压缩空气中含水量问题分析

　　压缩空气品质相关要求有国标GB13277《一般压缩空气质量等级》，对压缩空气中水蒸气含量以压力露点表示，压力露点分为六个等级，其中分别对应压力露点范围：10℃、7℃、3℃、-20℃、-40℃、-70℃。压缩空气的露点，是指在压力不变的情况下，对压缩空气降温，当温度下降到一定值时，压缩空气中会有液态的水析出，这个临界的温度值就是压缩空气的露点。简单来说，就是压缩空气结露的温度点，用来表示压缩空气中的含水量。露点值越高，比如20℃，说明含水量越多；露点值越低，比如-40℃，说明含水量越低。

　　一、压缩机有水原因

　　许多行业对压缩空气的要求是无水，但是空压机经常会出现有水的现象，造成空压机有水的原因有哪些呢？

　　1.因为空气中总是有水的，即所谓湿度，空气被压缩以后就称为过饱和状态，空气中的水析出，成为液态。压缩空气中水分的含量与空气的湿度有关，如机房内的环境过于潮湿，就会使得空气中水含量超出使用标准。

　　2.空压机本身自带的自动排水器堵塞或储气罐的自动排水器堵塞。

　　3.没有安装相应的干燥机或者安装后没有正常工作（干燥设备发生故障，没有及时发现和处理），空压机压缩后的气体没有及时做排放处理，导致排除后仍然含有大量的水分，无法达到正常使用要求。

　　4.后置措施不充分。在对压缩气体质量要求很严格的生产工艺上，一般都会有精密过滤器等设施，对气体进行二次动作，进一步净化，直到达到生产要求。

　　为了保证气体质量满足生产工艺，当空压机出现有水的情况的时候，可以根据上述情况及时排查原因，找出故障所在，采取补救措施。

　　5.客户使用时对空压机不排水。有客户问道，空压机两个月没有放水，会有什么影响？不放水的话，会导致压缩空气中含水量增加，影响气体品质，对后端的用气设备产生影响；油气分离效果变差、油气分离器压差变大，还会引起机件锈蚀。

　　二、压缩空气析水原理

　　空压机工作时机头内部温度非常高，吸入的自然空气中的水分，会在空压机运行过程被阴阳两个转子进行压缩，进行能量转换，空压机运转的电能和机械能被转化成压缩空气热能，造成空气的压力和温度升高。这时吸入自然空气中的水分，会在空压机运行中形成水蒸气，成为过饱和水蒸气状态，随压缩空气一起进入下一个循环中。此时压缩空气中是水和空气混合物，而且压力和温度非常高，达到空压机排气压力指标，通常温度达到70～90℃以上，这个温度远远高于正常环境温度，需要到空压机后冷却器对其进一步冷却降温。当温度将至环境温度以上时，会有大量的水分析出，这时要将压缩空气中水分做第一次放出，需要在压缩空气管路中安装自动排污阀，将空气压缩过程中形成的水分做一次瞬间排放。当然，这次排放的不仅仅是单纯的水，还会有大量的固体粉尘混合物，以及部分油污。随后压缩空气进入储气罐，储气罐不仅可以给压缩空气提供一个缓冲和储气的空间，还可以降压降温。当压缩空气通过储气罐时，高速的气流撞击到储气罐壁使其产生汇流，在储气罐内使温度快速下降，使大量的水蒸气得到液化，形成冷凝水。如果赶上潮湿的天气或者冬季，还会形成更多的冷凝水。因为储气罐是金属材料，如果长期不排放水分，会发生锈蚀情况。储气罐属于压力容器，如被锈蚀可能会发生安全事故，因此必须对储气罐中水分进行排放。

　　三、排放时间和排放方式

　　应按照具体的使用环境和使用工况进行调节，比如空压机吸入空气的含湿度和空压机的出口温度。自动排水装置自动排出管道低处、油水分离器、气罐及各种过滤器底部等处的冷凝水。从安全角度，应安装在不便于人工排污的地方，如高处、低处、狭窄处，并可防止人工排放遗忘而造成压缩空气被冷凝水重新污染。

　　由于压缩空气流动具有方向性，所以自动排水器安装也要有方向性。在安装自动排水阀时，一般按照机器上阀体上面箭头的具体指向安装。出水口千万不要用不抗气流冲击的软管来连接，因为经常发现软管破裂或脱落现象。自动排水器一般是电动的，里面通过电磁阀的启闭排放，安装者要保证电磁阀所需的电压与实际匹配。电压不能太低也不能太高，否则电磁阀的经常性启闭会产生大量无效热量，造成电磁阀磁芯损坏，无法正常启闭，当然水分也无法排出。另外在自动排水阀前端需要安装一个过滤器，将排放的大颗粒物进行过滤，不然使用时间长了，固体物质会堵塞自动排水阀体，造成排水阀无法打开。

　　四、压缩空气含水量测试方法

　　露点的内涵其实就是一个含水量的问题。因此我们可以直接检测含水量，从而通过换算表格，来求得对应的露点温度。比如在GB/T 13277.3-2015压缩空气第三部分：湿度测量方法中，就有一个化学反应检测方法推荐。此方法的介绍是“这种方法是基于直接读取试管中的化学反应结果。其反应是在气流中的水蒸气和试管中的物质之间进行的，反应会导致颜色的变化，其程度与引进试管中的气流中的水蒸气总含量有关。结果由颜色变化的长度或直接由标尺上读出。”

　　常见测试方法：饱和温度差法、电容法、露点法。

　　（1）饱和温度差法。依据空气的饱和温度和实际温度之间的差异来确定含水量。该方法通过将压缩空气放置在一个温度计中，然后测量其温度，就能判断含水量。这个办法要把空气加热到饱和，需要较长的时间，而且结果的准确性取决于该加热过程是否充分。

　　（2）电容法。利用空气的电容来测量含水量，具体来说是将一个电容与压缩空气接触，然后观察电容的电容值，其变化便可以判断空气中的含水量。由于空气的电容值非常小，这个方法的准确性比较低。

　　（3）露点法。该方法首先需要将空气通过一个冷凝器冷却，使水蒸气凝结成液体。然后将冷凝器与一台漏点仪（可以测量空气的水蒸气含量）连接，通过露点的跨度，推知原始空气中水分浓度，此方法可靠又经济，是目前工业上最常用的测量方法。