空气压缩机过滤器、排水、空气干燥机的保养

⚙保养与点检

• 清扫吸气过滤器，并在规定时间更换吸气过滤器（空气过滤器）

  用刷子或压缩空气清扫，堵塞严重时更换。螺杆式每 6 个月清扫、每 1 年更换（ANEST IWATA）

  堵塞后吸气压力下降，压缩比变大，浪费电力（J-Net21）。也会成为机体、排气温度上升和排气量下降的原因 日本产业机械工业会的资料中，有照片所示的堵塞状态下空气量约减少 4 % 的例子^[1][2][3][4]

• 定期更换分离器滤芯油分离器滤芯

  每 2 年（8,000 小时）更换（ANEST IWATA 的示例）

  堵塞或劣化后油的分离能力下降，压缩空气中的油分增多，油的消耗增加（ANEST IWATA）。堵塞是加载时安全阀喷气的原因之一（阿特拉斯·科普柯）。积存碳化物时还有起火的危险（日本产业机械工业会）^[1][5][4]

• 定期更换油过滤器油过滤器

  每 2 年（8,000 小时）更换（ANEST IWATA 的示例）

  保持油的清洁，维持密封、冷却性能。油脏了会导致电力浪费和温度异常停机^[1][5]

• 每天确认自动排水器的排水，并定期拆解、清扫（更换）自动排水器（疏水器）

  每天检查是否有冷凝水排出、是否漏气。每 1 个月拆解、清洗（ANEST IWATA 往复式附带干燥机的示例）。螺杆式内置干燥机的自动排水疏水器每年更换（ANEST IWATA LRS 的示例）

  堵塞后冷凝水排不出去，二次侧的空气中会混入水。排水管堵塞或浮球阀故障都是原因（阿特拉斯·科普柯） 日本产业机械工业会将自动排水器的拆解、清扫列为干燥机的点检项目^[5][6][1][4]

• 含油的冷凝水不能直接排放冷凝水（冷凝液）的处理

  用冷凝水处理装置分离出油，或委托产业废弃物处理企业处理

  喷油式压缩机的冷凝水中含有油。ANEST IWATA 给出的油分排放标准是 5 mg/L 以下，并建议因各都道府县标准不同，请向所在市区町村的公害负责窗口确认 日本产业机械工业会的设置宣传册也将《水质污染防治法》列为相关法令^[7][8]

• 为保持压力露点，管理进气温度、环境温度、处理量和冷媒冷冻式空气干燥机

  检查干燥机入口空气的温度、设置场所的温度、处理风量是否在规格范围内。清扫冷凝器的散热片。冷媒的压力、泄漏请专业企业检查

  压力露点上升后，二次侧会结露。原因有进气温度、环境温度高，进气压力低，超出容量，冷媒不足等（阿特拉斯·科普柯） 不得在冷冻式干燥机的排气口接进气管道强制排气。过冷会使干燥机内的冷凝水结冰而损坏（ANEST IWATA）^[7][4][9][5]

• 检查罐内外的锈蚀、减薄，不得改造储气罐（第二种压力容器）

  每天排放冷凝水。每年至少 1 次清扫容器的内外表面，并进行定期自主检查。保管好第二种压力容器明细书（原件）

  锈蚀造成的减薄和针孔，有漏气、破损、爆裂等重大事故的危险（日本产业机械工业会） 受监管的容器禁止改造，主要构成部件原则上也不能更换（可以用相同材质、尺寸更换垫圈等易损件）。明细书自检定日起超过 2 年就不能补发，丢失后就无法使用、转让（ANEST IWATA）。有案例是未经强度计算、用树脂管自制的储气罐在 3 周内爆裂（厚生劳动省）^{[5][10][11][12]}

• 确认安全阀的设定和动作，不得拆下或调高设定安全阀

  调整为在最高使用压力以下动作。有 2 个以上时，可以让 1 个在最高使用压力以下动作，其余的在最高使用压力增加 3 % 以下动作（锅炉则 第 86 条）。在接近最高压力时拉动阀杆，确认其喷气（明治机械制作所）

  有案例是：把漏气的安全阀拆下，用堵头封住，另 1 个也因维护不良而不起作用，压力调节装置又坏了，结果储气罐爆裂（厚生劳动省）。安全阀卡死导致容器爆裂的例子很多 小型往复式空气压缩机的标准 JIS B 8342（额定输出 11 kW 以下的单作用风冷 1 级、2 级）中，也有附带储气罐的安全阀性能的条目（标准的目录）^{[11][13][14][15]}

• 确认压力表的误差，防止其冻结和高温压力表

  把罐内压力降到零时，确认指针是否指零（明治机械制作所）。在最高使用压力的位置做醒目的标记

  锅炉则第 87 条要求采取措施，使压力表内部不冻结、不超过 80 ℃，并标示出最高使用压力的位置 ANEST IWATA 建议使用最大刻度为最高使用压力 1.5～3 倍的压力表^[11][10][13]

• 按所需空气品质选择过滤器，从粗到细依次连接，并更换滤芯管路过滤器（过滤顺序与滤芯更换）

  确认所用设备要求的洁净等级（JIS B 8392-1、ISO 8573-1），按管路过滤器（3 µm）→亚微米过滤器（0.3 µm）→微雾过滤器（0.01 µm）这样从粗到细依次安装（ANEST IWATA 的建议示例）

  先装精细过滤器会很快堵塞，造成压力降（ANEST IWATA）。更换管路中油过滤器的滤芯，是可以降低排气压力的措施之一（J-Net21）^[16][3][17]

• 保持管路的压力损失较小，并正确安装切断阀和排水口工厂的压缩空气管路

  包括干燥机在内的总压力损失目标为 0.05 MPa，控制在 0.1 MPa 左右以内。每条管线（系统）装切断阀，选用全开、全关使用的球阀（全通径）或蝶阀（球形截止阀不适合）（J-Net21）。在管路中途设排水口，排水管每台机器单独设置（日本产业机械工业会）

  管路的压力损失与口径的 5 次方成反比（J-Net21）。管路内部的脏污和锈蚀也会增加压力损失，因此要定期检查、清扫（ANEST IWATA） 压缩机出口的止回阀要注意位置。它会造成异常高压，以及加载、卸载的频繁切换（日本产业机械工业会）^[3][8][18]

• 确保所需的通风量，并防止排气回流到进气口压缩机房的通风

  进气从建筑下部，排气从对面墙的上部。排气管道每台压缩机单独设置（不要合并）。通风量的参考值见计算项目

  室温上升后性能、寿命下降，会造成故障（日本产业机械工业会、ANEST IWATA）。冷却空气不足或回流是排气温度上升的原因（阿特拉斯·科普柯）^[8][9][4]

• 检查电磁开关的触点、接线松动、柜内灰尘和接地电气部件、接线

  检查电磁开关触点是否粗糙、端子是否松动。清除柜内的粉尘。确认漏电断路器和接地（D 种接地）

  触点粗糙、破损可能造成熔焊或起火。电气部件积灰会导致误动作或起火事故（日本产业机械工业会） 电源要有足够的容量，瞬时电压下降控制在 −10 % 以内。变频机要注意高次谐波噪声，电源线与信号线要分开（日本产业机械工业会）。电气工程由电气工程师等有资质的人员进行^[5][8][13]

▦螺杆压缩机的部件更换周期（ANEST IWATA LRS-220BD，以年运行 4,000 小时为基准）

更换基准与保修期不同。运行时间超过基准时按时间，环境恶劣时要提前保养。安全阀、冷却风扇电机、压缩机电机（绝缘电阻、SPM）、后冷却器、油冷却器是除更换部件以外需要点检的部件^[1]（单一资料·仅供参考）

▦喷油式往复压缩机（成套型）的点检保养参考（ANEST IWATA CLP37EF-8.5(D)，以年运行 2,500 小时为基准）

如果一年 200 天连续运行 24 小时，则在表中时间的一半时进行（ANEST IWATA）。以年数和运行时间中先到者为准。其中一部分内容需委托经销商、制造商^[6]（单一资料·仅供参考）

▦压缩空气的洁净等级（JIS B 8392-1:2012 ＝ ISO 8573-1:2010）

等级按［固体颗粒：水分：油］的顺序书写。例：［3:6:4］。数值依据 ANEST IWATA 公开的等级表（该表中等级 7～9 的压力露点、油为空白）。冷冻式干燥机的出口（压力露点 10 ℃以下）相当于水分等级 6（ANEST IWATA 的建议示例）^[16][17]

÷漏气率的求法，以及消除泄漏时的节能估算（J-Net21）

1. 关闭管路末端（用气设备）的全部阀门后运行压缩机
2. 测量压力从使用范围的下限 P2 升到上限 P1 的时间 t1
3. 在规定压力下停机后，测量因泄漏使压力从上限 P1 降到下限 P2 的时间 t2
4. 漏气率 Lp（%）＝ t1 ÷（t1 ＋ t2）× 100（泄漏量占压缩机排气量的比例）

漏气率

Lp（%）＝ t1 ／（t1 ＋ t2）× 100

推导方法

设管路的内容积为 V，则降压过程中的泄漏量 Q ＝ (P1−P2)V ÷ (t2·P0)，升压过程中 (Qc−Q)·t1 ＝ (P1−P2)V ÷ P0。由两式得 Q ÷ Qc ＝ t1 ÷ (t1＋t2)（Qc 为压缩机排气量，P0 为大气压，压力为绝对压力）

削减电量

削减电量（kWh/年）＝ 额定输出（kW）÷ 综合效率 ×（改善前的耗电率 − 改善后的耗电率）× 年运行时间

计算示例：条件

55 kW 变频控制螺杆机，年运行 6,000 小时，平均负载率 70 %，漏气率 8 %，电机效率 94.5 % × 变频器效率 95 % ＝ 综合效率 90 %，电价 20 日元/kWh

计算示例：结果

根据部分负载性能图，负载率 70 % 时耗电 60 %，漏气为零时负载率变为 62 %，耗电 53 %。55 ÷ 0.90 ×（0.60 − 0.53）× 6,000 ≒ 25,700 kWh/年，约 51 万日元/年

耗电率因机型的部分负载性能而异（J-Net21 的图对比了变频机、进气节流机和加载卸载机）。据制造商调查，工厂压缩空气有 10～20 % 在泄漏^[19]（单一资料·仅供参考）

÷降低排气压力时动力的减少（理论绝热功率）

1. 将吸气压力 Ps 和排气压力 Pd 用绝对压力（MPa-abs）表示（表压 ＋ 0.1013）
2. 分别按降低前和降低后的 Pd 计算理论绝热功率 Lad（空气的比热比 k ＝ 1.4，级数 m）
3. 功率降低率 ＝ 1 − Lad（后）÷ Lad（前）
4. 泄漏量与压力成正比，因此还要加上泄漏的减少量（漏气率 × 压力降低幅度 ÷ 原压力）

理论绝热功率

Lad（kW）＝ m·k ／（k−1）× Ps·Qs ／ 0.06 × {（Pd ／ Ps）^((k−1)／(m·k)) − 1}　［Qs：换算为吸气状态的排气量 m³/min］

泄漏的减少

泄漏减少率 ＝ 压力降低幅度 ÷ 原绝对压力。节能量 ＝ 该减少率 × 漏气率

计算示例：条件

将排气压力从 0.8 MPa-abs 降到 0.7 MPa-abs。1 级，吸气 0.1013 MPa-abs，漏气率 20 %

计算示例：结果

理论功率约减少 8 %。泄漏减少 0.1 ÷ 0.8 ＝ 12.5 %，12.5 × 0.2 ＝ 2.5 %。合计约 10 %（J-Net21）

阿特拉斯·科普柯的常见问题称“压力每降低 0.1 MPa，一般可节能 6～7 %”，比 J-Net21 的理论值（约 8 %）小。实际效果因机型和控制方式而异。气缸等的使用压力在 0.4 MPa 左右，再加上管路损失的压力就是所需的排气压力（J-Net21）。节能中心也把降低消耗量、减少泄漏、降低压力列为气动系统节能的支柱^[3][20][21]

÷冷凝水量的估算（ANEST IWATA 的计算方法）

1. 吸入空气的水分量（g/m³）＝ 吸气温度下的饱和水蒸气量 × 相对湿度
2. 把压缩、冷却后空气所能含有的水分量换算为大气压下的值：该温度（储气罐表面温度，或干燥机的压力露点）下的饱和水蒸气量 ÷ {（表压 ＋ 0.1013）÷ 0.1013}
3. 冷凝水量（L/h）＝ 排气量（m³/min）× 运行率 × 60 ×（1 的值 − 2 的值）÷ 1000

冷凝水量

冷凝水量（L/h）＝ 排气量 × 运行率 × 60 ×（吸入空气的水分量 − 压缩空气中残留的水分量）÷ 1000

计算示例：储气罐的例子

吸气 25 ℃、60 %（23.0 × 0.6 ＝ 13.8 g/m³），排气 1.285 m³/min、1.0 MPa，运行率 50 %，罐表面 55 ℃（103.9 g/m³ → 换算为大气压 9.56 g/m³）→ 1.285 × 0.5 × 60 ×（13.8 − 9.56）÷ 1000 ≒ 0.16 L/h，12 小时 × 30 天约 60 L

计算示例：冷冻式干燥机的例子

排气 1.215 m³/min、0.85 MPa，运行率 70 %，压力露点 ＋15 ℃（12.8 g/m³ → 换算为大气压 1.36 g/m³）→ 1.215 × 0.7 × 60 ×（13.8 − 1.36）÷ 1000 ≒ 0.63 L/h，8 小时 × 20 天约 100 L

手动排水阀的话，最好每天排放（ANEST IWATA）^[22][7]（单一资料·仅供参考）

÷压缩机房通风量的参考值

1. 简易公式（日本产业机械工业会）：风冷式 通风量（m³/h）＝ 700 × 压缩机输出（kW），水冷式为 110 × 压缩机输出（kW）。适用于室温上升 5 ℃ 的整体通风
2. 按热量计算的公式（ANEST IWATA）：散热量 Qc（kcal/h）＝ 860 × 电动机输出（kW）
3. 所需通风量（m³/min）＝ Qc ÷（空气比重量 1.2 kg/m³ × 允许温升 Δt ℃ × 定压比热 0.24 kcal/(kg·℃) × 60）

简易公式

风冷：700 × kW（m³/h），水冷：110 × kW（m³/h）

按热量计算

通风量（m³/min）＝ 860 × kW ÷（1.2 × Δt × 0.24 × 60）

计算示例：条件

风冷 3.7 kW，室温上升 5 ℃

计算示例：结果

按热量计算的公式：860 × 3.7 ＝ 3,182 kcal/h，3,182 ÷（1.2 × 5 × 0.24 × 60）≒ 36.8 m³/min（约 2,200 m³/h）。按简易公式为 700 × 3.7 ＝ 2,590 m³/h

简易公式算出的值偏多。选择换气扇容量时还要考虑建筑的静压（如 50 Pa），通风方式和通风量请向各制造商确认（日本产业机械工业会）^[8][9]