螺杆空压机三滤品质的安全与节能

　　【买空压机网】一、过滤机理

　　过滤就是利用有孔介质从流体(液体或气体)中除去污染物。做空压机生产、销售、维护的人员对于过滤机理必须要了解！

　　过滤的机理经常被认为是一种简单的网或筛子，有固定大小的孔或网格。过滤/分离是在一个平面上进行(见图2，左图)。

　　真实情况是滤材像许多树枝状的纤维叠加而成（见图2右图），是有一定厚度组成的过滤组织，既能满足被过滤物（液体或气体）通过，又能把过滤物进行截留。其机理为：直接拦截、惯性撞击、扩散拦截及静电等。

　　微米级颗粒（微米 >1um）过滤靠惯性碰撞；

　　亚微米级颗粒（亚微米 0.5～1um）过滤通过直接拦截；

　　纳米级颗粒（纳米 <0.1um）过滤主要是扩散（布朗运动）。

　　例1：口罩

　　在目前已知的所有病毒中，都没有能有效杀死病毒的特效药（只有疫苗）。病毒不是我们常规所理解的生命，在目前而言，人类对病毒的认知非常有限，病毒仅只有不到细菌的千分之一大小或者更小，细菌是微米级，而病毒是纳米级。COVID-19病毒的直径只有0.08～0.12μ。

　　新冠病毒主要通过人的呼吸系统感染，绝大部分感染者都是被直接传播击中，因此防范的首要措施就是戴口罩

　　因为人体需要呼吸，戴口罩的目的就是把病毒从吸入的空气中过滤掉。

　　二、衡量过滤的四个指标

　　1.过滤精度：含杂质的溶液通过过滤网时，允许通过的最大颗粒的尺寸。过滤精度简称为过滤度，即以微米级颗粒计数的过滤效率。单位为微米(um)，又称 “micron”。

　　1微米(um) =10-6米＝10-3毫米=3.9×10-5英寸

　　在过滤机理中，通过拦截、惯性及扩散，0.3μ颗粒最难被过滤。因此根据不同的被过滤物颗粒的尺寸，需采用不同的过滤机理。

　　例2：，医用口罩对新冠病毒的过滤

　　医用口罩的过滤效果通过以下四种过滤机理，按最难过滤0.3μ颗粒的过滤效率做衡量标准：

　　2.过滤效率：即粒子捕集效率，是指滤芯滤层所滤去的微粒数与未经过滤前的微粒数的比值。单位用百分率表示（%）。

　　评价一种过滤介质是否优越，最主要就是看它的过滤效率。

　　过滤效率主要与微粒大小、过滤介质的种类和它们的规格（即纤维粗细）、介质的填充密度、介质厚度以及所通过空气的流速等因素有关系。

　　例3：口罩过滤效率检测

　　在空气流量（30±2）L/min条件下，对空气动力学中值直径（0.24±0.06）μm氯化钠气溶胶的过滤效率不低于的数值。

　　3.过滤面积与寿命：过滤装置的阻力随着气流量和流速的增大而增加。被捕捉或者粘附的微粒对气流产生的阻力增大，使空气过滤装置的气阻增大。另一方面，由于被捕捉的微粒与过滤介质粘附为一体后，形成新的过滤屏障使过滤效率又略有改善。但整体的过滤效果取决于过滤装置面积的大小。所以，过滤装置的寿命和过滤面积又有关。过滤寿命单位为小时（h）。

　　①同样体积，打褶设计可以增加过滤面积近 5－13倍。

　　②通常过滤面积增大一倍，寿命延长到2-4倍。

　　例4，医用口罩的寿命：4h

　　4.压差：过滤器使用时上游-下游之间的压力差；单位Pa。主要由流体阻力和过滤物堵塞产生。

　　相同过滤面积，精度和效率要求越高，压差越大。

　　例5：医用口罩的压差比较

　　三、空压系统的过滤需要

　　空压系统中少不了过滤且非常重要，可以从两个方面来说明其重要性：

　　1.空压机的过滤需要

　　①大气环境中有大量的尘埃，对机头、润滑系统造成破坏，空气压缩前必须过滤尘埃；

　　②润滑油需要循环使用及影响用气端气体质量，因此应从压缩空气中分离；

　　③润滑油系统在长期运转中会有污染物，油进入机头前必须保持清洁，对油进行过滤。

　　对于空压机来说，过滤主要作用在气路、油气混合和油路。（图9空压机）

　　2.压缩空气过滤需要

　　①大气环境中有大量的尘埃、油蒸气和悬浮油滴，空压机的润滑油、管路产生污染物等影响用气端气体质量，因此应根据用气要求从压缩空气中分离；

　　②空压机首当其冲受到尘埃颗粒物和油的困扰，因此“过滤”机理在其应用广泛。（图9空压机）。

　　③用物理特性阻挡和去除压缩空气中污染物的装置就叫“过滤器”。（图9过滤器，在作者文章《过滤在压缩空气的应用》有详解，本章节忽略）

　　四、空压机的过滤需要

　　(1)空压机的分类

　　从市场需求份额来看，螺杆式空气压缩机和离心式空气压缩机的需求是最大的，特别是喷油螺杆式空气压缩机（简称螺杆机，下同）占据市场份额的80%以上。因此在本文章中主要讨论螺杆机的过滤需求。

　　我们先从螺杆机的工作系统图来看（图11），过滤需求主要在：空气吸入口的空滤，油气分离系统及油路过滤器（油滤）这三个环节。

　　(2)空气过滤器

　　空压机吸进空气有大量的尘埃、杂质等，对主机、油路、气路及零部件带来很大的损害。因此在空压机的进气口设置空气过滤器。

　　★空气过滤器的要求：

　　①过滤效果好（99.9%去除3μ以上颗粒）

　　②吸气噪音小

　　③滤芯表面积大，空滤寿命长，压降小

　　④容尘量大

　　⑤工作寿命：寿命约2000-2500小时，或者只要压差大于0.005MPa时应及时更换，期间可以对滤芯表面进行清理。

　　★衡量空气过滤器的四个指标：

　　前面我们讲过，对于“衡量过滤的四个指标”在空气过滤器的要求有体现：

　　①过滤精度：3μ以上

　　②过滤效率：99%；

　　③寿命：2000-2500小时

　　④压差：≤0.005MPa

　　(3)油气分离系统

　　空气被主机压缩时有润滑油参与，被压缩油气混合气体通过油气分离系统（油罐和精分）把油和气体分开，润滑油重复利用，同时减少压缩空气的含油量。

　　★油气分离系统要求：

　　★对于油罐：

　　①分离效果好

　　②大部分为压力容器

　　③要有旋分装置

　　④容量大。

　　★对于油气分离器（精分）：

　　①过滤效果好（排气含油量仅2-3ppm）

　　②效率更高，降低润滑油的损耗量

　　③滤芯表面积大，寿命长，压降小

　　④提高压缩空气品质

　　⑤工作寿命：油罐寿命按铭牌要求，精分寿命约约2000-2500小时，取决于润滑及使用工况。压差大于0.1MPa时应及时更换。

　　★衡量油气分离器的四个指标：

　　前面我们讲过，对于“衡量过滤的四个指标”在油气分离器的要求有体现：

　　①过滤精度：2～3ppm

　　②过滤效率：99%；

　　③寿命：2000-2500小时

　　④压差：≤0.1MPa

　　(4)油过滤器

　　主要过滤油路中的杂质，保护主机安全和油路畅通。

　　★油过滤器要求：

　　①过滤效果好

　　②具有防止回流

　　③防堵塞旁通功能

　　④通油性好，润滑油流动时阻力小

　　⑤有一定机械强度，能承受一定压差

　　⑥工作寿命：寿命约2000-2500小时或压力和喷油压力的差值大于0.13Mpa时（PLC会显示报警）更换。

　　★衡量油过滤器的四个指标：

　　前面我们讲过，对于“衡量过滤的四个指标”在油过滤器的要求有体现：

　　①过滤精度：30μm

　　②过滤效率：99%；

　　③寿命：2000-2500小时

　　④压差：≤0.13MPa

　　五、三滤品质的安全与节能

　　(1)错误地选择空气过滤器带来的风险

　　由于大气中所含杂质众多，其颗粒也是大小不一。因此进入空压机的尘埃杂质机会非常多。

　　空气过滤器虽然成本不高，但是好的空气过滤器确实给空压机带来好的运行效果。但是一旦错误使用了空气过滤器：

　　①过滤精度差会导致设备吸入大量尘埃，机头磨损，油路堵塞，润滑油变质等风险……

　　②空气过滤器面积不够，吸入空气量不够，压降大，耗功……

　　③空气过滤器容尘量小，容易堵塞……

　　④空气过滤器的过滤精度、过滤效率和寿命及压损成反比。因此要兼顾品质与节能，应该在“衡量过滤的四个指标”中平衡。

　　(2)错误地选择油气分离器系统带来的风险

　　油气分离器系统承担着润滑油的分离、存储和循环使用，因此是一个整体的过滤机理。与油气分离器系统的设计、制造、采购、装配及使用都有很大的关系。

　　一旦使用了错误的油气分离系统，会引起：

　　①跑油。一是润滑油量减少，引起高温停机，机头损坏，润滑油变质；二是供气品质差，给净化设备制造很大麻烦……

　　②阻损大，压降大，耗功……

　　③烧机，引起火灾……

　　油气分离系统的过滤精度、过滤效率和寿命及压损成反比。因此要兼顾品质与节能，应该在“衡量过滤的四个指标”中平衡。

　　(3)错误地选择油过滤器带来的风险

　　油过滤器承担着润滑油路的清洁作用，由于空压机在使用过程中，在油路系统中不断产生内外部杂质，因此油过滤器不断地过滤杂质，以保障主机及各零部件的安全运行。

　　一旦使用了错误的油过滤器，会引起：

　　①过滤效果差，润滑油杂质多，机头损坏，阀件损坏，润滑油变质；如果喷油嘴堵塞，机头高温停机或抱死……

　　②阻损大，压降大，耗功……

　　③如果油过滤器没有防止回流及堵塞旁通功能，油路系统要么堵死，要么无法过滤干净……

　　(4)要谨慎选择三滤

　　①对螺杆空压机的使用来说：

　　就像我们人体健康一样，螺杆空压机三滤（空滤、油滤和精分）就是肺、肾和肝。其功能、效果和重要性都不是用价格来衡量的。无论哪一个出问题，都会影响到核心部件--机头，而且都是大问题。进一次ICU（大修）把省下来的钱全搭进去还不够！

　　②对压缩空气系统的使用来说：

　　如果空压机跑油，压缩空气系统的其它设备就会受到影响且破坏力极大。要修复因为“三滤”的错误选择使用带来的危害成本远大于“三滤”的成本。

　　例如吸附式干燥器失效危险：如果含有气溶胶形式油雾粒子及油蒸气压缩气体进入吸附塔时，会填塞吸附剂的孔及溶化吸附剂使其失效。油则附在吸附剂表面，使其“中毒”失去吸附活性。压缩空气的品质得不到保障。

　　例如管路中油、水、尘积累，管道锈蚀漏气或堵塞压降增加，都会造成压缩空气的耗能增加。

　　(5)案例分析

　　新明珠集团在前期采购近50台某品牌100匹螺杆空压机（选用标准机型采用Mann标准空滤），但不到一个月，由于环境中的粉尘特殊，润滑油中油泥显现了，高温跳机，维护周期缩短，转子磨损严重。

　　后来该品牌将空滤升级为Mann重载双层空滤，油泥马上消失，空压机一直运行良好。期间虽然有一些其他品牌的空压机低价进入，但客户比较后最终还是认可了该品牌螺杆空压机。新明珠集团先后在三水、肇庆、江西、广西总共使用了1500多台配有重载双层空滤Mann的100匹高性能螺杆空压机，给客户带来巨大的效益。

　　本章节主要针对螺杆空压机三滤的工作原理、作用、要求及错误选用的危害进行分析探讨；从压缩空气的品质与节能多考虑，希望大家能够学到知识并运用，更好服务客户！

　　作者简介

　　梁柳生，1968年，男，广西柳州，大学本科。

　　①高级工程师，1990开始从事空压机行业工作。有在国企、合资及外企工作经历，其中22年在AC集团工作。先后从事过空压机及后处理设备的产品设计、产品工艺、生产管理、产品质量跟踪服务等及全国销售总监并有在欧洲学习和工作的经历。2017年创办上善气体工作室，专业从事压缩空气系统研究，精益生产管理及销售的培训工作

　　②国家标准JBT10526-2005《一般用冷冻式压缩空气干燥器》第一起草人

　　③全国压缩机标准化技术委员会委员