Качественная и рациональная подготовка сжатого воздуха  - основа эффективной  работы пневмосистемы.                                                           
Первым и важнейшим этапом подготовки воздуха является очистка его от загрязнений. Присутствующие в сжатом воздухе загрязнения способны сократить срок службы пневмооборудования в 3~7 раз. До 80% отказов пневматических  систем происходят по причине повышенной загрязненности воздуха. Таким  образом, надлежащее качество воздуха является определяющим фактором надежности и долговечности пневматической системы. 

1. Источники и состав загрязнений сжатого воздуха 

Прежде чем попасть к потребителю для выполнения поставленной задачи, воздух    проходит следующий путь: 

Атмосфера –» Компрессор —»Пневмомагистраль —» Потребитель 

Загрязнение воздуха происходит на каждом из указанных этапов. 

Загрязнения атмосферного воздуха. 
Концентрация пыли в атмосфере существенно зависит от окружающих условий. В сельской местности, где воздух наименее загрязнен, она составляет от 0,05 до 0,15 мг/м3, а в городском промышленном районе от 1 до 10 мг/м3. 
Дисперсный состав пыли также зависит от условий. В «сельском» воздухе 90% частиц имеют размер менее 5 мкм. В воздухе промышленного района преобладают крупные частицы: до 80% частиц имеют размер более 60 мкм. 
Кроме загрязнения в виде твердых частиц, в составе воздуха содержится некоторое количество водяного пара, который при сжатии конденсируется, образуя загрязнения в жидкой фазе. Один кубический метр естественного атмосферного воздуха содержит около 140 миллионов твердых частиц, большая часть которых имеют размер свыше 1 мкм. Атмосферная пыль в основном состоит из кварцевого песка и окиси алюминия

Загрязнения воздуха при сжатии.
Сжатие воздуха сопровождается двумя видами загрязнений - водой (в жидком состоянии) и маслом. Выпадение водяного конденсата - физическое явление,  характерное для процесса сжатия воздуха. Загрязнение воздуха маслом существенно зависит конструкции, качества и состояния компрессора.

Влажность воздуха.
С азотом, кислородом, аргоном и другими компонентами, в составе  воздуха может содержаться водяной пар. Смесь сухого воздуха и водяного пара называется влажным воздухом.  Атмосферный воздух всегда содержит некоторое количество влаги. Количественно оно выражается в виде абсолютной влажности воздуха, которая  равна массе водяного пара в единице объема воздуха и имеет размерность «мг/м3» или «г/м3». Количество влаги в воздухе не может превышать определенного значения, зависящего от температуры.

Рис.1. Предельное содержание влаги в воздухе в зависимости от температуры.

Воздух, содержащий максимальное количество влаги, называется насыщенным. Степень насыщенности воздуха влагой характеризуется относительной влажностью воздуха:  
где   d - абсолютная влажность воздуха,
    dн - абсолютная влажность насыщенного воздуха при той же температуре. Таким образом, для сухого воздуха <р=0, а для насыщенного <р=100%.

Пример расчета относительной влажности воздуха:
Температура воздуха равна 40 С, фактическое содержание влаги в воздухе равно 25 г/м3. Какова относительная влажность воздуха?
По графику (рис.1) находим, что содержание влаги в насыщенном воздухе при 40 °С составляет 55 г/м3. Таким образом, <р = 25/55x100% = 45%

Если содержание влаги в воздухе d остается неизменным, а температура повышается, то относительная влажность Ф падает, т.к. величина dн с ростом температуры увеличивается. При снижении температуры величина dн падает, в  результате чего относительная влажность <р возрастает. Когда ф достигает уровня  100%, воздух становится насыщенным. Температура, при которой это происходит,     называется точкой росы. Дальнейшее снижение температуры сопровождается появлением тумана или росы, т.е. выпадением конденсата (отсюда и название температуры, характеризующей начало этого процесса). Точка росы не только показывает, при какой температуре начинается выпадение конденсата, но и однозначно отражает степень содержания влаги в воздухе.

Точка росы повышается с ростом давления воздуха. Это необходимо учитывать при рассмотрении технических характеристик осушителей воздуха. Так, в некоторых случаях точка росы осушенного воздуха приводится при атмосферном давлении, а в некоторых при рабочем давлении. График, приведенный на рис.2, позволяет перевести точку росы, взятую при атмосферном давлении, в точку росы для сжатого воздуха.

Рис.2. Зависимость точки росы воздуха от давления.

Рис.3. Максимальное содержание водяного пара в 1 кг воздуха в зависимости от температуры и давления.

Пример расчета количества конденсата, выпадающего при сжатии воздуха:
Компрессор, имеющий производительность 1,8 Норм.м3/мин, сжимает воздух до 8 бар. Температура воздуха на входе в компрессор составляет 20 °С, относительная влажность равна 70%. Попадая в ресивер, сжатый воздух охлаждается до 25 °С. Сколько воды выпадает в виде конденсата в течение часа?
Учитывая, что 1 норм.м3 воздуха имеет массу 1,205 кг, масса воздуха, сжимаемого в течение часа: 1,205x1,8x60 = 130 кг

Из графика (рис.3) находим, что содержание влаги в 1 кг насыщенного воздуха при атмосферном давлении и температуре 20 °С составляет 15 г. При относительной влажности 70% содержание влаги в 1 кг воздуха равно 15x0,7=10,5 г. Содержание влаги в 1 кг воздуха, сжатого до 8 бар и охлажденного до 25 °С (относительная влажность 100%), согласно рис.5, составляет 2,4 г. Отсюда следует, что «лишняя» влага выпадает в виде конденсата. Количество конденсата, выпадающего из 1 кг сжатого воздуха: 10,5 - 2,4 = 8,1г. Количество конденсата, выпадающего в течение часа: 8,1x130 = 1053г.

Содержание масла в воздухе.
Промышленные компрессоры, как правило, относятся к масляному типу. Некоторая часть масла смешивается с воздухом, проходящим через компрессор. На выходе современного винтового компрессора концентрация масла в воздухе составляет 3~5 мг/м3, а в поршневых компрессорах она может достигать 50 мг/м3. При этом масло присутствует в воздухе не только в жидком, но и в парообразном состоянии. Напомним, что при сжатии воздух нагревается до температуры выше 100 °С, что и вызывает интенсивное испарение масла. Предельное содержание паров компрессорного масла в сжатом воздухе зависит от температуры. Например, при 80 °С оно составляет 60~100 мг/кг. Таким образом, в неохлажденном воздухе содержание испаренного масла может быть соизмеримо с содержанием масла в жидкой фазе. Аналогично воде, масло переходит из паровой фазы в жидкую по мере охлаждения воздуха.
Как показано в рассмотренном выше примере, при сжатии воздуха выпадает значительное количество конденсата, которое зависит от содержания влаги в атмосферном воздухе, давления и температуры сжатого воздуха. При смешении водяного конденсата с маслом образуется водо-масляная эмульсия, которая по мере укрупнения капель частично оседает на стенках трубопровода, а частично (в виде мелких капель) продолжает двигаться вместе со сжатым воздухом.

Загрязнения воздуха в пневмомагистрали.
Конденсат, присутствующий в сжатом воздухе, вызывает коррозию трубопроводов. Образующиеся при этом частицы ржавчины, а также частицы окалины, имеющейся на стенках труб, увлекаются воздушным потоком. Таким образом, в магистрали к уже имеющимся загрязнениям воздуха добавляются твердые частицы, большая часть которых (77%) имеет размер свыше 60 мкм.
Содержание ржавчины и окалины в сжатом воздухе существенно зависит от качества трубопроводов. Так, при хорошем состоянии магистрали концентрация частиц не превышает 4 мг/м3. В старых, сильно загрязненных магистралях концентрация частиц ржавчины и окалины может достигать 25 мг/м3.
Состояние воздуха, приходящего к потребителю.
С учетом вышеизложенного, можно представить примерный состав загрязнений сжатого воздуха, отводимого от магистрали к потребителю:
Максимальный размер твердых частиц: 60 мкм и более
Содержание твердых частиц: 5~25 мг/м3
Содержание воды: до 10000 мг/м3
Содержание масла: 3~50 мг/м3
Химические загрязнения H2SO4и др.
Смесь этих загрязнений оказывает следующие виды вредных воздействий на пневмооборудование:
       - Физическое (закупорка каналов, сопел и дроссельных элементов, смывание смазки, заклинивание подвижных элементов, абразивный износ, разрушение покрытий),
       - Химическое (коррозия металлических деталей, разрушение резиновых уплотнений и красок),
       - Электролитическое (разрушение контактирующих деталей, выполненных из разных материалов).
Во многих технологических процессах загрязнения воздуха могут привести к снижению качества выпускаемой продукции.

2. Требования к качеству сжатого воздуха.
Качество сжатого воздуха должно соответствовать решаемой задаче. Например, воздух, применяемый для пневмоинструмента в машиностроении, не требует столь тщательной очистки, как воздух, используемый в производстве медикаментов. Поэтому принято классифицировать сжатый воздух по степени его загрязненности.
Для количественной оценки степени загрязненности воздуха используются следующие показатели:
- максимальный размер твердых частиц,
- массовое содержание твердых частиц в единице объема воздуха,
- массовое содержание воды (в жид. сост.) в единице объема воздуха,
- массовое содержание масла в единице объема воздуха,
- точка росы, т.е. содержание воды в парообразном состоянии
Классификация воздуха по степени загрязненности регламентируется ГОСТ 17433-80 «Сжатый воздух. Классы загрязненности» и стандартом ISO 8573-1:2001(E) «Compressed air Part 1: Contaminants and purity classes».

КОМПЛЕКТ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ СЖАТОГО ВОЗДУХА.

 Для подготовки сжатого воздуха к выполнению работ по порошковой окраске предлагаем комплект в составе:
1. Магистральный фильтр
2. Водоотделитель
3. Микрофильтр

Рис.1 Схема подключения устройств

Магистральный фильтр (рис.2) предназначен для удаления из сжатого воздуха твердых частиц, а также водяного и масляного конденсата.
Достоинства:
* Высокая пропускная способность.
* Продалжительный срок службы.
* Создает минимальный перепад давления.
* Автоматический отвод конденсата.
* Легкая замена фильтрующего элемента.
  Рис.2

Водоотделитель (рис.3) предназначен для удаления из сжатого воздуха капельной влаги и водяного тумана. Образовавшиеся крупные капли оседают на стенках фильтрующего элемента и стекают на дно резервуара.
Достоинства:
* Удаляет более 99% воды.
* Обладает высокой пропускной способностью.
* Имеет продолжительный срок службы.
* Создает минимальный перепад давления.
* Автоматический отвод конденсата.
* Легкая замена фильтрующего элемента.
Рис. 3


Микрофильтр (рис.4) предназначен для удаления из сжатого воздуха масляного тумана и твердых частиц размером свыше 0,3мкм.
Достоинства:
* Удаляет 99.9% паров масла.
* Высокая пропускная способность.
* Продолжительный срок службы.
* Встроенный индикатор контроля состояния фильтрующего элемента.
* Легкая замена фильтрующего элемента.
Рис. 4


Комплект устройств подготовки воздуха должен обеспечивать 2 класс по ГОСТ 17433-80 и класс 1.7.2 по ISO8573-1.