Сжатый воздух: для чего и как используется

Сжатый воздух – воздушная масса, которая содержится в какой-либо емкости, при этом ее давление превышает атмосферное. Его используют в промышленности в разнообразных производственных операциях. Типичная система сжатого воздуха - это установка, работающая при давлении до десяти бар. В таких случаях воздушную массу сжимают в десять раз от ее первоначального объема.

Общая информация

При давлении в семь бар сжатый воздух практически безопасен при эксплуатации. Он способен обеспечить достаточную движущую силу инструмента не хуже, чем электрическая подача. При этом требуется меньшее количество затрат. Кроме того, такая система характеризуется более быстрым срабатыванием, что в конечном результате может сделать ее гораздо удобнее. Однако для этого потребуется учитывать параметры, приведенные ниже.

1. Чем длиннее путь компрессора-потребителя, тем больше затрачивается энергии.
2. Сжатый воздух весьма эффективен при большом наличии однотипных операций, в таком случае появляется преимущество перед электрическими установками. Ведь эффективнее установить воздушный цилиндр, чем электродвигатель.
3. Необходимо постоянно отслеживать наличие утечек.
4. При использовании воды, бытового газа и т. д. мы уже привыкли быть экономными, а вот при использовании данного вида энергии многие становятся расточительными, считая его бесплатным. Необходимо постоянно совершенствовать пневматические системы на производстве, например, в странах Западной Европы постоянно появляются новые разработки сопел, в которых воздух расходуется гораздо меньше, при этом существенно снижается уровень шума.

Применение сжатого воздуха

Довольно часто производственники используют этот вид энергии для быстрой и эффективной очистки оборудования от загрязнений и пыли. Кроме того, сжатый воздух широко применяют для продувки труб в котельных. В деревообрабатывающей промышленности его используют для очистки помещений, оборудования и даже одежды от древесной пыли. В большинстве стран уже появились стандарты по применению этого вида энергии, например, в Европе это CUVA, а в США – OSHA. Кроме использования его в производственных операциях, широко распространены инструменты, которые работают непосредственно на воздушном ходу, - это шуруповерты, пневматические дрели, гайковерты, отбойные молотки (при монтаже оборудования и строительстве), пульверизаторы (при проведении капитальных ремонтов). Помимо этого, сейчас широко используется сжатый воздух в баллончиках в пневматическом оружии.

Безопасность

Используя сжатый воздух, необходимо соблюдать меры безопасности, приведенные ниже.

1. Запрещается направлять струю в рот, глаза, нос, уши и другие места.
2. Нельзя обрабатывать сжатым воздухом открытые раны, т. к. под кожей могут образоваться пузырьки, если они дойдут до сердца, то приведут к сердечному приступу, а если до мозга, то могут спровоцировать кровоизлияние в мозг. Кроме того, попадая в рану, воздух может занести в нее инфекцию, которая находится в компрессорной системе или в трубах.
3. Запрещено баловаться и направлять струю сжатого воздуха на других людей.
4. Не следует накачивать давление в компрессорную систему сверх нормы.
5. Все элементы пневматической установки должны тщательно закрепляться во избежание отрывов и, как следствие, травм.
6. Запрещено проводить очистку оборудования от пыли и грязи в присутствии источника открытого огня и сварочных работ. Это может спровоцировать взрыв из-за наличия пыли во взвешенном состоянии.
7. Работая с системами сжатого воздуха, необходимо пользоваться средствами индивидуальной защиты, например, очками или маской.
8. Запрещено осуществлять затяжку муфт, резьбовых соединений, болтов в узлах или на трубах под давлением.
9. При монтаже пневматической системы шланги следует крепить в местах с наименьшим риском повреждения (на потолках, стенах).

Преимущества сжатого воздуха

Теперь рассмотрим, в чем заключаются преимущества применения этого вида энергии на производственных линиях.

1. Пневматические инструменты характеризуются малым весом при достаточно высокой мощности.
2. Такие установки можно использовать продолжительное время без перегрева.
3. Невысокие затраты на обслуживание системы.
4. Пневматические компрессоры можно использовать как источник энергии на пожароопасном производстве со взрывчатыми и легковоспламеняющимися веществами (подземные туннели, шахты).
5. Эти инструменты подходят для цехов с высокой агрессивной средой. Однако при этом необходимо учитывать, что рабочая температура сжатого воздуха превышает температуру окружающей среды на десять градусов по Цельсию. Кроме того, с увеличением данного параметра будет прямопропорционально возрастать и влажность воздушной струи.
6. Использование пневматических систем позволяет существенно упростить автоматизацию производственных процессов. Например, таких как сушка, покраска и других.
7. Снижается время простоя оборудования.

Сети сжатого воздуха

Для оптимальной работы и высокой экономичности установки необходимо выполнение следующих требований. В пневматической системе следует минимизировать потери, кроме того, воздух должен приходить к потребителям осушенным и чистым, это достигается путем установки специального осушителя, позволяющего конденсировать влагу. Также особое внимание необходимо уделять магистральным трубопроводам. Грамотная установка воздухопроводов – это залог долговечности функционирования, а также снижения расходов на обслуживание. За счет увеличения уровня давления в компрессоре можно компенсировать падение в трубопроводе.

Расчет потребления сжатого воздуха

Компрессорные установки всегда включают в себя так называемые ресиверы (воздухосборники). В зависимости от производительности и мощности оборудования система может содержать несколько ресиверов. Их основное назначение – это сглаживание пульсаций давления, кроме того, внутри воздухосборника происходит охлаждение газовой массы, и это приводит к выпадению конденсата. Расчет сжатого воздуха заключается в определении потребления ресивера. Производится это по следующей формуле:

• V = (0.25 х Q_{c х} p_{1 х} T₀)/(f_max х (p_u-p_l) х T_l), где:
  - V – объем воздушного ресивера;
  - Q_c – производительность компрессора;
  - p₁ – давление на выходе установки;
  - T_l – максимальная температура;
  - T₀ – температура сжатого воздуха в ресивере_;
  - (p_u-p_l) – заданная разность давления нагрузки и разгрузки;
  - f_max – максимальная частота.