Фильтры сжатого воздуха AFE (Германия)

В числе оборудования, необходимого для очистки вырабатываемого воздушным компрессором сжатого воздуха, обязательно присутствуют фильтры сжатого воздуха. Фильтры не могут осушить сжатый воздух в полном смысле этого слова, то есть удалить из него вапоризованную, парообразную влагу - однако, их задачей, от успешного выполнения которой во многом зависит срок службы адсорбента в генераторах азота и кислорода, является удаление масла, пыли и жидкой воды.

Наша компания предлагает магистральные фильтры сжатого воздуха, производимые германской компанией AFE Airfilter Engineering.

Схема линии для производства азота или кислорода.
Знаком «*» отмечен участок досжатия газа, который имеется далеко не всегда.

Как работает фильтр сжатого воздуха?

Фильтр AFE
в разрезе

Фильтр сжатого воздуха несложен - однако, технологии, материалы и общее качество изготовления, особенно качество фильтрующих элементов и конденсатоотводчиков, имеют огромное значение для надежности работы фильтра.

Фильтр состоит из
- корпуса, обычно алюминиевого в младших моделях или стального у больших фланцевых фильтров
- фильтрующего элемента, обычно из прессованного боросиликатного микроволокна, иногда обогащенного углем
- конденсатоотводчика, который отводит конденсат и очень важен для надежной работы фильтра
- необязательных компонентов: манометра дифференциального давления, индикатора содержания масла, крепежа и т.д.

Фильтры бывают трех типов, отличающихся друг от друга как материалами и технологией изготовления фильтроэлементов, так и самим принципом, по которому происходит очистка сжатого воздуха, и примесями, для удаления которых они предназначены:

1. Фильтры поверхностного типа фильтрации предназначены для удаления из сжатого воздуха, прежде всего, твердых частиц - однако, попутно они удаляют и значительную часть жидкого, аэрозольного компрессорного масла и жидкой влаги. Принцип работы поверхностных фильтров очень прост: сжатый воздух поступает в корпус фильтра и направляется на внешнюю сторону фильтрующего элемента, изготовленного из боросиликатного или целлюлозного прессованного микроволокна. Твердые частицы задерживаются на поверхности, и частично, по мере износа фильтроматериала, и в его глубине. Попутно, соударяясь с поверхностью фильтроэлемента, из сжатого воздуха отбивается и часть жидкой влаги и масла. Удаленные примеси скапливаются в нижней части корпуса фильтра, откуда удаляются конденсатоотводчиком.

2. Фильтры глубинно-коалесцентного типа предназначены для удаления жидких примесей - воды и масла. В противоположность поверхностным фильтрам, сжатый воздух поступает не на внешнюю, а на внутреннюю поверхность фильтрующего элемента. По мере прохождения сжатого воздуха через фильтрующий материал (боросиликатное микроволокно), содержащиеся в сжатом воздухе мелкие, трудноудаляемые частицы аэрозолей масла и воды коалесцируют, то есть сливаются друг с другом с образованием относительно крупных и значительно более легко удаляемыех капель. На внешней («чистой») стороне фильтроэлемента размещен дренажный слой, выполненный из пористого материала, обычно, в современных фильтрах, на основе полиэфирного пластика. Попав в дренажный слой и равномерно увлажнив его, водо-масляная жидкость, под воздействием гравитации, постепенно перемещается вниз, и в итоге падает в нижнюю часть корпуса фильтра - конденсатосборник - откуда удаляется конденсатоотводчиком. Твердые частицы, когда и если они попадают в глубинно-коалесцентный фильтр, остаются на внутренней поверхности фильтроэлемента или в глубине фильтроматериала.

3. Адсорбционные фильтры. Фильтроэлемент адсорбционного фильтра состоит из того же боросиликатного микроволокна, что и глубинно-коалесцентные фильтры и некоторые поверхностные фильтры. Отличием является то, что в фильтроматериал инкорпорировано множество небольших частиц активированного угля. Этот уголь задерживает в своих порах пары компрессорного масла. Вода и жидкое масло быстро выводят фильтрующий элемент угольного фильтра из строя, крупные твердые частицы застревают в волокне, а мелкие - частично «пролетают» через угольный фильтроэлемент. Наряду с угольными фильтрами, пары компрессорного масла можно удалять и с помощью угольных адсорберов, представляющих собой емкости (алюминиевые или стальные), засыпанные зернами активированного угля. Эффективность и надежность работы, а также и срок службы угля до замены, у угольных адсорберов значительно выше, чем у угольных фильтров. Итоговая стоимость эксплуатации угольных адсорберов (стоимость насыпного угля сравнительно со стоимостью сменных угольных фильтроэлементов) также ниже, чем у фильтров. Хотя у угольных адсорберов есть и недостатки - бóльшая начальная цена, меньшее удобство замены угля, по сравнению с заменой картриджа в фильтре, а также необходимость установки после адсорбера дополнительного противопылевого фильтра - угольные адсорберы, все же, обычно использовать предпочтительнее, чем угольные фильтры.

Преимущества фильтров AFE

Фильтры AFE Airfilter Engineering - это высококачественные, надежные, эффективные фильтры для очистки сжатого воздуха. Фильтры и фильтрующие элементы AFE изготавливаются на современном оборудовании из качественных материалов, при строгом контроле как производственного процесса, так и качестве конечной продукции. Процесс производства AFE сертифицирован в соответствии со стандартом ISO 9001, а качество фильтроэлементов и соответствие их декларируемых параметров фактическим подтверждено незасимыми экспертизами. На всю предлагаемую нами продукцию Airfilter Engineering имеются как европейские сертификаты, так и сертификаты соответствия ГОСТ-Р. Из частных преимуществ наших фильтров можно выделить:

Фильтроэлемент AFE

 Плиссированный фильтроматериал. Фильтрующий материал в фильтрах AFE машинным способом плиссирован, то есть «свернут в гармошку». Плиссировка увеличивает площадь фильтрующей поверхности примерно в 4...4,5 раза. В свою очередь, бóльшая площадь фильтрующей поверхности означает лучшее качество фильтрации, меньшее дифференциальное давление и дольший срок службы фильтроэлемента.

 Низкое дифференциальное давление и медленный его рост. Дифференциальное давление на фильтрующем элементе - это параметр, определяющий экономическую эффективность использования фильтра. Чем выше дифференциальное давление, тем больше сжатого воздуха приходится произвести, и больше затратить электроэнергии, приходится воздушному компрессору. Низкое дифференциальное давление достигается за счет использования плиссированного фильтроматериала, имеющего значительно бóльшую площадь поверхности, чем обычный обернутый материал, и за счет современного и относительно тонкого дренажного слоя.

 Высококачественный корпус из алюминия или углеродистой стали, с антикоррозийным покрытием внутри и окрашенный снаружи. Начиная с марта 2009 года, корпуса фильтров AFE хромированы внутри. Интенсивность хромирования составляет от 0,2 до 0,5 г/м² поверхности.

 Относительно низкая цена. При одинаково высоком качестве фильтрации и длительном сроке службы фильтроэлементов, цена как наших фильтров в сборе, так и дополнительных сменных фильтрующих элементов к ним значительно (до 50% в некоторых случаях) ниже, чем цена продукции ведущих европейских производителей - фильтров Atlas Copco, Zander, Donaldson Ultrafilter, Hankison, Domnick Hunter. Отметим, что, конечно, мы вряд ли можем конкурировать по ценам с продукцией итальянских, турецких и других производителей «второго эшелона» - однако, следует принимать во внимание, что ни один итальянский и, тем более, турецкий или китайский производитель не изготавливает фильтры и фильтрующие элементы, сравнимые по качеству и рабочим параметрам, включая срок службы и дифференциальное давление, с продукцией AFE или вышеупомянутой «большой четверки».

 Полный набор аксессуаров: манометры дифференциального давления, автоматические конденсатоотводчики поплавкового, таймерного типа и с электронным контролем уровня конденсата, скобы для настенного крепления, соединительные комплекты для скрепления фильтров между собой, и многое другое для удобного монтажа и эффективного использования фильтра.

Даже самый лучший фильтр практически полностью бесполезен, если он не оснащен надежным, стабильно работающим конденсатоотводчиком: если фильтр эффективно удаляет конденсат, но конденсатоотводчик не срабатывает, то конденсат постепенно накапливается в нижней части корпуса фильтра и, в какой-то момент, уровень его достигает той отметки, после которой капли воды и масла начинают уноситься из фильтра. В нашем случае, когда фильтры защищают генератор азота и кислорода, последствия несрабатывания конденсатоотводчика и попадания конденсата в генератор могут быть самыми катастрофическими - вода и, особенно, компрессорное масло необратимо загрязняют зерна адсорбентов - как углеродных молекулярных сит в генераторах азота, так и азотоудерживающих цеолитов в генераторах кислорода. По мере загрязнения маслом, адсорбент быстро теряет свою удерживающую способность, и чистота газа быстро падает. Надежность конденсатоотводчиков на фильтрах сжатого воздуха критична для функционирования всей линии выработки газа в целом!

Конденсатоотводчик
Bekomat 13

К сожалению, конденсатоотводчики внутреннего поплавкового типа, которыми стандартно оснащают свои фильтры как AFE, так и все другие производители (включая Zander, Donaldson Ultrafilter, Domnick Hunter и Hankison), работают абсолютно неудовлетворительно. Попадание на стержень поплавка сгущеного компрессорного масла или даже не очень больших твердых частиц вызывает зависание поплавка - и полбеды, если в верхнем положении, но заклинивание его в нижнем, то есть закрытом, положении вызывает прекращение слива конденсата на неопределенно долгий срок - на практике, к сожалению, часто до тех пор, когда избежать непоправимых последствий уже бывает поздно. У стандартных конденсатоотводчиков есть и другие проблемы - и оставлять эти проблемы без внимания, когда фильтры выполняют столь важную функцию защиты генератора азота/кислорода, абсолютно недопустимо.

К счастью, нам известна специфика стандартных поплавковых конденсатоотводчиков, и у нас есть надежное, эффективное и многократно испробованное решение этой проблемы. Мы всегда комплектуем поставляемые нами в составе линий производства газов фильтры конденсатоотводчиками Bekomat, производимыми германской компанией BEKO Technologies. Bekomat установлено более миллиона, и без преувеличения можно сказать, что Bekomat - это самые надежные конденсатоотводчики в мире, из контролирующих уровень конденсата устройств.

Bekomat - это электронный емкостный конденсатоотводчик с контролем уровня конденсата через уровневый сенсор. Конденсат скапливается в конденсатосборнике Bekomat, уровень конденсата контролируется сенсором. Когда конденсат поднимается до некоего уровня, сенсор сигнализирует об этом системе управления, которая подает напряжение на сливной соленоидный клапан, открывая его (есть версии и, наоборот, с нормально открытым клапаном). Конденсат выходит через сливной соленоидный клапан - соответственно, уровень его в конденсатосборнике падает, о чем сенсор опять сигнализирует системе управления, которая закрывает клапан - причем, закрывается он до того, как из конденсатоотводчика начнет выходить сжатый воздух. Контроль уровня производится без каких-либо движущихся частей.

Типы фильтрующих элементов

Степень очистки, обеспечиваемая фильтром сжатого воздуха, зависит от установленного в нем фильтрующего элемента. В один и тот же корпус фильтра можно установить фильтроэлементы разных типов, обеспечивающие разную степень фильтрации (предвосхищая возможный вопрос внимательных читателей, отметим, что при установке в фильтр фильтроэлемента поверхностой очистки фильтр поворачивается ко входу сжатого воздуха одной стороной, а если в этот же корпус установить фильтроэлемент глубинно-коалесцентного типа фильтрации, то нужно просто развернуть корпус на 180° вокруг его оси). Итак, в фильтры AFE Airfilter Engineering устснавливаются следующие типы фильтрующих элементов:

Тип	Назначение	Тип фильтрации	Очистка от твердых частиц	Очистка от масла	Начальное pдифф	tраб	Вид в разрезе [4]
P	Грубая очистка	Поверхностный	99,99% @ 3 µм	Не декларируется	0,03 бар	1...60 °C
U	Общая очистка	Глубинно-коалесцентный	99,999% @ 1 µм	≤ 0,5 мг/м³ (жидкое масло) [1]	0,05 бар	1...60 °C
H	Тонкая очистка	Глубинно-коалесцентный	99,9999% @ 0,01 µм	≤ 0,01 мг/м³ (жидкое масло) [2]	0,09 бар	1...60 °C
S	Сверхтонкая очистка	Глубинно-коалесцентный	99,9999% @ 0,01 µм	≤ 0,001 мг/м³ (жидкое масло) [3]	0,13 бар	1...60 °C
С	Угольная очистка	Адсорбционный	Не декларируется	≤ 0,003 мг/м³ (пары масла) [3]	0,10 бар	1...45 °C

Объем приведен к стандартным условиям всасывания: температуре +20°C и абсолютному давлению 1 бар.

^[1] При начальной концентрации жидкого масла на входе в фильтр не более 20 мг/м³.

^[2] При начальной концентрации жидкого масла на входе в фильтр не более 0,5 мг/м³.

^[3] При начальной концентрации жидкого масла на входе в фильтр не более 0,01 мг/м³.

^[4] Начиная с 2011 года, фильтроэлементы серии S изготавливаются с дренажным слоем красного цвета - как серии H.

При использовании в составе проектируемых нами линий выработки азота или кислорода, включающих в себя холодильный осушитель сжатого воздуха, мы, в общем случае, размещаем следующие фильтры:
- P перед осушителем
- U, H, C последовательно после осушителя (вместо C возможна установка угольного адсорбера - в этом случае, еще один P ставится после адсорбера)

Если же линия спроектирована с учетом использования адсорбционного осушителя (что дороже, но лучше, т.к. позволяет дополнительно увеличить степень защиты генератора азота/кислорода), в нее входят следующие фильтры сжатого воздуха:
- P, (иногда U), H последовательно перед осушителем
- P, C последовательно после осушителя (вместо C возможна установка угольного адсорбера - в этом случае, адсорбер ставится сразу после осушителя, без использования промежуточного фильтра P, который перемещается в позицию за адсорбером)

Технические данные фильтров

Типоразмер фильтра	pmax, бар(и)	м³/ч при 7 бар(и)	Типоразмер фильтроэлемента	Размеры AxBxCxD, мм	Масса, кг	Присоед.
G0010	16	39,6	EA10*	87х175х21х60	1,3	G½"
G0015		57,6	EA15*	87х209х21х75	1,4	G½"
G0020		79,2	EA20*	87х209х21х90	1,4	G½"
G0030		118,8	EA30*	87х209х21х90	1,7	G¾"
G0055		198	EA55*	130х315х43х135	4,2	G1"
G0095		342	EA95*	130х415х43х235	4,8	G1½"
G0150		540	EA150*	130х515х43х335	5,6	G1½"
G0220		799,2	EA220*	130х715х43х525	8,4	G1½"
G0290		1047,6	EA290*	164х823х48х520	11,4	G2"
G0430		1569,6	EA430*	164х1073х48х770	13,0	G2½"
G0625		2250	EA625*	250х1052х74х610	20,0	G3"
G0775		2797,2	EA775*	250х1202х74х760	27,5	G3"
Фильтры с большей пропускной способностью, с бóльшим рабочим давлением, с фланцевым присоединением - по запросу

* Для получения полного наименования картриджа знак «*» следует заменить на литеру, обозначающую один из типов фильтроэлементов: P, U, H, S или C.

Пропускная способность указана приведенной к стандартным условиям всасывания, то есть к +20°C и абсолютному давлению 1 бар.

Если избыточное рабочее давление на входе в фильтр отличается от номинального 7 бар, для вычисления пропускной способности фильтра следует применять следующие поправочные коэффициенты, умножая на них номинальную пропускную способность: