怎样确定和设置压缩空气过滤器

高效率的过滤器是可靠的压缩空气系统必不可少的部份，然而，许多设备工程师和定货工程师也许还不熟悉这种新型压缩空气过滤器，它们能很容易达到工作特性。

例如，现在可以买到基本上能够分离掉压缩空气系统中的油份、冷凝水和灰尘的过滤器，而且无需花更多的钱购买这种和通常的过滤器具有同样低的压力降和同样长的寿命的过滤器。

或者说，现在一个工程师有理由按使用要求买到一种过滤器，这种过滤器能可靠地从有油润滑压缩机中得到无油的气体。即选用合理的过滤器，使来自润滑压缩机的空气或气体能够安全地同食品或药品接触，就像给敏感的化工流程和液化气体的深冷系统中的干燥供气一样。

与通常的过滤器不同，高效除油过滤器---凝聚式过滤器能从压缩空气系统中连续过滤和排油。而油又不会被吸附或被滞留在过滤器内，由于过滤器的速度和进油速度一样，即使在浸透的状态下，过滤器仍能保持原有的效率。使用合理选定的过滤器，空气中的存油量就不会影响到过滤器的寿命。

凝聚过滤器的过滤网是由极细的不规则的纤维构成。在大多数凝聚式过滤器中，其纤维网栅的内外表面是用金属或塑料支架来加强的。有一种过滤网是硼硅盐超细纤维用树脂结构成的，具有足够的内在强度，因而不需要外部支撑。

高效率凝聚式过滤器与普通过滤器的不同之处，就在于它具有不规则的纤维网。普通过滤器是按过筛的原理工作的，即大于过滤器空隙的颗粒被栏住，而小于空隙的颗粒穿过过滤器。

这种工作原理对各种材料构成的过滤器都是相同的，包括压缩纤维或纤维毡，浸渍树脂的纸，烧结青铜和纤维缠绕的过滤芯子等。然而由于油滴尺寸小于2μ，而普通过滤器对尺寸大于5μ的油珠分离最有效，所以这种过滤器不能从压缩空气中分离掉足够的油分。

高效凝聚式过滤器的工作原理完全不同。在这些过滤器里，纤维直径和被捕捉的颗粒直径相近，都在0.5μ～2μ之间，在这一尺寸范围内的固体粒子或液滴碰到一根直径在同一范围的纤维，就会粘着在它的上面。

颗粒附着在纤维表面上的力是作用于分子间的力（范德瓦尔力），和颗粒与纤维的成份基本上无关。高效过滤器使颗粒和纤维之间的碰撞机会增至最大。纤维之间空隙的实际大小和开关对决定过滤器的效率并不重要，而高效过滤器的特性也不由孔隙尺寸来决定。

有三种机理使高效过滤器能够捕捉最多的粒子：直接拦阻，惯性碰撞和扩散（布朗运动）。当粒子通过小于其半径的纤维间隙时，发生直接拦阻，在这种情况下，粒子接触而被聚集，因而就会发生惯性碰撞。

扩散（布朗）运动对于小于0.6μ的粒子有效并能使高效过滤器的有效范围扩展到0.05μ或更小的粒子。这些极小的粒子呈现的高速不规则运动与气流方向无关。这种运动使处于尺寸范围下限的微粒与纤维相撞而被捕捉成为可能。

这种捕捉机理的奇妙结果是：一个典型的高效空气过滤器实际上能捕集100%的1μ以上和0.3μ以下至0.1μ的所有粒子，却会让0.3μ～0.6μ的一些粒子穿过过滤器。因此，高效过滤器的定级，应由它对0.3μ～0.6μ范围内的粒子捕集效率来决定。它们对更大或更小的粒子的捕集效率会更高。

高效过滤器的捕捉机理对固体粒子的液滴同样有效。然而，固体粒子在碰撞点附着在纤维上不动，而液滴却往往会沿纤维长度往下移动到交叉点，聚集的小液滴增长变大，由于空气流动和重力形成的微小压差，迫使它逐渐地通过纤维网.

最后，聚集的液体成为液滴或液膜出现在过滤器下游的表面上，然后被不断地排出。过滤网捕捉的极小液体飞沫聚集增大变成液滴，然后将它们从系统中排出，这过程就叫做凝聚。

确定过滤器在工厂压缩空气系统中的安装位置，对取得最好的过滤效率是个很重要的因素。一个好的通用原则是：空气过滤器应安放在每一个紧靠敏感使用端的前面。

在典型的工厂压缩空气系统中，压缩机和各使用端之间的空气输送管道均有相当一段长度，即使在压缩机上安置一个高效过滤器，空气仍有足够的机会集聚冷凝液、管垢和来自空气分配管道的其它杂质。

把高效过滤器作为最后的手段"安置在每个使用端的关键位置以确保对脏空气的净化，因为脏空气对设备的正常运行有潜在的危险。为了保护使用端，尽管可能需要大量的过滤器，但每个过滤器的费用是很低的（通常在20～30美元之间），远远低于它们保护的设备的成本和因停机或因脏空气污染产品所千万的损失。

如果使用端有压力调节器，则过滤器应安装在紧靠调节器的前头。安装在此处有三条理由：在调节器的高压侧装一个高效凝取式过滤器，即使下游会进一步冷却也能防止水分凝结；过滤器能保护调节器；在压力降低之前，可以使用小些的过滤器，因此也就更经济些。

除了在终端使用多重小型过滤器之外，在压缩机附近应单独安装一个大型过滤器。在一个典型的压缩机装置中，过滤器应安装在冷却器和储气罐之后。如果系统中没有冷却器取消（冷却器并不是推荐的作法），则过滤器应安装在尽可能远的下游，以减少过滤器下游空气的冷却。过滤器下游空气如有明显冷却，将会导致管道中产生大量的冷凝水。  

如果使用冷冻式干燥器，应在它的上游安装凝聚式过滤器，以防止油和赃物覆盖在热交换面上，降低干燥器的效率。如果使用干燥剂或干燥器，在其上方安装一个高效过滤器是必不可少的，油覆盖干燥剂会迅速使干燥效率降低，必须更换、更换一、二次干燥剂的费用就相当于一个过滤器的价钱。在再生循环中，干燥剂被加热时，干燥剂式干燥器中的油也常常引起空气管道起火。

另外，应在干燥剂式干燥器的下方安装一个好的过滤器，以防止带出干燥剂的颗粒，光依靠干燥器制造者的推荐未必能保证买主获得满意的过滤器，高效过滤器对于干燥剂式干燥器的正常运转至关重要，所以购买者应该像规定干燥器一样详细规定过滤器。

对过滤器应只规定其压力降，而不规定任何其他物理量的大小（诸如表面积式容器直径）凝聚式过滤器制造者在其技术文件中总是标明的。他们产品的最大初始压力降（通常2磅/英寸）或流量，高速的出口气流会把已凝聚的液体带到下游。所以超过了推荐的最大流量，就有可能导致凝聚式过滤器效率的降低。

在确定压缩空气过滤器的大小时应记住：过滤器在压缩空气系统中通常是最为便宜的部件。一个高效凝聚式过滤器却不超过200美元。所以在压缩空气系统中，谋略通过减少这个最便宜部件的尺寸而牺牲其性能来节约资金是毫无意义的。

在确定压缩空气过滤器的大小时，压力降是要考虑的另一个因素。很明显，为了尽可能提高压缩机的效率，已经做了大量的试验研究和技术装备工作。如果在100磅/英寸²的过滤器，压缩机效率立即就下降了5%。当凝聚式过滤器粘湿带油时，其压力降比寝压力降增加一倍。这就可以看出用缩小过滤器的尺寸来降低其原始成本的“节约”，比起压缩空气系统的寿命来实际上是一种非常昂贵的“节约”。即使给出过滤器进出口尺寸也必须加以考虑。在任何情况下过滤器进出口尺寸都不应小于其安装的管道尺寸。过滤器的进出口压力损失远远超过选用尺寸过滤的过滤器所省下来的费用，在多数空气装置的凝聚式过滤器中，确定过滤器的大小，使其进出口尺寸和管道尺寸相同就会得到令人满意的结果。既然超尺寸的凝聚式过滤器的性能可能比规定规格的更好些，所以在选择过滤器尺寸时宁大勿小，这实际上是节省和降低成本的办法。

在确定压缩空气过滤器时，一般做法是确定可靠的供应者，然后列出所要求的性能，允许制造者选择订货方式（过滤器尺寸、表面面积、结构、设计等）。应由使用者确定的各种性组织参数是：

1、运转条件——管道压力、流量、管道尺寸和温度。

2、最大的压力降——允许过高的原始压力降，能源使用率就代，如果选用过低的压力降，又会导致采用没有必要的过大的过滤器。例如，压力降为0.1磅/英寸²的过滤器将压力降为1磅/英寸²的过滤器大10倍。在原始压力降为0.5～1.5/英寸²的范围内，在运转费用和寝投资费用之间，通常可以得到最好的平衡。

3、去污效率——虽然过滤效率是最主要的性能，遗憾的是，要确切地规定这种性能是最困难的。其困难是不能通过颗粒尺寸来准确地给高效空气过滤器定级。从技术要求上来说虽然规定对直径在0.3μ～0.6μ范围内的粒子拦阻效率是合理的，但几乎没有制造者能提供这种数据，也很少有用户会知道如何把这个效率和他们的过滤器技术要求联系起来。

规定效率的第二个困难是，长期凝聚效率必然不是和初始拦阻效率相同。有很多这种凝聚式过滤器其初始效率很高而长期凝聚效率却较差，由于没有工业上公认的鉴定长期凝聚效率的试验方法，所以用户不能引证任何性能规定范围来保证预期的结果。

对用户来说，解决这个困难的一种方法是由用户知道的空气纯度。例如“空气含油重量不得超过1ppm”。这样是行的，但它要求用户知道多少杂质是允许的，同时也需要有一种用户和供应者一致同意的方法来测定空气中杂质的含量。

最近麻萨诸塞州列克星顿市波兹有限公司和宾夕法尼亚洲匹兹堡市国立Draeger 提出了两种比较简单的测定空气中含油量的试验方法。无疑比起规定拦阻效率的方法来说它是现今保证所需过滤器性能的一种较好方法。最终，获得所预想的过滤特性的最好方法是选择一个可靠的供货商，定性地告诉他，过滤器用于何处（用于仪表空气、保护干燥剂式干燥器等），然后要求供货商对过滤器的性能认真负责。这样，用户会得到它真正需要的而不要去费力寻找的过滤器。