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都知道空氣壓縮機的運用很廣，這里就不一一的列出來了，今天這篇文章主要講述的是空氣壓縮機在粉末涂裝中運用，希望能夠?qū)δ愕恼J(rèn)識有一定的幫助。
空氣壓縮機在粉末涂裝行業(yè)中的作用概述：
壓縮空氣是粉末涂裝系統(tǒng)的主要動力源，它幾乎應(yīng)用于粉末涂裝系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，如粉末流化、輸送和調(diào)理；粉末噴霧圖形的控制；過濾袋的清洗；火焰檢測頭的清洗；氣封；保持旋轉(zhuǎn)篩的清潔和自由轉(zhuǎn)動。壓縮空氣所提供的能源是采用一定的方式讓壓縮空氣膨脹至常壓狀態(tài)而產(chǎn)生的。在粉末涂裝過程中，壓縮空氣膨脹所釋放的能量可以提升和流化粉末、將粉末從料斗中抽吸出來并通過軟管輸送至噴槍。通過控制壓力的釋放可以得到適當(dāng)?shù)姆勰┝魉伲{(diào)整噴涂工件所需要的噴霧圖形。
隨著涂裝設(shè)備、傳感器、特種粉末涂料復(fù)雜性的提高，連續(xù)提供清潔、干燥、無油的壓縮空氣就顯得尤為重要，如果工廠的壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計合理、設(shè)備日常維護(hù)良好，就能大大減少因壓縮空氣污染產(chǎn)生的廢品，以及因壓縮空氣供應(yīng)問題導(dǎo)致的涂裝線停車。本文將討論高效壓縮空氣系統(tǒng)的目的、組件、選擇和維護(hù)。
壓縮空氣系統(tǒng)的目的：壓縮空氣系統(tǒng)的目的在于為粉末涂裝系統(tǒng)提供穩(wěn)定、無污染的高壓空氣。由于粉末涂裝系統(tǒng)在涂裝工藝中采用壓縮空氣來調(diào)理和輸送粉末、操作控制、以及其它機械操作，因此需要清潔、干燥、無油的持續(xù)穩(wěn)定壓縮空氣供應(yīng)。一旦壓縮空氣系統(tǒng)發(fā)生故障，將造成生產(chǎn)線停車，涂裝質(zhì)量惡化。因此，壓縮空氣系統(tǒng)的可靠性以及去污染的能力是粉末涂裝系統(tǒng)十分重要的因素。
空氣壓縮機在粉末涂裝行業(yè)中各部分概述：
1、壓縮過程
壓縮空氣所提供的能量來自于受控的壓力釋放過程，通過將低壓空氣體積壓縮，使空氣壓力增加，從而蓄積能量。壓縮空氣系統(tǒng)的氣源為大氣，將空氣吸入空壓機中，經(jīng)過體積壓縮后泵入壓縮空氣系統(tǒng)�？諝獾捏w積壓縮比越大，壓力越高，例如100標(biāo)準(zhǔn)立方英尺的空氣（標(biāo)準(zhǔn)條件大氣條件下的空氣：14.7psig，680F，相對濕度36%）被壓縮至50psig，則空氣體積為25.64立方英尺，也就是說為原來體積的1/4。如果進(jìn)一步壓縮至100psig，則空氣體積為12.82立方英尺，約為原始體積的1/8。要產(chǎn)生1立方英尺的100psig空氣需要7.8立方英尺的大氣條件的空氣。
acfm是指控氣流過壓縮空氣管線的實際體積（實際立方英尺/分鐘）�？諝饬鬟^通過壓縮空氣系統(tǒng)的實際量因空氣壓力不同而變化，因沒套裝置的壓力要求不同而變化。因此對于確定空氣壓縮系統(tǒng)消耗的空氣總量而言，每套裝置acfm的測定數(shù)據(jù)沒有實際意義。為了實現(xiàn)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化，所有壓縮空氣的產(chǎn)量或用量均用標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/分鐘（scfm）表示。系統(tǒng)的scfm是指壓縮機為供給系統(tǒng)所需的壓縮空氣所吸入的空氣量，我們可以將各套裝置所消耗的空氣量簡單地相加，以確定系統(tǒng)需要的壓縮空氣總量，而不必因為裝置空氣壓力的變化而作調(diào)整。例如，有兩套裝置使用壓縮空氣，其中一套裝置的空氣壓力為50psig，另一套裝置為100psig，50psig的裝置需要25.64acfm的空氣量，而100psig的裝置需要12.82acfm空氣量，如果將空氣消耗量宜標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下的空氣量表示，則兩套裝置共消耗100scfm的空氣。以標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下的空氣消耗量表示避免了因各套裝置壓力的不同而需要調(diào)整，可以將各裝置的空氣消耗量簡單相加確定壓縮機的總?cè)萘俊?/p>
2、壓縮空氣中的污染物
為了實現(xiàn)壓縮空氣系統(tǒng)的用途必須除去空氣中的污染物，這些污染物將使粉末涂裝系統(tǒng)的性能惡化。壓縮空氣中的污染物是隨壓縮機吸入空氣而帶入的，并在壓縮過程中被濃縮；或是壓縮空氣在管路中被污染的。壓縮空氣中的污染物包括蒸氣、液體或固體。壓縮空氣的溫度也被認(rèn)為是一種污染，原因在于空氣溫度過高過低均不能使用。上述污染物在壓縮空氣使用前都必須除去，而不同的污染物其去除的方法是不同的。
2.1水蒸氣
大氣中總是存在水蒸氣的，壓縮機制取壓縮空氣的起源為大氣，所以壓縮空氣系統(tǒng)中總是存在水蒸氣。人們常采用兩項指標(biāo)來確定空氣中的水氣含量，“大氣露點”是指在1個大氣壓下空氣中的水蒸氣凝結(jié)成液體水的溫度；“壓力露點”是指在特定壓力下空氣中的水蒸氣凝結(jié)成液體水的溫度。對于一定體積的空氣而言，壓力露點總是比大氣露點高。
空氣中的水氣含量用格令/立方英尺表示�？諝膺M(jìn)入壓縮機后經(jīng)壓縮過程體積大大降低，而壓力大大提高，但所含的水氣重量保持不變。將1個大氣壓（14.7psig）下的7.8立方英尺空氣壓縮至100psig，則氣體體積只有1立方英尺，但1立方英尺壓縮空氣所含的水氣重量（格令數(shù)）與7.8立方英尺1個大氣壓的空氣相同。例如，1個大氣壓下的大氣露點為730F，每立方英尺大氣的水氣含量為8.848格令。如果將7.8立方英尺的大氣壓縮成為100psig的1立方英尺壓縮空氣，則每立方英尺壓縮空氣含有69.014格令的水氣（7.8×8.848＝69.014）。這時壓縮空氣的壓力露點為1470F。因此壓縮過程并不能增加壓縮空氣的水氣量，它僅僅是簡單地使水氣增濃。
壓力增加使空氣容納水蒸氣的能力降低，但溫度升高將使空氣容納水蒸氣的能力提高。經(jīng)驗告訴我們，溫度每升高200F，空氣中水蒸氣的含量將提高1倍左右。
壓縮空氣中的水氣如果一直保持蒸氣狀態(tài)，就不會造成系統(tǒng)問題，若要驅(qū)除壓縮空氣中的所有水蒸氣不僅十分昂貴，而且是不切實際的。決大多數(shù)粉末涂裝系統(tǒng)都允許壓縮空氣中有水蒸氣存在，關(guān)鍵在于限制水氣含量在允許的范圍內(nèi)，以免凝結(jié)成為液體水，因為壓縮空氣中的液體水將造成很多涂裝問題。所以必須采用空氣干燥器隨時驅(qū)除水蒸氣。去除水蒸氣一般不采用分離器、過濾器或萃取器。
2.2 液體水
液體水是壓縮空氣系統(tǒng)中的主要污染物，隨著壓縮空氣溫度降低，空氣中所能容納的水氣含量降低，一旦壓縮空氣達(dá)到壓力露點，過剩的水蒸氣就會凝結(jié)成液體水。壓縮空氣的溫度越低，凝結(jié)形成的液體水就越多。由于壓縮過程影響空氣的露點，壓縮空氣在管線中運行時溫度會逐漸降低，所以壓縮空氣系統(tǒng)中總是有液體水存在。液體水可以水霧或液滴的形式存在于壓縮空氣中，實際上水霧就是細(xì)小的液滴，它們在壓縮空氣流中就象是霧，會進(jìn)一步凝結(jié)成液滴。壓縮空氣中的液體水將引起管道腐蝕（產(chǎn)生固體污染物）、潤滑劑沖刷流失、設(shè)備破壞。在寒冷的季節(jié)中，室外壓縮空氣管線中的液體水會凍結(jié)，引起管道堵塞或爆裂。液體水也會快速污染粉末涂裝系統(tǒng)，導(dǎo)致系統(tǒng)平凡停車以去除被污染的粉末，清潔被污染的設(shè)備，更換被污染的流化板和過濾器。因此在壓縮空氣進(jìn)入任何設(shè)備之前必須排除液體水。
根據(jù)前面的討論我們知道液體水是如何在壓縮空氣中產(chǎn)生的，而且將大氣露點730F的空氣吸入壓縮機中壓縮成100psig的壓縮空氣時，每立方英尺該壓縮空氣含有69.014格令的水蒸氣，此時的壓力露點為1470F。壓縮機出來的空氣溫度通常為150~3250F（因壓縮熱和摩擦熱而升溫），遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于壓縮空氣的壓力露點，這就是壓縮機出來的壓縮空氣在管線中傳輸時不會馬上看到凝結(jié)水的原因。但壓縮空氣在管線中傳輸時會逐漸降溫至與廠房內(nèi)的室溫相同的溫度。一旦壓縮空氣的溫度降至1470F以下，水蒸氣變開始凝結(jié)成液體水，液體水的凝結(jié)量取決于壓縮空氣的溫度和通過管線的壓縮空氣量。如果本例中的壓縮空氣溫度降至1000F，則每立方英尺壓縮空氣將有49.046格令的液體水凝結(jié)出來，如果說粉末涂裝系統(tǒng)需要采用200scfm的壓縮空氣，意味著每分鐘將有0.022加侖的液體水產(chǎn)生，即每一個班次（8h）將有10.34加侖的液體水產(chǎn)生。
當(dāng)壓縮空氣釋放壓力進(jìn)行粉末涂裝操作時，壓縮空氣因體積膨脹而溫度降低，此時溫度的降低是非常明顯的，有300F之多。 如果壓力露點過高則壓縮空氣不可避免將發(fā)生水氣凝結(jié)，當(dāng)這種壓縮空氣進(jìn)入粉末涂裝系統(tǒng)時必然導(dǎo)致粉末結(jié)塊，工件的粉末涂覆率下降。空氣的快速膨脹還將使噴槍的噴嘴溫度降低，此時若粉房中的大氣露點較高的話，大氣中的水氣也會凝結(jié)出來，在噴嘴表面形成液態(tài)水滴，使粉末結(jié)塊，粉末的噴霧圖形變差，工件上粉率降低。因此粉末涂裝系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)設(shè)置在空調(diào)室內(nèi)，以保持恒定的溫度和大氣露點，從而避免噴嘴和其它壓縮空氣設(shè)備表面凝結(jié)水滴。
液態(tài)水是壓縮空氣在粉末涂裝系統(tǒng)產(chǎn)生的主要問題，最好的辦法是在液態(tài)水凝結(jié)出來之前將壓縮空氣中過剩的水氣排除掉。如果壓縮空氣系統(tǒng)中液態(tài)水問題突出，則需要采用凝結(jié)水過濾器或排水裝置加以脫出。
2.3 油蒸氣及液體油
壓縮機的所有潤滑部件都會以霧或蒸氣的形式泄漏油，一個運轉(zhuǎn)良好的往復(fù)式壓縮機所泄漏的油使壓縮空氣中的油含量達(dá)到45ppm。絕大多數(shù)旋轉(zhuǎn)螺桿壓縮機的壓縮室都會有油或合成潤滑劑滲入，當(dāng)壓縮空氣從壓縮機中出來時，絕大部分（但不是全部）的油都與空氣分離。工況良好的典型螺桿壓縮機其壓縮空氣中的油含量達(dá)到80ppm，并以油霧或蒸氣形式存在。
本文所說的“油”包括由石油蒸餾得到的天然油以及合成的潤滑油。這兩種油均含有烴類，只是合成油還含有增進(jìn)壓縮機潤滑作用的添加劑，以延長設(shè)備使用壽命，減少設(shè)備維修的停車次數(shù)。另外合成油可能對某些過濾器密封材料有腐蝕作用，對于壓縮機采用合成潤滑油得空壓系統(tǒng)來說，不受合成油影響的過濾器密封材料是特制的。
壓縮機內(nèi)部的高溫將導(dǎo)致壓縮機油部分蒸發(fā)，產(chǎn)生油蒸氣。油蒸氣是空壓機系統(tǒng)產(chǎn)生討厭的氣味和味道的主要原因。
對于粉末涂裝系統(tǒng)而言油只要以蒸氣形式存在本身并沒有什么問題，而且要去除空壓機系統(tǒng)中所有的油蒸氣是非常昂貴的，況且絕大多數(shù)粉末涂裝系統(tǒng)并不需要壓縮空氣完全無油。關(guān)鍵在于降低空氣中油蒸氣的濃度至凝聚成液體油的所需的最小濃度以下。與水蒸氣的情況非常類似，壓縮空氣的溫度決定了油蒸氣凝結(jié)的濃度。隨著壓縮空氣溫度降低，多余的油蒸氣將凝結(jié)成液體油，從而使粉末涂裝系統(tǒng)出現(xiàn)問題。油蒸氣不能采用常規(guī)方法除去，一般是通過使壓縮空氣溫度降低，使其中的油蒸氣凝結(jié)成液體油，在過濾除去。如果油蒸氣影響涂裝系統(tǒng)，可以采用特種（非常昂貴）的油蒸氣過濾器直接從壓縮空氣中吸附油蒸氣加以去除。
液體油或油的氣溶膠在經(jīng)過壓縮機時被注入壓縮空氣中，或油蒸氣經(jīng)過凝露而累積增多。油不能像液態(tài)水那樣簡單地蒸發(fā)，所以液態(tài)油會給粉末涂裝系統(tǒng)帶來一系列污染問題，而污染后的裝置需要更多的時間進(jìn)行清潔和設(shè)備更換。采用絮凝過濾器和自動排放器很容易從壓縮空氣系統(tǒng)中除去液態(tài)油。
2.4 固體物質(zhì)
壓縮空氣中的固體或顆粒污染物包括鐵銹、管壁結(jié)垢物、塵埃、污垢、花粉和干燥劑材料等，鐵銹和管壁結(jié)垢物大多來自于壓縮空氣管路，因液態(tài)水侵蝕管道而產(chǎn)生。隨著時間的推移，管壁的銹蝕物和結(jié)垢變得疏松，并被壓縮空氣帶走。污垢、塵埃和花粉則是隨環(huán)境大氣被壓縮機抽入的。在壓縮機的進(jìn)風(fēng)口前端需要設(shè)置過濾器以防止這些固體污染物進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部。但有時過濾器規(guī)格可能與系統(tǒng)不匹配，或被拆除�？稍偕目諝飧稍锲髦懈稍飫╊w粒相互摩擦變成微細(xì)的粉塵是干燥劑粉塵的來源。所有這些固體污染物都可能堵塞細(xì)小的孔、空氣管路、設(shè)備和閥門，也造成粉末涂裝工件的污染。在未固化的粉末涂裝工件表面固體污染物是看不見的，涂膜一旦固化則變得十分明顯。由于涂裝要求的不同，壓縮空氣中的固體污染物甚至造成大量的次品和返工。必須采用固體物過濾器除去系統(tǒng)中的顆粒污染物。
2.5熱
壓縮空氣系統(tǒng)的熱主要來自于壓縮機，空氣在壓縮時相當(dāng)一部分能量轉(zhuǎn)變成為熱能，被稱之為“壓縮熱”。除此之外，壓縮空氣在壓縮機中的摩擦也會產(chǎn)生熱。往復(fù)式壓縮機的空氣溫度一般為3250F左右，而旋轉(zhuǎn)式壓縮機的空氣溫度在1500F左右。通常以壓縮空氣進(jìn)口溫度為1000F來確定空氣干燥器的大小。倘若空氣干燥器進(jìn)口溫度過高則干燥器功能就不足，或者需要購置更大的空氣干燥器，因此壓縮空氣在進(jìn)入干燥器和粉末涂裝系統(tǒng)之前需要降溫至1000F以下，采用后冷卻器使壓縮空氣降溫至合適的范圍是最好的方法。
3 壓縮空氣系統(tǒng)的組成
為了使壓縮空氣系統(tǒng)提供清潔、干燥、無油的壓縮空氣，其結(jié)構(gòu)設(shè)計和尺寸必須適當(dāng)，系統(tǒng)中的各種結(jié)構(gòu)部件也必須排布適0當(dāng)。絕大多數(shù)涂裝廠都采用單套壓縮空氣系統(tǒng)，這是非常經(jīng)濟(jì)的方法，它向所有需要壓縮空氣的設(shè)備提供壓縮空氣。某些結(jié)構(gòu)部件（如空氣干燥器）只是在工廠的特殊設(shè)備和特殊區(qū)域需要，因此對于需要清潔、干燥空氣的設(shè)備（如粉末涂裝系統(tǒng)）最好配備小型空氣干燥器，而為整個工廠和涂裝車間最好配備大型空氣干燥器。由于在壓縮空氣管道內(nèi)部可能產(chǎn)生污染，所以在空氣進(jìn)入粉末涂裝系統(tǒng)之前最好經(jīng)過過濾處理。
3.1壓縮機
空壓機是壓縮空氣系統(tǒng)中最主要的設(shè)備�？諌簷C吸入一定體積和壓力的空氣，并將其壓縮為體積更小壓力更高的空氣后輸出�？諌簷C的規(guī)格用scfm表示，或以為壓縮空器系統(tǒng)提供所需壓力的空氣而每分鐘吸入空氣的體積來表示。兩種主要的空壓機類型為往復(fù)式（活塞式）和旋轉(zhuǎn)式（螺桿式）。
往復(fù)式壓縮機采用活塞將一定體積的常壓大氣壓縮成為體積小壓力高的空氣，當(dāng)壓縮空氣系統(tǒng)的壓力達(dá)到設(shè)定的上限值時空壓機停止工作。隨著壓縮空氣的不斷消耗，壓縮空氣系統(tǒng)的壓力下降，一旦系統(tǒng)壓力降至設(shè)定的下限值空壓機重新開始工作，直至系統(tǒng)壓力升高至上限值為止再次停止工作。往復(fù)式壓縮機工作時會產(chǎn)生大量的熱，因此在工作循環(huán)之間需要設(shè)定冷卻過程。壓縮機的設(shè)計能力應(yīng)足夠大，以保證供應(yīng)足量的壓縮空氣并有機會停機冷卻。往復(fù)式空壓機非常適合壓縮空氣系統(tǒng)，因為在絕大多數(shù)情況下它都不會滿負(fù)荷工作。
旋轉(zhuǎn)式壓縮機采用了一組螺桿，將一定體積的空氣壓縮成為體積更小壓力更高的空氣，直至系統(tǒng)達(dá)到所需要的壓力。旋轉(zhuǎn)式空壓機為連續(xù)式工作，空壓機頻繁的停機和開機將使軸承受損。在對空壓機要求不高的情況下，一般采用調(diào)制式控制，即通過控制壓縮機吸入空氣的量來保證系統(tǒng)所需要的空氣壓力。調(diào)制式控制模式中壓縮機的動力消耗因壓縮量的不同而變化。旋轉(zhuǎn)式壓縮機最適用于接近壓縮機滿負(fù)荷工況下運行的壓縮空氣系統(tǒng)。
3.2后冷卻器
壓縮空氣系統(tǒng)中最重要的設(shè)備也許就是后冷卻器。后冷卻器通常都安裝在壓縮機的出口處，而不是緩沖器或干燥器的入口處，將壓縮機排出的熱壓縮空氣冷卻至適宜的溫度（一般≤1000F）�？諝饫鋮s過程將有大量的水（油）蒸氣凝結(jié)出來，經(jīng)過分離器使之分離出來。后冷卻器出來的壓縮空氣在其出口溫度下應(yīng)該是水蒸氣飽和的，且氣流溫度應(yīng)該是壓縮空氣的壓力凝露點。
后冷卻器的工作原理在于利用了冷卻介質(zhì)（如水或空氣）與后冷卻器出口處壓縮空氣的溫度差異。例如，水冷式后冷卻器的進(jìn)口水溫200F，出口溫度600F，壓縮空氣經(jīng)過后冷卻器后溫度下降至80~200F。
繼續(xù)用前面的例子來說明后冷卻器是如何工作的。壓縮機出來的壓縮空氣溫度為150~3250F，壓力凝露點為14700F，每立方英尺壓縮空氣含有69.014格令水。倘若采用上述后冷卻器，后冷卻器出來的壓縮空氣溫度降至800F，并為水蒸氣飽和，壓力凝露點為800F左右，則壓縮空氣離開后冷卻器后將有57.954格令/立方英尺的水冷凝出來。就粉末涂裝系統(tǒng)而言，如果采用200scfm的壓縮空氣，意味著每分鐘將有0.025加侖的水冷凝出來，即一班8h將有12.22加侖的水需要排放。
盡管后冷卻器將水蒸氣冷凝成液體使溫度降低，但因以下兩個原因從后冷卻器出來的氣流仍然可以看見液態(tài)水。原因之一是將液態(tài)水從壓縮空氣中分離出來所用的機械式分離器并不能的分離出液態(tài)水，后冷卻器用的典型分離器的效率在90%左右，也就說10%的冷凝水經(jīng)過分離器后會進(jìn)入空氣干燥器。分離器的效率與設(shè)計壓力和流量有關(guān)。原因之二是經(jīng)過后冷卻器處理后的壓縮空氣還可能繼續(xù)降溫，由于離開后冷卻器的壓縮空氣是水蒸氣飽和的，因此溫度降低必然會使更多的水蒸氣冷凝成液態(tài)水。同樣后冷卻器出來的壓縮空氣溫度也可能略有升高，殘留在氣流中的冷凝水會再次蒸發(fā)，使壓縮空氣的壓力凝露點升高，這就是后冷卻器不可能替代壓縮空氣干燥器的原因。
為了及時將壓縮空氣中分離出來的液態(tài)水排放掉，后冷卻分離器良好的]維護(hù)保養(yǎng)和可靠的排水是十分重要的。如果排水不暢，分離器中將累積大量液態(tài)水，并流進(jìn)空氣管線，使可再生的空氣干燥器中干燥劑被污染。
絕大多數(shù)空氣干燥器供應(yīng)商都將設(shè)備的進(jìn)口溫度設(shè)定在1000F，因此后冷卻器需要將壓縮空氣溫度降至1000F以下，當(dāng)然配備有大型緩沖器的系統(tǒng)除外，它可以使熱壓縮空氣在進(jìn)入空氣干燥器之前溫度降低。后冷卻器降低壓縮空氣的溫度降使空氣干燥器的效率提高，僅采用小型干燥器就能滿足要求。無論涂裝廠采用什么類型的壓縮機和空氣干燥器，后冷卻器都是必要的投資，它可明顯提高空氣干燥器的效率。
3.3緩沖器
緩沖器是一種大型的壓力容器，用于貯存一定量的壓縮空氣。緩沖器的主要目的在于防止壓縮空氣系統(tǒng)的壓力發(fā)生波動、防止壓縮空氣進(jìn)一步降溫，避免壓縮機工作過度。倘若系統(tǒng)采用緩沖器，壓縮機的工作則以緩沖器充滿為止。如果壓縮空氣系統(tǒng)的載荷較低，壓縮機工作可以充滿整個緩沖器，而系統(tǒng)載荷較高時，單獨使用壓縮機就難以滿足系統(tǒng)壓力要求，此時緩沖器是必須的。另外緩沖器可以減緩壓縮機與空氣系統(tǒng)的壓力波動，為空氣干燥器和其他設(shè)備提供更為穩(wěn)定的壓力和空氣流量。緩沖器延長了壓縮空氣冷卻以及蒸氣冷凝的時間，緩沖器的自動排水功能避免了液態(tài)水沉積在容器底部的可能。
3.4空氣干燥器
3.4.1壓縮空氣干燥器的工作原理
壓縮空氣干燥器的目的在于降低壓縮空氣中水蒸氣含量，以避免壓縮空氣管線中發(fā)生液態(tài)水冷凝。干燥器中壓縮空氣的水蒸氣含量用壓力凝露點表示，即在特定壓力的空氣管線系統(tǒng)內(nèi)壓縮空氣不發(fā)生凝結(jié)的最低溫度。因此設(shè)計的空氣干燥器應(yīng)當(dāng)保證壓縮空氣系統(tǒng)不發(fā)生冷凝所需要的壓力凝露點，如果空氣干燥器的出口凝露點以大氣凝露點衡量時，則干燥器不會降低壓縮空氣中的水蒸氣含量，以防止空氣管線中的水蒸氣冷凝。因此當(dāng)確定干燥器的凝露點時，應(yīng)當(dāng)將其轉(zhuǎn)換成壓力凝露點。
壓縮空氣干燥器的工作原理是，將壓縮空氣的溫度降低至剛好在水的凝露點上，讓水（油）蒸氣凝露，并將其從壓縮空氣中分離出來；或是采用干燥劑直接吸附壓縮空氣中的水（油）蒸氣。降低壓縮空氣中水蒸氣含量的這兩種方法也有助于降低壓縮空氣中的油含量。然而，由于壓縮空氣干燥器的主要目的僅僅是降低氣流中的水蒸氣含量，因此干燥器的除油能力很難確定。很少有干燥器供應(yīng)商能夠明確自己產(chǎn)品的除油能力，這有賴于油蒸氣過濾器執(zhí)行該任務(wù)。
兩種類型的干燥器（冷凍式和再生式）均適用于粉末涂裝系統(tǒng)，盡管還有其他類型的干燥器，但由于使用效率和能力均不如上述兩種干燥器，所以一般不采用。
3.4.2冷凍式空氣干燥器
冷凍式空氣干燥器通過降低壓縮空氣的溫度至接近水的凝固點，使多余的水蒸氣凝結(jié)成液體水，從而與氣流分離。典型的冷凍式空氣干燥器配備有預(yù)冷卻器/再加熱器，這種預(yù)冷卻器/再加熱器是一種空氣-空氣熱交換器，利用已經(jīng)通過空氣干燥器的冷壓縮空氣使進(jìn)入空氣干燥器的熱壓縮空氣降溫，然后再讓壓縮空氣通過空氣-制冷劑熱交換器，經(jīng)過與制冷劑的熱交換使壓縮空氣的溫度降至350F左右。多余的水蒸氣凝結(jié)成液態(tài)水，并隨壓縮空氣流進(jìn)入水-空氣分離器或冷凝過濾器，將液態(tài)水從壓縮空氣中分離出來。冷空氣隨后再進(jìn)入預(yù)冷卻器/再加熱器的冷卻端，并被加熱至700F。未被水-空氣分離器或冷凝過濾器分離的液態(tài)水隨著壓縮空氣在離開干燥器之前被加熱而重新蒸發(fā)成為氣體。
絕大多數(shù)冷凍式空氣干燥器都需要配備顆粒預(yù)過濾器，以去除空氣中的微粒和干燥器中大量的液態(tài)水。去除微粒和液態(tài)污染物是非常重要的，原因在于這些物質(zhì)將會堵塞空氣-空氣熱交換器（用于冷卻流進(jìn)的壓縮空氣和加熱流出的壓縮空氣）。另外，干燥器配備的冷凝過濾器有助于從壓縮空氣中去除殘留的油或水氣溶膠。
現(xiàn)在許多冷凍式干燥器都配備有熱氣流旁通閥或所需要的控制電路。熱氣流旁通閥通過將熱冷凍劑與冷的冷凍劑混合，使空氣-冷凍劑熱交換器中的冷凍劑溫度保持恒定。配備有熱氣流旁通閥的冷凍式干燥器其冷凍劑壓縮機不會頻繁地開啟和停機�？刂齐娐吠ㄟ^加載或卸載冷凍劑壓縮機而使空氣-冷凍劑熱交換器中的壓縮空氣溫度保持恒定。上述兩種裝置都可以將干燥器中一定流量的壓縮空氣冷卻至恒定的溫度，避免過冷而導(dǎo)致過多的冷凝液體產(chǎn)生。
壓縮空氣離開冷凍式空氣干燥器時的壓力凝露點與換熱器的效率、分離器或凝結(jié)過濾器的效率、以及適度的排水操作有關(guān)。冷凍式空氣干燥器的設(shè)計應(yīng)當(dāng)符合特殊的壓縮空氣流量、壓力、溫度條件的需要。水-空氣分離器或凝結(jié)過濾器的設(shè)計必須滿足壓縮空氣流量和壓力條件的要求。倘若進(jìn)入干燥器的壓縮空氣流量和壓力超出設(shè)計范圍，分離效果將下降，液態(tài)水就會通過分離器使干燥器出來的壓縮空氣壓力凝露點升高。通常情況下，氣流量高于設(shè)計值時分離器效果的降低將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于低氣流狀況時的效率降低。倘若進(jìn)入干燥器的壓縮空氣溫度高于1000F，此時空氣中所含的水蒸氣可能比干燥器所能分離的水量大很多，結(jié)果從干燥器出來的壓縮空氣達(dá)不到所要求的壓力凝露點。在更佳的設(shè)計流量、入口壓力和溫度下冷凍式干燥器出來的壓縮空氣的壓力凝露點在380F左右。
目前正在進(jìn)行的含氯氟碳化合物爭論將影響冷凍式干燥器今后的應(yīng)用，多年來氟利昂一直是最主要的工業(yè)用冷凍劑。氟利昂數(shù)十年的應(yīng)用說明了它的可靠性和效用，技術(shù)人員和冷凍專家使用它相對較安全。為了減少氟利昂對大氣臭氧層的破壞，未來所有冷凍設(shè)備都將禁止使用氟里昂，目前仍在使用氟里昂的設(shè)備需要特殊處理，以免氟利昂的泄漏。R-22是氟利昂R-12的臨時替代品，1995年以后使用量也逐步減少，不含氟里昂的R-134a最近幾年使用較多，但2005年后也禁止使用了。另外R-134a的冷凍效用也比氟利昂R-12低30%，在冷凍效果相同的情況下，與氟利昂冷凍劑相比，采用R-134a作冷凍劑時所用冷凍設(shè)備更大，設(shè)備成本更高。目前評價R-134a冷凍設(shè)備性能的試驗方法還不多，R-134a對密封劑和潤滑劑有不利影響，因此這種冷凍設(shè)備的使用壽命由多長尚不得而知。R-134a的毒性也沒有定論，所以必須采用有許可證的專用冷凍機械設(shè)備來處理。所有這些問題都說明今后冷凍設(shè)備的價格會提高，操作和維修成本將加大。2005年后R-134a被禁用，但尚沒有新的冷凍劑替代品開發(fā)成功，因此現(xiàn)有的冷凍設(shè)備必定會被淘汰，為適應(yīng)新的冷凍劑，需要購買新的冷凍設(shè)備。最好的建議是不要采用冷凍式空氣干燥器，直到有長效的冷凍劑開發(fā)成功再說。
3.4.3再生式空氣干燥器
再生式空氣干燥器可以降低壓縮空氣的壓力凝露點，它讓水蒸氣飽和的壓縮空氣流通過用干燥劑珠粒填充的容器，干燥劑可直接吸附壓縮空氣中的水蒸氣，即水蒸氣附著在干燥劑或其他親水材料的表面。由于水蒸氣僅附著在干燥劑表面，所以吸附的水蒸氣很容易解吸，使干燥劑再生。吸附或浸泡有水汽的材料就像海綿，隨著水分的吸附常常伴有溶解發(fā)生，此時的干燥劑就很難再生。再生式空氣干燥器常用的干燥劑為活性氧化鋁，這是一種耐磨、柔性、多孔的親水材料。有時也可選用硅膠和分子篩材料作干燥劑（如在溫度和濕度變化較大的情況下）。干燥劑的外形為球狀珠粒，因為球形的表面積更大，有利于水蒸氣的吸附。
干燥劑通常填充在兩個相同的容器或“塔”內(nèi)，再生式干燥器因此得名“雙塔”。水蒸氣飽和的壓縮空氣流進(jìn)入“在線”干燥塔。當(dāng)一個塔在線干燥壓縮空氣時，另一個塔離線，用在線塔提供的干燥潔凈空氣再生。當(dāng)?shù)谝粋�塔吸附水蒸氣達(dá)極限后，第二個塔上線承擔(dān)空氣干燥任務(wù)，而第一個塔離線進(jìn)行干燥劑再生。采用計時器電路按照規(guī)定的時間間隔控制在線和離線塔的開關(guān)，從而使空氣干燥和干燥劑再生可連續(xù)進(jìn)行。
通常兩個干燥塔垂直排布，壓縮空氣入口在干燥塔底部，頂部為出口，這可以借助重力的作用使液態(tài)水和油滴落到干燥塔的底部，而不與干燥劑接觸。潔凈的空氣從干燥塔頂部流向底部，與在線壓縮空氣的流向正相反，從而保證干燥塔出口處的干燥劑總是最干的。
只要再生式干燥器的設(shè)計得當(dāng)，可以使壓縮空氣的壓力凝露點達(dá)到＋50~－1000F，絕大多數(shù)再生式干燥器都可以達(dá)到－400F的壓力凝露點，這對絕大多數(shù)粉末涂裝系統(tǒng)而言是過于干燥了。
再生式干燥器相對比較簡單，基本無故障。對大多數(shù)再生式干燥器而言，最復(fù)雜的部件就是閥和計時電路。干燥器中需要特別小心的是干燥劑，再生式干燥器用的干燥劑使用壽命一般有幾年，主要取決于壓縮空氣中所含油蒸氣的多寡。再生式干燥器中的干燥劑在吸附水蒸氣的同時也吸附油蒸氣，隨著時間的推移，干燥劑表面被油蒸氣和油的溶膠所堵塞，而與水蒸氣相比，油蒸氣很難清除，因此干燥劑表面吸附的油蒸氣不可能經(jīng)過再生循環(huán)而完全清除，使干燥劑被污染和破壞。因此，常常在再生式干燥器的上游端配置凝結(jié)式過濾器，以去除壓縮空氣中的油蒸氣或油溶膠。油蒸氣過濾器可以安置在再生式干燥器的前端，但后冷卻器也能減少油蒸氣的量，從而延長干燥劑的使用壽命。若干燥劑過臟而失效，則應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)商的操作程序進(jìn)行更換。
再生式干燥器的主要缺點是干燥劑再生所消耗的潔凈空氣量為干燥器流過空氣量的10%~20%，通常為15%，這無形中增加了壓縮機的符合，需要采用功率更大的壓縮機才能滿足供氣需要。另外，潔凈空氣的消耗將使系統(tǒng)的運行大大增加。為了減少潔凈空氣的消耗，已經(jīng)開發(fā)成功幾種新的裝置，它們均是通過感應(yīng)干燥器出口壓縮空氣的壓力凝露點來開關(guān)干燥塔，盡管這些裝置可以明顯節(jié)省潔凈空氣的消耗成本，但設(shè)備本身的投資很大。為了進(jìn)一步降低潔凈空氣的消耗，人們又開發(fā)了幾種新的“無熱”再生式干燥器，其中兩種是加熱再生塔中的干燥劑（加熱式再生塔）或用外設(shè)風(fēng)機鼓風(fēng)再生干燥劑（鼓風(fēng)式再生塔）。這兩種再生塔可大大減少對潔凈空氣的消耗，但設(shè)備本身投資較大，干燥器結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。
與冷凍式干燥器一樣，再生式干燥器也有特定的工藝參數(shù)，如進(jìn)口空氣溫度、進(jìn)口空氣壓力、入口空氣濕度、壓力凝露點、所需干燥的空氣量。如果干燥器的實際空氣流量小于設(shè)計流量，壓縮空氣離開干燥器時的壓力凝露點通常比設(shè)計的凝露點低，原因在于壓縮空氣與干燥劑有更多的接觸時間，可以從空氣中吸附更多的水分。反之倘若通過干燥器的實際空氣流量大于設(shè)計流量，則干燥器出來的壓縮空氣凝露點將升高。再生式空氣干燥器中的干燥劑通常是以疏松的狀態(tài)填充于塔內(nèi)，需要根據(jù)壓縮空氣的某些參數(shù)（如通過塔體的氣流速度、與干燥劑的接觸時間）來確定塔體尺寸和干燥劑的用量。再生式干燥器的容積大小應(yīng)當(dāng)不會使設(shè)計流量下干燥劑發(fā)生流化，導(dǎo)致干燥劑珠粒相互摩擦破碎成為干燥劑粉塵。干燥劑粉塵微粒會隨氣流污染粉末涂料或噴槍。另外，干燥劑磨碎將導(dǎo)致使用壽命縮短，因此需要在干燥器的下游端設(shè)置顆粒過濾器，以收集從干燥劑創(chuàng)層逸散的破碎粉塵。借助柱塞式壓縮空氣向干燥劑床層加壓，使床層壓實，從而避免干燥劑流化和產(chǎn)生粉塵，并且工藝操作所需要的壓縮空氣量能夠順利通過干燥劑床層。干燥器的工況決定了壓力凝露點，而非用其調(diào)節(jié)流量。
每個粉末涂裝系統(tǒng)都有自身需要的干燥工藝要求，它決定了干燥器的選型，鑒于冷凍式干燥器的CFC爭議，未來再生式干燥器會應(yīng)用更多。
3.5過濾
為了去除壓縮空氣中的微粒、液體或水、油溶膠等，對壓縮空氣進(jìn)行過濾處理是非常必要的。另增設(shè)一道過濾處理以除去油蒸氣是需要的，這取決于壓縮空氣的處理量以及空氣中的油蒸氣含量。過濾器分為機械式分離器、微粒分離器、油蒸氣分離器等類型。
機械式分離器是采用機械方式從空氣中分離冷凝物、液態(tài)水的裝置，主要用于壓縮空氣中含有大量水的場合，如后冷卻器出來的空氣或冷凍式空氣干燥器的溫度最低點。最常用的兩種分離器為離心式分離器和截流式分離器。離心式分離器配備有一組扇葉，當(dāng)壓縮空氣經(jīng)過分離器時使其發(fā)生旋轉(zhuǎn)，將空氣中的液滴拋向容器壁，并聚集流向容器底部而排除。截流式分離器中設(shè)置有很多氣流的急轉(zhuǎn)彎，由于液滴比空氣重，氣流在急轉(zhuǎn)彎處與容器壁撞擊，使液滴聚集而流向容器底部排除。機械式分離器一般不需要維護(hù)，也不需要更換。由于分離出的大量液體和微粒都被排除，因此分離器一般不會被堵塞。
微粒分離器是捕獲壓縮空氣中固體污染物的裝置�？諝庵械墓腆w污染物包括銹、垢、塵埃、花粉和其它碎片，它們可能是在壓縮空氣系統(tǒng)中產(chǎn)生的，也有可能是通過壓縮機而從外界吸入系統(tǒng)內(nèi)的。這些污染物可被纖維織物介質(zhì)所捕獲，最后堵塞過濾介質(zhì)，使通過織物介質(zhì)的壓降增加。微粒過濾器應(yīng)當(dāng)包含差動壓力表（或壓力顯示器），借以說明何時應(yīng)該更換過濾介質(zhì)，當(dāng)過濾器使用壽命到了也應(yīng)當(dāng)更換。過濾器的更換應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照程序操作。微粒過濾器還應(yīng)當(dāng)配備排水裝置，以便定期排放液體。當(dāng)微粒過濾器用作凝結(jié)物預(yù)過濾時，其過濾效果不必很高，但單獨用作再生式干燥器下游的微粒過濾時，則需要較高的分離效果。
凝結(jié)物過濾器是利用織物網(wǎng)絡(luò)捕獲空氣中的細(xì)小微粒和微溶膠。微溶膠粒子可以凝結(jié)成更大的液滴，并逐漸長大，直至流向織物過濾介質(zhì)底部而被排除。凝結(jié)物過濾器應(yīng)當(dāng)配備過濾介質(zhì)，捕獲的固體粒子將堵塞過濾介質(zhì)，使壓降增大，此時便需要更換過濾介質(zhì)。凝結(jié)物過濾器還需要配備壓力計，借以指示何時需要更換過濾材料。另外，凝結(jié)物過濾器也應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照設(shè)定程序，在使用壽命到了的時候加以更換。最好在凝結(jié)物過濾器的上游端設(shè)置微粒過濾器，以捕獲較大的塵埃或碎片，延長凝結(jié)物過濾器的使用壽命。典型的凝結(jié)物過濾器應(yīng)當(dāng)具有較高的過濾效率，大于0.03μm的水滴或油滴均被去除，從而使處理過的壓縮空氣適用于粉末涂裝系統(tǒng)。由于凝結(jié)物過濾器也會捕獲固體微粒，對于0.3μm以上的微粒去除率可達(dá)99.9%。
如果油蒸氣或其它烴類物質(zhì)對系統(tǒng)造成問題，或工藝過程中無法處理油蒸氣，則可在空氣管線上安裝油蒸氣過濾器。在油蒸氣容易凝結(jié)的噴嘴或急彎處，油蒸氣問題十分突出。通常電子裝置上都配備有油蒸氣過濾器，以防止精密的電子器件被油蒸氣污染。典型的油蒸氣過濾器所采用的吸附介質(zhì)為活性炭，它可以將壓縮空氣中的油蒸氣分子截獲在其表面�；钚蕴恳话阊b填在透明的容器中，當(dāng)其吸附油蒸氣后顏色發(fā)生變化。油蒸氣過濾器是壓縮空氣系統(tǒng)中的末級過濾裝置，應(yīng)當(dāng)與微粒過濾器、凝結(jié)物過濾器配用，原因在于油蒸氣過濾器的過濾介質(zhì)不能處理液態(tài)油或水，也不設(shè)排放口。如果再生式空氣干燥器會被油蒸氣污染，則可在其上游設(shè)置油蒸氣過濾器，以延長干燥劑的使用壽命。
3.6排放
過濾器和分離器可以捕獲空氣中的液體或固體，因此應(yīng)當(dāng)配備排放閥門。排放閥可以將收集的液體和固體微粒排放掉，防止液體流向下游端，污染下游端的壓縮空氣系統(tǒng)。人工操作排放閥時，要求工人定期打開排放閥，使污物流出過濾器。這種排放方式的缺點在于忘了開啟閥門，或打開閥門后而忘記關(guān)上，造成大量壓縮空氣的浪費。只有在系統(tǒng)中需要除去的液體量不大（如再生式干燥器下游端的微粒過濾器）的情況下才采用人工排放，通常情況下均采用自動排放方式，可以實現(xiàn)連續(xù)式操作，日常維護(hù)工作很少。需要處理的液體量較大的過濾器和分離器都采用自動排放方式，如壓縮空氣的一級過濾裝置、凝結(jié)物過濾器和分離器。一種簡單的自動裝置是以浮動的方式開啟和關(guān)閉疏水閥。帶有電子計時器的自動疏水閥可以按照規(guī)定的時間間隔自動開啟和關(guān)閉閥門，讓維修人員了解何時開啟閥門和開啟的時間長短。帶電子計時器的排水閥可能很貴，但值得投資。倘若排水閥按要求定期開啟，空氣的消耗可以更大限度地降低。
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作者:德耐爾@德耐爾空壓機 空壓機修訂日期：2011-05-27
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