فیلتراسیون هوای فشرده یک عنصر کلیدی در تولید و استفاده از هوای فشرده است که با حذف ذرات آلاینده موجود در هوای فشرده از جمله ذرات جامد، رطوبت، روغن و آلودگی‌های دیگر از جریان هوا دسترسی به هوای فشرده با کیفیت مطلوب و حداقل آلودگی تضمین می‌کند. یکی از انواع آلاینده‌ها روغن موجود در هوای فشرده است. روغن به کار گرفته شده در سیستم هوای فشرده عمدتا برای روان‌کاری، آب‌بندی و خنک‌سازی اجزا و قطعات داخلی استفاده می‌شود. مدیریت این روغن باید بر مبنای حفظ روغن تمیز در داخل کمپرسور و کاهش گردش روغن در سایر اجزای سیستم باشد. در واقع ترکیب رطوبت حاصل از تراکم موجود در هوای فشرده، ترکیب با روغن و آلاینده‌های جامد، لجنی را تشکیل می‌دهد که برای عملکرد هوای فشرده و تجهیزات مضر است. با توجه به اهمیت کیفیت هوای فشرده، حذف روغن از هوای خروجی از کمپرسور اهمیت زیادی دارد و برای حفظ عملکرد بهینه تجهیزات مرتبط به کمپرسور، جلوگیری از آسیب به تجهیزات پایین‌دست، کاهش هزینه‌های تعمیرات و نگهداری و افزایش بازدهی عملکرد کمپرسور ضروری است.
سپراتورهای هوا/ روغن از مکانیسم‌های مختلفی همچون گریز از مرکز و کوالسینگ برای جداسازی روغن از هوا استفاده می‌کنند، از انواع این تجهیزات می‌توان به سپراتورهای با فیلتر المنت‌های کوالسر، سپراتورهای گریز از مرکز و سپراتورهای سایکلونی اشاره نمود. با توجه به اهمیت سپراتور های با المنت‌های کوالسر در ادامه به تفصیل در رابطه با مکانیسم‌های عملکرد این نوع سپراتور ها پرداخته شده است.
در فرآیند فشرده‌سازی هوا توسط کمپرسورها، باقیمانده روغن موجود در هوای فشرده تقریباً به‌طور کامل توسط یک المنت کارتریجی در داخل مخزن تحت فشار یا یک سپراتور پیچی (Spin-on) از طریق اعمال اثر کوالسینگ جدا می‌شود. در واقع این جداکننده‌ها روغن را از جریان هوای فشرده تا حدودی حذف می‌کنند تا از تجهیزات و قطعات کمپرسور و دیگر تجهیزات محافظت کند. عمدتا بعد از خروجی هوای فشرده قرار می‌گیرند و پس از جداسازی روغن از هوای فشرده، روغن بازیافت شده را به سیستم بازمی‌گردانند. البته این سپراتورها عمدتا تمام روغن را از هوای فشرده حذف نخواهند و ممکن است ذرات و ائروسل‌هایی از روغن باقی بماند که در مراحل فیلتراسیون هوای فشرده بعدی حذف خواهند شد. در شکل ۲ نمونه‌ای از مکان قرار گیری جداکننده هوا/ روغن برای یک کمپرسور اسکرو آورده شده است.
نمونه‌ای از فیلتر سپراتورهای کمپرسورها هستند. از مزایای این فیلترها تعویض سریع‌تر و راحت‌تر آنها است. قطعات جدا نشدنی نصب شده، آب‌بندی قابل اعتماد را تضمین می‌کند. این فیلترها عمدتا شامل یک محفظه و المنت کارتریجی هستد. در شکل ۳ شماتیکی از فیلتر سپراتورهای هوا روغن کمپرسور و ساختار آنها آورده شده است.
این مدل از سپراتورهای روغن شامل دو بخش محفظه و المنت فیلتر می‌باشد. جداسازی روغن از هوا در این گونه سپراتورها عمدتا شامل دو مرحله می‌باشد که هدف آن بازیابی روغن روان کننده قبل از تخلیه هوا در فشار مورد نیاز است. در مرحله اولیه از ته‌نشینی گرانشی به کمک کاهش سرعت گاز استفاده می‌شود؛ که در این مرحله مقداری از روغن در مخزن فیلتر ریخته خواهد شد. مرحله بعدی شامل عبور جریان هوا از یک یا چندین المنت کوالسر چند لایه قرار گرفته در محفظه سپراتور است. به حداقل رساندن هدر رفت روغن کمپرسور، نرخ جداسازی بالا در طول عمر سرویس، محتوای روغن باقیمانده کم افت فشار کم از مزایای این نوع سپراتور می‌باشد.
المنت‌های کوالسر سپراتورهای هوا روغن عمدتا دارای ساختار چند لایه هستند. که ترتیب لایه‌بندی با توجه به جهت جریان به فیلتر می‌تواند متفاوت باشد. در صورتی که نوع المنت از داخل به خارج باشد. اولین لایه پیش فیلتراسیون می‌تواند انتخابی از چندین پارچه فیبری برای ذرات بزرگتر مانند یک پارچه سنتتیک با ضخامت ۰.۳-۰.۷ میلی‌متر و با گرماژ ۱۰۰ گرم بر متر مربع باشد. سپس یک لایه پشتیبان وجود دارد که معمولاً این لایه به ضخامت ۱ میلی‌متر و گرماژ یا وزن پایه ۱۲۰ گرم بر متر مربع است. می‌تواند ترکیبی از پلی‌استر/ نایلون باشد. لایه‌های با راندمان بالا که عمدتا از الیاف فایبرگلاس یا بوروسیلیکات با ویژگی‌های مختلف هستند. آنها شامل یک نمد نازک از الیاف درشت‌تر اتصال داده شده با رزین فنولیک و یا چسب اکریلیک هستند. سپس لایه‌های پشتیبان یکپارچه دیگری نیز از جنس نایلون و ..، در ساختار این نوع از المنت‌ها وجود دارند که پشتیبانی از محیط فایبرگلاس شکننده را فراهم می‌کند تا در برابر تغییرات مکرر فشار و بارگذاری چرخه‌ای متعدد مقاومت داشته باشد. این فیلتر المنت از مکانیزم کوالسینگ جهت جداسازی روغن استفاده می‌کند. اصل اساسی Coalescing این است که دو یا چند قطره با هم ادغام می‌شوند و قطرات بزرگ‌تری را در هنگام عبور از یک مدیای کوالسر تشکیل می‌دهند. مکانیزم عملکرد جداکننده‌های هوا/ روغن کوالسر بدین گونه است که پس ورود هوای شامل روغن به داخل سپراتور قطرات روغن با اندازه‌های مختلف به الیاف المنت فیلتر برخورد کرده و به آنها می‌چسبند، که همین منجر به تجمع تدریجی قطرات به هم پیوسته می‌شود. و سپس این قطرات روغن تحت نیروی گرانش به محفظه پایینی فیلتر تخلیه می‌شوند. عمدتا این فیلترها قادر به حذف محتوای روغن در جریان هوای فشرده تا سطح ۰.۱ میلی گرم بر متر مکعب یا کمتر هستند. پس از کوالسینگ قطرات روی الیاف فایبرگلاس، قطرات بزرگ روغن توسط یک مانع (لایه زهکشی) با ضخامت حدودی ۳-۵ میلی متر، از جنس نایلون یا پارچه بی‌بافت پلی‌استر و … زهکشی سریع مایع را تضمین می‌کند. .در شکل ۴ نحوه کوالسینگ قطرات روغن روی الیاف نشان داده شده است.
کل مجموعه به صورت مکانیکی در کلاهک‌های انتهایی با طراحی مکان مناسب قفل شده است، بنابراین جداکننده بسیار کارآمدی را تشکیل می دهد که قادر به حذف ذرات تا ۰.۳ میکرومتر با راندمان بیش از ۹۹.۹۹۵٪ است. انتقال روغن از یک کمپرسور معمولاً کمتر از ۵ میلی گرم بر متر مکعب هوا است. این امکان را برای دوره‌های طولانی سرویس کمپرسور فراهم می‌کند.
در جدول ۱ برخی از داده‌های فنی مرتبط با سپراتورهای هوا روغن طبق مراجع علمی آورده شده است.
الیاف فایبر گلاس معمولا به‌عنوان مدیای ایده‌آل جهت کوالسینگ قطرات مناسب هستند. میکروالیاف فایبر گلاس در محدوده قطر ۰.۵- ۰.۷۵ میکرومتر معمولاً بهترین نتایج را به عنوان یک محیط فیلتر کوالسر ارائه می‌کنند. عمق بستر فیبر و نسبت فضای خالی به فضای فیبر برای عملکرد صحیح فیلتر ادغام کننده اهمیت بالایی دارد. همچنین مدیای از جنس شبکة میکرو فیبر بوروسیلیکات بدون بایندر و لایه‌ای سه‌بعدی به‌منظور به دام انداختن انداختن ۹۹.۹۹۹۹۹٪ از تمام ذرات معلق روغن و آب و ذرات گرد و غبار در هوای فشرده تا اندازة ۰.۰۱ میکرومتر نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. این المنت‌ها از نظر شیمیایی، بیوشیمیایی و بیولوژیکی خنثی هستند و مزاياي قابل‌توجهی دارند. قابل ذکر است که انتخاب مدیای مناسب و لایه‌های موجود در ساختار سپراتور ها باید با توجه به نوع کاربرد و الزامات هوای فشرده صورت گیرد.
در کل طراحی جداکننده‌های روغن براساس سه پارامتر مهم از جمله راندمان جداسازی، حجم و ظرفیت هوای فشرده و افت فشار صورت می‌گیرد. وقتی طراحی هندسی و شرایط جریان ورودی را تغییر می‌دهیم، این سه جنبه می‌توانند بر یکدیگر تأثیر بگذارند. برای کاربردهای کمپرسور، هدف از طراحی بهینه جداکننده‌ها دستیابی به راندمان جداسازی بهتر روغن در حجم کمتر و با افت فشار قابل قبول است. کاهش محتوای روغن (carryover Oil) در هوای فشرده معمولا باید به گونه‌ای باشد که میزان روغن در هوای فشرده در محدوده ppm ۵ باشد.
انتخاب فیلتر با توجه به ظرفیت هوا و راندمان فیلتراسیون انجام می‌شود. اگرچه یکی اندازه فیلتر و دیگری درجه المنت را تعیین می‌کند، اما آنها به هم مرتبط هستند و نمی‌توان آنها را به طور مستقل در نظر گرفت. برای سیستم‌های استاندارد، با عملکرد در حدود ۷.۵ بار، انتخاب فیلتر باید با تعیین حداکثر جریان هوا در نقطه‌ِ فیلتراسیون آغاز گردد، انتخاب فیلتر باید با تعیین حداکثر جریان هوا در نقطه فیلتراسیون، یعنی مصرف هوای آزاد در لیتر استاندارد در ثانیه قبل از فشرده سازی آغاز می‌شود. سپس باید کیفیت هوای مورد نیاز و سپس درجه مناسب فیلتر مشخص شود. در نهایت باید تعادل بین میزان عملکرد و در نظر گرفتن موارد اقتصادی برقرار شود.
به‌منظور اطمینان از کارایی و کیفیت این سپراتورهای روغن کمپرسور آزمون های استانداردهای ISO برای آزمون سپراتورهای هوا/ روغن کمپرسور، مورد استفاده قرار می‌گیرند. این استانداردها دستورالعمل‌ها و روش‌های مشخصی برای ارزیابی عملکرد سپراتورها ارائه می‌دهند. برخی از مهم‌ترین استانداردهای ISO مرتبط جهت آزمون سپراتور های هوا/ روغن کمپرسور ISO 12500 است. که در جدول ۲ بخش‌های این استاندارد آورده شده است. در دو بخش این استاندارد هر دو نوع مدل آلاینده روغن که به صورت آئروسل و بخار روغن در هوای فشرده می‌توانند وجود داشته باشند.
هنگامی‌که یک جداکننده روغن هوا خراب شود، می‌تواند مشکلات مختلفی را ایجاد کند. این می‌تواند منجر به افزایش مصرف روغن، حتی خرابی کمپرسور و آسیب موتور و تجهیزات پایین‌دست، و کاهش راندمان شود. برای جلوگیری از بروز این مسائل، مهم است که اطمینان حاصل شود که جداکننده‌های روغن هوا به‌طور منظم بازرسی و نگهداری می‌شوند تا از عملکرد بهینه و راندمان سوخت اطمینان حاصل شود.
یکی از جنبه‌های مهمی که در طول تعمیر و نگهداری باید بررسی شود، میزان افت فشار سپراتورهای هوا روغن است تا آنجا که به حفظ المنت‌های كوالسينگ مربوط می‌شود، آزمایش افت فشار در سراسر فیلتر، از ورودی به خروجی است. بيشتر فیلترهای خروجی، نشانگرهای فشار به هر شكلي را دارند. معمولاً زمانی که اختلاف فشار ۰.۵ الي ۰.۷ بار نشان داده می‌شود، المنت باید عوض شود . البته در نظر گرفتن دیگر علایم و پارامترها و شرایط عملیاتی نیز جهت تخمین زمان تعویض این سپراتور بسیار پر اهمیت می‌باشد.
سپراتورهای هوا/ روغن اجزای ضروری در هر سیستم هوای فشرده هستند. آنها نقش مهمی در جلوگیری از هدر رفت روغن دارند و تضمین می‌کنند که هوای فشرده عاری از قطرات روغن و عاری از آلودگی باقی می‌ماند. آنها همچنین نقش مهمی در حفظ عناصر داخلی کمپرسور و دیگر تجهیزات پایین دست دست کمپرسور دارند. چه از یک سپراتور نوع کارتریجی یا یک سپراتور نوع پیچی استفاده کنید، مهم است که به‌طور منظم سپراتور هوا/ روغن خود را بررسی و نگهداری کنید تا مطمئن شوید که به درستی کار می کند و محافظت لازم را برای سیستم هوای فشرده شما فراهم می‌کند.
نویسنده: فروغ خلیلی
ذخیره پست 
