在現(xiàn)代工業(yè)氣動系統(tǒng)中,壓縮空氣作為重要的動力源,其質(zhì)量直接影響設(shè)備的運行效率、可靠性和壽命。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的不斷發(fā)展,氣動元件日益精密,對空氣質(zhì)量的要求也越來越高。了解壓縮空氣中的雜質(zhì)來源并建立合理的質(zhì)量等級體系,成為保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。
一、壓縮空氣中的雜質(zhì)來源
1. 外部吸入的雜質(zhì)
空氣壓縮機(jī)在運行過程中會吸入周圍環(huán)境中的大量空氣,同時也不可避免地吸入懸浮在空氣中的塵埃、顆粒物及氣態(tài)污染物。即便在系統(tǒng)停機(jī)時,外界雜質(zhì)仍可能通過各類閥門的排氣口倒灌進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部。
2. 系統(tǒng)內(nèi)部生成的雜質(zhì)
系統(tǒng)在運行過程中自身也會產(chǎn)生多種污染物:
濕空氣經(jīng)壓縮和冷卻后,會析出冷凝水;
高溫環(huán)境下壓縮機(jī)油發(fā)生化學(xué)變質(zhì),形成油泥;
金屬管道內(nèi)壁產(chǎn)生銹屑;
氣缸、閥類等相對運動部件因磨損產(chǎn)生的金屬粉末和橡膠碎末;
密封材料、過濾器濾材等逐漸老化脫落形成的細(xì)小顆粒。
3. 安裝與維修帶入的污染物
系統(tǒng)在安裝、調(diào)試或維修過程中,可能殘留鐵屑、毛刺、紗線、焊渣、鑄造砂粒、密封碎片等雜質(zhì)。這些污染物若未徹底清除,將成為系統(tǒng)內(nèi)部長期存在的污染源。
表1 污染物對氣動系統(tǒng)的影響
污染物 | 電磁閥 | 氣缸/ 旋轉(zhuǎn)氣缸 | 調(diào)壓閥/ 氣動繼電器 | 氣動儀器 | 氣馬達(dá)/氣動工具 | 噴涂 | 氣動測微計 | 氣動攪動 |
水分 | 1.破壞線圈絕緣 2.閥芯粘著 3.閥橡膠密封膨脹 4.縮短壽命 | 1.活塞粘著 2.縮短壽命 | 1.破壞功能 2.縮短壽命 | 故障/ 失靈 | 1.轉(zhuǎn)速降低 2.縮短壽命 | 噴涂表面光滑度降低 | 量度失誤、失靈 | 流體受到污染 |
油霧 | 1.活塞粘著 2.縮短壽命 | 縮短壽命 | 破壞功能 | 1.轉(zhuǎn)速降低 2.黏著 | ||||
炭 | 閥芯粘著 | 1.令活塞桿變壞 2.縮短壽命 | 閥芯粘著 | 黏著 | ||||
焦油 | 閥芯粘著 | 活塞粘著
| 閥芯粘著 | |||||
鐵銹 | 閥芯粘著 | 1.破壞密封圈 2.造成氣缸漏氣 | 閥芯粘著 |
二、壓縮空氣的質(zhì)量等級標(biāo)準(zhǔn)
為適應(yīng)不同應(yīng)用場景對壓縮空氣質(zhì)量的差異化需求,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)制定了ISO 8573.1標(biāo)準(zhǔn),對壓縮空氣中的固體顆粒物、濕度(以壓力露點表示)和含油量進(jìn)行了等級劃分。我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13277.1—2008《壓縮空氣 第1部分:污染物凈化等級》也等效采用了這一標(biāo)準(zhǔn)。
該標(biāo)準(zhǔn)將壓縮空氣的質(zhì)量分為多個等級,分別限定了單位體積內(nèi)固體顆粒的大小與濃度、壓力露點最高值以及油分含量(包括液油、油氣與油霧)。例如,某些精密氣動元件、電子行業(yè)或食品醫(yī)藥制造過程往往要求更高質(zhì)量等級的壓縮空氣,以避免污染、腐蝕和設(shè)備故障。
表2 壓縮空氣的質(zhì)量等級(ISO 8573.1)
等級 | 最大粒子尺寸 (μm) | 最大粒子濃度 (mg/m³) | 壓力露點最大值 (℃) | 最大含油量 (mg/m³) |
1 | 0.1 | 0.1 | -70 | 0.01 |
2 | 1 | 1 | -40 | 0.1 |
3 | 5 | 5 | -20 | 1.0 |
4 | 15 | 8 | +3 | 5 |
5 | 40 | 10 | +7 | 25 |
6 | — | — | +10 | — |
7 | — | — | 不規(guī)定 | — |
三、結(jié)語
壓縮空氣質(zhì)量直接影響氣動系統(tǒng)的性能和壽命。選擇適當(dāng)?shù)目諝赓|(zhì)量等級不僅能夠保障設(shè)備可靠運行,也能避免因過度凈化帶來的成本增加。因此,在實際應(yīng)用中,需根據(jù)氣動元件的精度要求及具體工藝條件,合理制定壓縮空氣的凈化標(biāo)準(zhǔn),并配套相應(yīng)的過濾、干燥和油分離設(shè)備,從而實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性與可靠性的最佳平衡。
通過系統(tǒng)性的污染控制與質(zhì)量管理,可以有效延長設(shè)備使用壽命,降低故障率,為現(xiàn)代工業(yè)氣動應(yīng)用提供清潔、可靠的動力源。