압축 공기 시스템은 좁은 의미에서 공기 공급 장비, 공기 정화 장비 및 관련 배관으로 구성됩니다. 넓은 의미에서는 공압 보조 부품, 공압 액추에이터, 공압 제어 부품, 진공 부품 등이 모두 압축 공기 시스템에 속합니다. 일반적으로 공기 압축기 스테이션의 장비는 좁은 의미의 압축 공기 시스템에 해당합니다. 다음 그림은 일반적인 압축 공기 시스템 흐름도를 보여줍니다.
공기 공급 장비(공기 압축기)는 대기 중의 공기를 흡입하여 자연 상태의 공기를 고압의 압축 공기로 만들고, 정화 장비를 통해 압축 공기에서 수분, 기름 및 기타 불순물을 제거합니다.
자연의 공기는 다양한 기체(O₂, N₂, CO₂ 등)의 혼합물로 이루어져 있으며, 수증기도 그중 하나입니다. 일정량의 수증기를 함유한 공기를 습공기라고 하고, 수증기가 전혀 없는 공기를 건공기라고 합니다. 우리 주변의 공기는 습공기이므로, 공기 압축기의 작동 매체 또한 자연스럽게 습공기입니다.
습한 공기의 수증기 함량은 상대적으로 적지만, 습한 공기의 물리적 특성에 큰 영향을 미칩니다. 압축 공기 정화 시스템에서 압축 공기 건조는 주요 내용 중 하나입니다.
특정 온도와 압력 조건에서 습한 공기 중 수증기 함량(즉, 수증기 밀도)은 한정됩니다. 특정 온도에서 공기 중 수증기 함량이 최대치에 도달했을 때, 이때의 습한 공기를 포화 공기라고 합니다. 수증기 함량이 최대치에 도달하지 못한 습한 공기는 불포화 공기라고 합니다.
불포화 공기가 포화 공기가 되는 순간, 습한 공기 중의 액체 물방울이 응결되는데, 이를 "응결"이라고 합니다. 응결은 흔히 볼 수 있습니다. 예를 들어, 여름철에는 공기 습도가 높아 수도관 표면에 물방울이 맺히기 쉽습니다. 겨울 아침에는 주택의 유리창에 물방울이 맺히기도 합니다. 이 모든 것은 일정한 압력 하에서 습한 공기가 냉각되면서 발생하는 현상입니다.
앞서 언급했듯이, 수증기의 부분 압력이 일정하게 유지될 때(즉, 절대 수분 함량이 일정하게 유지될 때) 불포화 공기가 포화 상태에 도달하는 온도를 이슬점이라고 합니다. 온도가 이슬점까지 떨어지면 "응결"이 발생합니다.
습한 공기의 이슬점은 온도뿐만 아니라 습한 공기 중 수분량과도 관련이 있습니다. 수분 함량이 높으면 이슬점이 높고, 수분 함량이 낮으면 이슬점이 낮습니다.
이슬점 온도는 압축기 설계에서 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 공기 압축기의 출구 온도가 너무 낮으면 오일-가스 혼합물이 담긴 용기 내부의 낮은 온도로 인해 응축되어 윤활유에 수분이 함유되고 윤활 성능이 저하될 수 있습니다. 따라서 공기 압축기의 출구 온도는 해당 분압 조건에서의 이슬점 온도보다 낮아지지 않도록 설계해야 합니다.
대기 이슬점은 대기압 하에서의 이슬점 온도입니다. 마찬가지로, 압력 이슬점은 압력이 가해진 공기의 이슬점 온도를 의미합니다.
압력 이슬점과 정상 압력 이슬점 사이의 상응 관계는 압축비와 관련이 있습니다. 동일한 압력 이슬점에서 압축비가 클수록 정상 압력 이슬점은 낮아집니다.
공기 압축기에서 나오는 압축 공기는 불순물이 섞여 있습니다. 주요 오염 물질은 수분(액체 물방울, 수증기 안개, 기체 수증기), 잔류 윤활유 안개(미스트, 유방울, 유증기), 고체 불순물(녹, 진흙, 금속 분말, 고무 미분, 타르 입자, 필터 재료, 밀봉재 미분 등), 유해 화학 물질 불순물 및 기타 불순물입니다.
변질된 윤활유는 고무, 플라스틱 및 밀봉재를 열화시켜 밸브 오작동 및 오염 물질을 발생시킵니다. 습기와 먼지는 금속 부품과 파이프를 녹슬게 하고 부식시켜 움직이는 부품이 고착되거나 마모되게 하며, 공압 부품의 오작동이나 공기 누출을 유발합니다. 또한 습기와 먼지는 스로틀 구멍이나 필터 스크린을 막을 수 있습니다. 얼음이 생기면 파이프라인이 얼거나 균열이 발생할 수 있습니다.
공기 질이 좋지 않으면 공압 시스템의 신뢰성과 수명이 크게 단축되고, 그로 인한 손실이 공기 처리 장치의 구매 비용 및 유지 보수 비용을 훨씬 초과하는 경우가 많으므로 공기 처리 시스템을 올바르게 선택하는 것이 절대적으로 필요합니다.
압축 공기 중 수분의 주요 발생원은 무엇입니까?
압축 공기의 주요 수분 공급원은 공기 압축기가 공기와 함께 흡입하는 수증기입니다. 습한 공기가 공기 압축기로 들어가면 압축 과정에서 다량의 수증기가 액체 상태의 물로 변하게 되는데, 이로 인해 압축기 출구에서 압축 공기의 상대 습도가 크게 낮아집니다.
예를 들어, 시스템 압력이 0.7MPa이고 흡입 공기의 상대 습도가 80%일 때, 공기 압축기에서 나오는 압축 공기는 압력 하에서 포화 상태이지만, 압축 전 대기압 상태로 환산하면 상대 습도는 6~10%에 불과합니다. 즉, 압축 공기의 수분 함량이 크게 감소한 것입니다. 그러나 가스 배관 및 가스 설비 내부의 온도가 점차 낮아짐에 따라 압축 공기 내의 다량의 액체 수분이 계속해서 응축될 것입니다.
압축 공기에 기름이 오염되는 원인은 무엇입니까?
압축 공기 내 오일 오염의 주요 원인은 공기 압축기의 윤활유, 주변 공기 중의 오일 증기 및 부유 오일 방울, 그리고 시스템 내 공압 부품의 윤활유입니다.
원심식 및 다이어프램식 공기 압축기를 제외하고 현재 사용 중인 거의 모든 공기 압축기(다양한 무윤활식 공기 압축기 포함)는 가스 파이프라인에 다소 오염된 오일(기름 방울, 기름 안개, 기름 증기 및 탄소 분열물)을 포함하고 있습니다.
공기 압축기 압축실의 고온으로 인해 오일의 약 5~6%가 기화, 균열 및 산화되어 공기 압축기 파이프의 내벽에 탄소 및 바니시 막 형태로 침전되고, 가벼운 성분은 증기 및 미세 물질 형태로 압축 공기에 의해 시스템 내부로 유입됩니다.
요약하자면, 작동 중 윤활유가 필요 없는 시스템의 경우, 사용되는 압축 공기에 혼합된 모든 오일 및 윤활유는 오일 오염 물질로 간주될 수 있습니다. 작동 중 윤활유를 첨가해야 하는 시스템의 경우, 압축 공기에 포함된 모든 방청 페인트와 압축기 오일은 오일 오염 불순물로 간주됩니다.
고체 불순물은 어떻게 압축 공기에 들어가는가?
압축 공기 중 고체 불순물의 주요 발생원은 다음과 같습니다.
①주변 대기에는 다양한 입자 크기의 불순물이 혼합되어 있습니다. 공기 압축기 흡입구에 공기 필터가 장착되어 있더라도 일반적으로 5μm 미만의 "에어로졸" 불순물은 흡입된 공기와 함께 공기 압축기로 유입되어 압축 과정에서 오일 및 수분과 섞여 배기 파이프로 배출될 수 있습니다.
② 공기 압축기가 작동 중일 때, 여러 부품 간의 마찰과 충돌, 씰의 노화 및 탈락, 고온에서의 윤활유의 탄화 및 분열로 인해 금속 입자, 고무 분진, 탄소질 분열물과 같은 고체 입자가 가스 파이프라인으로 유입될 수 있습니다.
게시 시간: 2023년 4월 18일
