压缩空气油水分离器如何选型

　　压缩空气油水分离器应用领域

　　压缩空气是一种非常重要的动力源，它安全、强大、可靠，广泛应用于工业的各个领域——电子、集成电路、半导体、芯片、汽车、医药、化工、冶金、纺织等各个行业。然而尽管如此，压缩空气如果未经过处理，它含有的大量的污染杂质，它们将影响我们的生产制造。

　　空气污染杂质主要为：固体颗粒、油、水。如果不将它们除掉，它们混合在一起，将形成一种腐蚀性很强的酸性油泥，快速侵蚀工艺设备、影响产品的质量，导致生产流程中断、瘫痪。

　　我们先说固体颗粒，它的来源有3个方面：大气，压缩机运动部件磨损，管道。

　　看看我们身处大气，每一立方空气里面含有1亿4千万颗粒子，其中80%的粒子小于2，而人眼所能看到粒子的最小粒径为50，而这绝大多数的颗粒都只是人眼所能看到粒径的1/25。虽然压缩机前有滤清器，但是滤清器主要是保护压缩机的，并防止大粒径颗粒进入，它的精度一般是2，所以往往无法阻止这些颗粒的进入，空气在压缩机中被压缩后，空气中的粒子浓度进一步增大。

　　第二个污染杂质是油。油在压缩机中非常重要，起密封、润滑和冷却作用。压缩机有活塞机，螺干机，滑片机。目前最常用的是有油螺干机和无油螺干机。有油螺干机中虽然有精度较高的油气分离器，但是压缩机出口的空气中含有相当多的油份，一般压缩机出口空气中的含油量为2~10ppm亦即2~10mg/m3。对于无油螺干机，大家可能认为是气缸里没有油润滑，那应该是绝对无油。实际情况绝对不是这样的，虽然无油螺干机气缸中没有油润滑，但并不是没有油进入，压缩的空气中就含有油——这些油的来源很广，汽车尾气排放、高炉烟囱、饭店厨房油烟，每天人类都向大气排放大量的油烟；无油螺干机气缸中的油的第二个来源，无油螺干机中的轴承、同步齿轮都有油脂润滑，这些运动部件每分钟几百，上千转的运行，油脂蒸发，通过缝隙进入气缸。所以，无油螺干压缩机出口的空气中也含有油，一般为0.05~0.25ppm。

　　水，空气中含有大量的水，我们看不到，它们是以水蒸汽的形式确确实实的存在。每一立方的空气在20C时含有17.32克的水蒸汽。当空气温度变高时，它的水蒸汽含量就会几何奇数似的上升。35C时水蒸汽饱和含量升至每立方40克，当空气温度升至100C时，它的水蒸气饱和含量增至598克。可见，空气中水即水蒸汽的含量很大，而且跟温度有直接关系，很多产品和设备在制造与使用中对水都很敏感，空气中水分含量的多少对他们的影响很大。

　　正是因为空气中有这三大污染杂质，如果不把它们净化掉，将危害很大，解决办法是用过滤器过滤。

　　　　压缩空气油水过滤器，主要由三部分组成：滤芯，外壳、压差计与排污阀等辅助部分。

　　衡量一支过滤器的优劣好坏，有六个方面的要求。

　　第一个方面，效率，也就是说一定粒径以上的粒子能被过滤掉，粒子包括固体颗粒，油水颗粒。

　　第二个方面是强度，过滤器本身能承受一定的气体压力，比如10barg, 20barg,50barg,200barg,350barg.

　　第三个方面是寿命，即过滤器本身的寿命，外壳的使用寿命，滤芯的寿命，多长更换。

　　第四个方面是节能，过滤器本身不需要耗电，但它会产生的阻力，这就要求它产生的压降尽量小。

　　最后一个方面，安装维护应简单，操作方便，比如滤芯更换，自动排污阀的检测要非常简单方便。

　　一只解剖开的滤芯，它由3部分组成，上下两个端盖、中间过滤层，中间过滤层通过环氧树脂融铸镶嵌在上下端盖中形成一个完整结构。上下端盖为高强度、高耐腐蚀的有机塑料；上端盖上有一突出部位，上面箍有一根粗壮O型圈，O型圈与滤芯端盖的这个面与过滤器上壳体，定位配合，可靠密封。滤芯与过滤器上壳体装配固定方式为中心螺柱螺纹锁紧方式，滤芯底部受力，耐气流冲击能力强，定位配合牢固，密封可靠。比较大型的滤芯为螺纹连接。

　　中间的过滤层，共有6层，从内到外，分别有2层较厚不锈钢网和2层韧性极高的灰色透明薄膜牢牢固定着一层白色的玻璃纤维，只有这白色部分是真正起过滤作用的。再往外是红色的海绵。再来看一下不锈钢网，两层结构可耐内外压差10barg, 坚韧的透明薄膜强度很高，它们起支撑加固作用，避免玻璃纤维受气流的冲击，纤维组织被撕裂，玻璃丝被折断。

　　　核心滤材有2大显著特点：

　　第一个特点是90%空隙率，这并不是谁都能做到的，90%空隙率，意味着更大的容尘空间，能容纳更多的固体颗粒，同时气流流经时受的阻力小、压力低，减少能耗。也许大家会问：为何能有这么大的空隙率？难以想象。表面一看，确实如此，其实不然，因为台湾DPC的材料不同，它采用的玻璃纤维直径只有1.0，是人眼能看到的粒径的1/40那么小，一般过滤器的过滤的粒子精度都没有那么高，所以可以想象出他能有这么大的空隙率，用显微镜放大，就想很大的大厅里布置了无数根电线。

　　第二个特点是中扬AFL公司滤材具有的极强的疏油疏水性（硼硅酸盐玻璃纤维）。这些玻璃纤维的表面均经过特殊处理，与油水接触时，不形成亲水性部分，而同样的玻璃纤维表面如未经过处理，就存在着极强的亲水性，这就是为什么会出现液体宏吸现象，玻璃纤维之间形成的液膜构成了强大的阻力，导致气流不畅和巨大的压力损失与能耗；

　　使用过滤器，我们不仅关心过滤精度，它产生压降，还有一个非常重要的地方是过滤器中滤芯的使用寿命，寿命要长，比如能否使用一年。中扬AFL过滤器的滤芯有了前面讲的高空隙率，强疏水性，这也就决定了它具有较长的使用寿命。滤芯使用寿命的减少，也就是滤芯中容纳尘埃空间不断减少的过程，与此伴随的是滤芯前后的压降不断增大，也就是过滤器产生的压降不断增大。正是因为中扬AFL滤芯大空隙率，强疏水性，就使它能在运行一年的时间，它产生的压降不超过450mbar。

　　我们再来研究一下经压缩机后，出口的空气中的含有油，它们的粒径非常小。在螺杆压缩机中，润滑油在转子的旋转摩擦作用下变得非常细小，并经油气分离器后大量的油及大颗粒油粒已被回收，只剩下的是0.01~0.8的油粒子。

　　油与经过后冷器后凝结出来的并未被彻底分离掉的水颗粒一起，随气流进入过滤器，进入滤芯，他们是怎样被过滤的呢？

　　我们知道气流中的油水颗粒撞击到玻璃纤维，就被捕住，更多不断被捕住，然后集聚长大，被气流的推动，往滤芯的外层走，进入红色海绵。红色海绵把它们吸附，阻止它们进一步向外走，如果没有海棉的阻滞和吸附，已形成的较大颗粒的水分，惯性作用，撞击到滤壳内壁，粉碎，再次雾化，又变成细小颗粒，随气流进入下游。

　　所以红色海绵的作用非常大，它吸纳的油水在重力的作用下，向下走，在滤芯的下端盖附近形成一个潮湿带。上面的油水进入，里面的油水向下进入的滤壳中，而潮湿带，空气流很难穿过，所以它引导空气向上，穿过海绵，离开过滤器进入下游。而壳体中的油水积聚到一定量后电子自动排水器根据设定的时间打开阀门，油水就被排出过滤器。

　　接下来，我们了解一下前面所见到的固体颗粒、液态油水被捕捉的本质及原理。按粒径分3类：>1，1~0.3，0.3~0.01。从图中我们看到中心蓝色的是气流。层是不锈钢网，第二层是灰色透明薄膜，第三层，也就是图中较厚的这一层是真正起过滤作用的滤料，第四层是灰色薄膜，第五层是不锈钢网，最外一层是红色海绵。我们看，1以上的粒子，即粒径较大的粒子，刚进入滤芯的玻璃纤维层表面，就因为个头较大，立刻被抓住了。我们可以看到颗粒较大，比穿过的孔径还大，所以马上就被抓住，这就是直接拦截，很容易理解。当颗粒较小时，在1~0.3的范围内时，这些粒子虽然很小，但是还是着一定的重量，也就有了惯性，当它们进入玻璃纤维表层的时候，虽然它们能够非常容易地穿过玻璃纤维最前面的部分，但是所以它还是一直向前走，而玻璃纤维是无规则交织在一起，颗粒就撞到了后面的玻璃纤维上。这些玻璃纤维设置层层障碍，一直努力的阻挠杂质颗粒的经过。如果前面的玻璃纤维没把杂质拦截住，后面的玻璃纤维还是会将它们截住。当颗粒粒径更小时，在0.3~0.01的范围内时，因为颗粒的重量已非常小，所以它们的惯性运动就非常小，虽然这颗粒的粒径较小，但是正是因为它的非常小，它随气体行走的时候，还存在分子运动现象，即布朗运动，也就是在分子之间的引力和斥力的作用下，它们将做上下左右较大幅度的摆动，这时候，它的运动当量路径不再是分子粒径那样宽，而是变得非常宽，在这个路径范围内的玻璃纤维就能把杂质抓住。

　　台湾DPC过滤器滤芯和外壳的设计、选材和加工处理非常好，而且它的油水排放系统也在设计时考虑得非常完善。定时排放或定量排放，定时排放根据设定的工况和油水的质量设定排水阀的时间，电子排水器可以设定在0.5-50秒的排水周期，排水时间在0.5-9秒可自由设定。定量排放是采用白色浮球自动排污阀，当收集的油水达到一定液位后，油水的浮力将浮球阀中的浮子顶起从而打开排污阀。简单、安全、连续工作。

　　但是当客户对除油精度要求更高的时候即过滤后空气中残油含量更低时，我们必需采用吸附的方式，用活性碳将空气中的油蒸汽除掉，此时的油分是油蒸汽，而非油颗粒。

　　活性碳滤芯的使用寿命取决于它过滤的空气含有的油蒸汽的量，因为它是吸附式，所以有含量极限，一般额定流量在20C空气温度下，寿命是1000小时，活性炭滤芯的寿命是一个对温度的线性函数，当空气温度很高时，它的寿命大大减小，因为是在较高温度下，空气的油更多的以蒸汽形式存在，凝聚式过滤器不能除油蒸汽，这样活性炭过滤器承担了本应该是它前面的凝聚式过滤器应承担的任务，所以温度越高，寿命就越短。这个使用寿命值是在额定流量下，当流量小时，寿命相应延长。

　　现在说以下过滤精度，我们先来看一下ISO8573.1对压缩空气品质3个具体指标的规定，每个指标都有6个级别，这3个指标分别是前面论述的固体颗粒、水、油。对过滤器来说，主要的处理对象是尘、油和液态水。除尘粒径：5级40，4级15，3级5，2级1，1级0.1。残油含量：5级25ppm，4级5 ppm，3级1 ppm，2级0.1 ppm，1级0.01 ppm。这里提到ppm这个计量单位，用于压缩空气时实际意义是1mg/m3，即每m3毫克数，毫克即百万分之一千克。中扬AFL的过滤器精度分别为：3.1.0.01um。除尘过滤器，空气流流经时的方向相反，从外向内。

　　一般将过滤器安装在后冷器或储气罐的后面。因为经后冷器时大量的液态水已凝结形成，在经过后冷器冷却分离后，残剩的水颗粒经过过滤器后被过滤掉了。储气罐也同样道理，它能将凝结一部分气流中的水蒸汽，然后过滤掉。

　　过滤器应安装在温度处。温度越低，空气的饱和水蒸汽含量越低，所以有尽量多的水蒸汽被凝结成液态水后被过滤。因为过滤器只能过滤有一定固态或液态的杂质。

　　不要安装在快速开启阀门的后面——如真存在，也要在打开阀门时，阀门能被缓慢开启而不至于对过滤器产生强烈的冲击。

　　总体安装方式：

　　1.总管过滤与终端过滤相结合方式，保证使用点的气体品质。

　　2.尽量不装旁路。因空气中的油份经旁路到过滤器的下游后就粘在管路内壁上，很难找到有效的手段将其去除。

　　3.安装前应对所有管线进行足够时间的吹扫。

　　4.最后一点就是有足够的更换滤芯的空间。

　　旋风分离器

　　空气流进入的时候，它经过三个过程。

　　第一个过程为气流中的液态水直接撞击到分离器中心与旋风分离器定位配合的环行壁面，形成水流沿分离顶面流入滤壳中。

　　第二个过程是气流在旋风分离器的引导之下，形成旋转运动，气流中的水颗粒在离心力的作用下飞到各内壁上，并沿着内壁进入排放部分。

　　　　第三个过程是气流到了滤壳较下的地方，折流后经旋风分离器中心离开水流分离器，而水在重力作用下进入排污阀内。流量对所选型号额定流量的偏差，会对分离效率有着非常的大影响，流量在额定流量的65%以上，效率一直维持在99%，也就是空气已凝集成为液态99%的水分，可以通他后得以有效去除。而对比无旋风分离器的气水分离器，当它实际处理的流量只有额定流量的50%即一半或更少时，这种气水分离器的效率只有60%甚至更低，这样使用它的效果和意义不明显。

　　除菌过滤器、除油过滤器就不详细说明了