在现代工业气动系统中,压缩空气作为重要的动力源,其质量直接影响设备的运行效率、可靠性和寿命。随着机电一体化技术的不断发展,气动元件日益精密,对空气质量的要求也越来越高。了解压缩空气中的杂质来源并建立合理的质量等级体系,成为保障系统稳定运行的关键。
一、压缩空气中的杂质来源
1. 外部吸入的杂质
空气压缩机在运行过程中会吸入周围环境中的大量空气,同时也不可避免地吸入悬浮在空气中的尘埃、颗粒物及气态污染物。即便在系统停机时,外界杂质仍可能通过各类阀门的排气口倒灌进入系统内部。
2. 系统内部生成的杂质
系统在运行过程中自身也会产生多种污染物:
湿空气经压缩和冷却后,会析出冷凝水;
高温环境下压缩机油发生化学变质,形成油泥;
金属管道内壁产生锈屑;
气缸、阀类等相对运动部件因磨损产生的金属粉末和橡胶碎末;
密封材料、过滤器滤材等逐渐老化脱落形成的细小颗粒。
3. 安装与维修带入的污染物
系统在安装、调试或维修过程中,可能残留铁屑、毛刺、纱线、焊渣、铸造砂粒、密封碎片等杂质。这些污染物若未彻底清除,将成为系统内部长期存在的污染源。
表1 污染物对气动系统的影响
污染物 | 电磁阀 | 气缸/ 旋转气缸 | 调压阀/ 气动继电器 | 气动仪器 | 气马达/气动工具 | 喷涂 | 气动测微计 | 气动搅动 |
水分 | 1.破坏线圈绝缘 2.阀芯粘着 3.阀橡胶密封膨胀 4.缩短寿命 | 1.活塞粘着 2.缩短寿命 | 1.破坏功能 2.缩短寿命 | 故障/ 失灵 | 1.转速降低 2.缩短寿命 | 喷涂表面光滑度降低 | 量度失误、失灵 | 流体受到污染 |
油雾 | 1.活塞粘着 2.缩短寿命 | 缩短寿命 | 破坏功能 | 1.转速降低 2.黏着 | ||||
炭 | 阀芯粘着 | 1.令活塞杆变坏 2.缩短寿命 | 阀芯粘着 | 黏着 | ||||
焦油 | 阀芯粘着 | 活塞粘着
| 阀芯粘着 | |||||
铁锈 | 阀芯粘着 | 1.破坏密封圈 2.造成气缸漏气 | 阀芯粘着 |
二、压缩空气的质量等级标准
为适应不同应用场景对压缩空气质量的差异化需求,国际标准化组织(ISO)制定了ISO 8573.1标准,对压缩空气中的固体颗粒物、湿度(以压力露点表示)和含油量进行了等级划分。我国国家标准GB/T 13277.1—2008《压缩空气 第1部分:污染物净化等级》也等效采用了这一标准。
该标准将压缩空气的质量分为多个等级,分别限定了单位体积内固体颗粒的大小与浓度、压力露点最高值以及油分含量(包括液油、油气与油雾)。例如,某些精密气动元件、电子行业或食品医药制造过程往往要求更高质量等级的压缩空气,以避免污染、腐蚀和设备故障。
表2 压缩空气的质量等级(ISO 8573.1)
等级 | 最大粒子尺寸 (μm) | 最大粒子浓度 (mg/m³) | 压力露点最大值 (℃) | 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 | — | — | 不规定 | — |
三、结语
压缩空气质量直接影响气动系统的性能和寿命。选择适当的空气质量等级不仅能够保障设备可靠运行,也能避免因过度净化带来的成本增加。因此,在实际应用中,需根据气动元件的精度要求及具体工艺条件,合理制定压缩空气的净化标准,并配套相应的过滤、干燥和油分离设备,从而实现经济性与可靠性的最佳平衡。
通过系统性的污染控制与质量管理,可以有效延长设备使用寿命,降低故障率,为现代工业气动应用提供清洁、可靠的动力源。