.
Onder bepaalde temperatuur- en drukcondities is het gehalte aan waterdamp in vochtige lucht (oftewel de waterdampdichtheid) beperkt. Bij een bepaalde temperatuur, wanneer de hoeveelheid waterdamp het maximaal mogelijke gehalte bereikt, wordt de vochtige lucht op dat moment verzadigde lucht genoemd. Vochtige lucht met een lager gehalte aan waterdamp dan het maximaal mogelijke gehalte wordt onverzadigde lucht genoemd.
Op het moment dat onverzadigde lucht verzadigde lucht wordt, condenseren vloeibare waterdruppels in de vochtige lucht. Dit verschijnsel noemen we condensatie. Condensatie komt veel voor. Zo vormen zich bijvoorbeeld in de zomer, wanneer de luchtvochtigheid hoog is, gemakkelijk waterdruppels op het oppervlak van waterleidingen. In de winter verschijnen er 's ochtends waterdruppels op de ramen van woningen. Dit alles ontstaat door de afkoeling van vochtige lucht onder constante druk.
Zoals hierboven vermeld, wordt de temperatuur waarbij onverzadigde lucht verzadigd raakt het dauwpunt genoemd, wanneer de partiële druk van waterdamp constant blijft (dat wil zeggen, het absolute watergehalte constant blijft). Wanneer de temperatuur daalt tot het dauwpunt, treedt er condensatie op.
Het dauwpunt van vochtige lucht hangt niet alleen samen met de temperatuur, maar ook met de hoeveelheid vocht in de vochtige lucht. Een hoog dauwpunt duidt op een hoog watergehalte, terwijl een laag dauwpunt duidt op een laag watergehalte.
Het dauwpunt is van groot belang in de compressortechniek. Als de uitlaattemperatuur van een luchtcompressor bijvoorbeeld te laag is, condenseert het olie-gasmengsel door de lage temperatuur in de cilinder. Hierdoor gaat de smeerolie water bevatten, wat de smering negatief beïnvloedt. Daarom moet de uitlaattemperatuur van een luchtcompressor zo ontworpen worden dat deze niet lager is dan het dauwpunt bij de betreffende partiële druk.
Het atmosferische dauwpunt is de dauwpuntstemperatuur bij atmosferische druk. Het drukdauwpunt verwijst op dezelfde manier naar de dauwpuntstemperatuur van lucht onder druk.
De relatie tussen het drukdauwpunt en het normale drukdauwpunt hangt samen met de compressieverhouding. Bij een gelijk drukdauwpunt geldt: hoe groter de compressieverhouding, hoe lager het bijbehorende normale drukdauwpunt.
De perslucht die uit de compressor komt, is vervuild. De belangrijkste verontreinigingen zijn: water (vloeibare waterdruppels, waternevel en waterdamp), resten van smeerolie (oliedruppels en oliedamp), vaste onzuiverheden (roestslib, metaalpoeder, rubberdeeltjes, teerdeeltjes en filtermateriaal, fijn poeder van afdichtingsmaterialen, enz.), schadelijke chemische onzuiverheden en andere verontreinigingen.
Verouderde smeerolie tast rubber, plastic en afdichtingsmaterialen aan, wat leidt tot storingen in kleppen en vervuiling van producten. Vocht en stof veroorzaken roest en corrosie in metalen onderdelen en leidingen, waardoor bewegende onderdelen vastlopen of slijten en pneumatische componenten defect raken of lucht lekken. Vocht en stof kunnen ook smoorkleppen of filterzeven verstoppen. Bovendien kan ijsvorming ervoor zorgen dat de leiding bevriest of barst.
Door de slechte luchtkwaliteit worden de betrouwbaarheid en levensduur van het pneumatische systeem aanzienlijk verminderd, en de daaruit voortvloeiende verliezen overstijgen vaak de aanschaf- en onderhoudskosten van de luchtbehandelingsinstallatie. Daarom is het absoluut noodzakelijk om de juiste luchtbehandelingsinstallatie te kiezen.
Wat zijn de belangrijkste bronnen van vocht in perslucht?
De belangrijkste bron van vocht in perslucht is de waterdamp die door de compressor samen met de lucht wordt aangezogen. Nadat de vochtige lucht de compressor binnenkomt, wordt een grote hoeveelheid waterdamp tijdens het compressieproces omgezet in vloeibaar water. Dit zorgt voor een aanzienlijke verlaging van de relatieve luchtvochtigheid van de perslucht aan de uitgang van de compressor.
Stel bijvoorbeeld dat de systeemdruk 0,7 MPa is en de relatieve luchtvochtigheid van de aangezogen lucht 80%. Hoewel de perslucht die de compressor verlaat onder druk verzadigd is, is de relatieve luchtvochtigheid na omrekening naar atmosferische druk vóór compressie slechts 6-10%. Dat wil zeggen dat het vochtgehalte van de perslucht aanzienlijk is verlaagd. Echter, naarmate de temperatuur in de gasleiding en de gasapparatuur geleidelijk daalt, zal er nog steeds een grote hoeveelheid waterdamp in de perslucht condenseren.
Hoe ontstaat olieverontreiniging in perslucht?
De smeerolie van de luchtcompressor, de oliedampen en zwevende oliedruppels in de omgevingslucht en de smeerolie van de pneumatische componenten in het systeem zijn de belangrijkste bronnen van olieverontreiniging in de perslucht.
Met uitzondering van centrifugaal- en membraancompressoren, zullen vrijwel alle momenteel gebruikte luchtcompressoren (inclusief diverse olievrije luchtcompressoren) in meer of mindere mate vervuilde olie (oliedruppels, olienevel, oliedamp en koolstofdeeltjes) in de gasleiding lozen.
De hoge temperatuur in de compressiekamer van de luchtcompressor zorgt ervoor dat ongeveer 5% tot 6% van de olie verdampt, barst en oxideert, en zich afzet op de binnenwand van de compressorleiding in de vorm van koolstof en een lakachtige film. De lichte fractie blijft zweven in de vorm van stoom en microdeeltjes en wordt door de perslucht in het systeem gebracht.
Kortom, voor systemen die tijdens gebruik geen smeermiddelen nodig hebben, kunnen alle oliën en smeermiddelen die in de perslucht aanwezig zijn, worden beschouwd als met olie verontreinigde stoffen. Voor systemen die tijdens gebruik smeermiddelen moeten toevoegen, worden alle roestwerende verf en compressorolie in de perslucht beschouwd als olieverontreinigingen.
Hoe komen vaste onzuiverheden in perslucht terecht?
De belangrijkste bronnen van vaste onzuiverheden in perslucht zijn:
①De omringende atmosfeer is gemengd met diverse onzuiverheden van verschillende deeltjesgroottes. Zelfs als de aanzuigopening van de luchtcompressor is uitgerust met een luchtfilter, kunnen er doorgaans nog steeds "aerosol"-onzuiverheden kleiner dan 5 μm met de aangezogen lucht in de compressor terechtkomen, vermengd met olie en water in de uitlaatpijp tijdens het compressieproces.
②Wanneer de luchtcompressor in werking is, zullen de wrijving en botsingen tussen de verschillende onderdelen, de veroudering en het loslaten van de afdichtingen, en de carbonisatie en splitsing van de smeerolie bij hoge temperaturen ervoor zorgen dat vaste deeltjes zoals metaaldeeltjes, rubberstof en koolstofdeeltjes in de gasleiding terechtkomen.
Geplaatst op: 18 april 2023
