使用工业过滤器和分离器优化设备性能

介绍:

工业过滤器是许多制造流程和应用的关键系统组件。 对于在其设施内操作真空泵、鼓风机、压缩机、风扇和其他气动设备的公司来说，使用适当的过滤来保护设备至关重要。

空气过滤过程的历史可以追溯到几个世纪以前。用于净化空气的过滤器的早期例子之一是 17 世纪瘟疫医生所穿的瘟疫医生服装的鸟嘴面具。

当时的理论是呼吸腐烂的空气会导致感染。 因此，瘟疫医生会用草药和其他物品填充喙来掩盖气味。 该口罩的延伸外壳内填充有植物材料和其他纤维，可作为粗过滤器保护佩戴者。

腐臭空气理论认为，当人咳嗽或打喷嚏时，瘟疫就会通过空气传播。 事实证明，瘟疫医生已经发现了一些问题，因为肺鼠疫是通过空气传播的。 也许鸟喙口罩提供了足够的过滤保护，使瘟疫医生不被感染。

从 19 世纪开始，随着技术的进步，人们意识到压缩空气在采矿应用和其他工业过程中为动力工具提供的巨大潜力。

快进到今天：空气端技术已经发展并且旋转部件的内部公差更加严格。 过滤的主要用途之一是保护设备免受有害颗粒的吸入，这对于最佳设备性能和寿命是必要的。

在过去的五十年里，这种需求推动了工业过滤的重大进步。 新的空气过滤介质技术和材料制造方法允许实现高效过滤设计，有助于在最恶劣的操作条件下优化设备性能。

在本文中，我们将解答有关工业过滤的一些最常见的问题，包括工业过滤器的工作原理、过滤器有哪些不同类型以及如何为特定应用选择合适的过滤器。

什么是工业过滤器？为什么需要过滤器？

简单来说，工业过滤器是一种从气流中去除颗粒的装置。 这是通过专门的外壳和过滤元件完成的。 外壳通常由金属或塑料制成，并提供多种连接尺寸和样式。

过滤元件通常由以下材料制成:

• 聚酯滤料
• 纸质滤纸
• 泡沫滤料
• 玻璃纤维过滤介质
• 金属网过滤材料
• 其他适用多孔介质

过滤元件还可以包含活性炭、活性氧化铝和分子筛等净化吸附材料。

过滤系统需要气流来将颗粒物移动通过过滤器外壳和元件。 气流来源可以包括真空泵、鼓风机、风扇、压缩机、发动机或涡轮机。 颗粒被捕获并储存以便在元素内安全移除。 许多外壳都有容纳部分，可以容纳大量粉末、液体和其他捕获的材料。

过滤器用于众多工业应用，特别是制造业。 以下是工业过滤器的一些最常见的用途：

保护设备免遭摄入有害污染物

工业过滤系统的核心目的之一是保护制造设备。 制造过程中经常会释放出颗粒，这些颗粒会积聚在机器内。 随着时间的推移，这可能会堵塞通风口或齿轮。 反过来，这可能会导致机器过热或损坏。

工业过滤器用于捕获空气中的颗粒、气溶胶和蒸汽，以便可以安全地清除它们而不会损坏任何设备。 从而延长了机器的使用寿命。

去除污染物以净化空气和气流

可能还需要从空气或气体中过滤掉空气中的颗粒以确保纯度。 这有助于去除灰尘颗粒或粉末状物质等细小污染物。 这对于增材制造、垃圾填埋气收集和塑料生产等制造应用通常至关重要。

保护工作环境

制造过程中的排放可能会给工作场所带来安全隐患。 例如，油雾可能凝结在地板上，造成地板打滑。 灰尘还可能堆积在设备上，使得工作场所显得不太卫生。

工业过滤系统有助于消除从制造设备中逸出的颗粒物，从而提供更安全、更清洁的工作场所。

从气流中分离和隔离所需的产品

专门的工业过滤系统可用于从气流中去除、分离和隔离特定元素。 这在制药或化学生产中很重要，因为需要提取某些产品。 在这种情况下，通常需要专门的工业过滤系统来隔离特定的流体、固体或蒸汽。

空气和气体的过滤过程

工业过滤的定义是利用流经渗透性或多孔介质的流动从流体、气体或气流中去除悬浮颗粒的过程。 为了实现通过介质的流动，需要压力差来推动或拉动空气通过介质。

在评估空气/气体和工业过滤应用的要求时，需要考虑几个因素：

过滤介质

气体和空气过滤需要过滤器内有可渗透或多孔的介质。 该介质必须具有开口以允许一致的流动，同时限制可通过过滤器的颗粒数量。

根据应用和目的，使用多种类型的过滤介质。 一般来说，大多数工业过滤器都是由纸质或聚酯滤料制成的。 使用这些材料是因为它们具有商业可用性并且与一般应用具有广泛的兼容性。

其他过滤介质包括：

• 高效 HEPA 和 ULPA
• 油雾聚结
• 化学吸附，例如活性炭
• 特殊介质，如高温 Nomex®、符合 FDA 标准的食品级材料以及耐化学腐蚀的聚丙烯

微米尺寸

工业过滤器的测量单位是微米。 颗粒的测量单位为微米 (μm)，长度为 0.00004 英寸。 因此，微米等级较小的过滤器可以过滤掉较小的颗粒。 例如，2 微米等级的过滤器可以去除比 5 微米等级的过滤器更小的颗粒。

某些细菌、病毒和烟雾等颗粒极小，而灰尘通常较大。 可以使用专门的过滤器根据污染物的大小过滤掉特定类型的污染物。

效率

过滤水平以效率等级的百分比来表示。 该等级表明过滤器从气流中去除特定大小颗粒的能力。 它与微米等级一起表示，例如“10 微米时去除效率等级为 95%”。

5 微米的效率等级为 99%，适用于大多数工业应用。 许多行业需要更细的颗粒，并规定 HEPA 效率等级在 0.3 微米或更高时达到 99.97%。 一般来说，高质量过滤器的效率等级为 99% 或更高。

过滤器的粉尘负荷

粉尘负荷是过滤器随着时间的推移捕获污染物的过程。 尘埃负荷率是衡量过滤器在效率降低之前可以捕获多少特定污染物（例如灰尘或其他颗粒物）的标准。

粉尘负荷取决于许多因素，例如任何给定时间气体/空气流中的颗粒数量和过滤元件的有效表面。 当这些颗粒在过滤器内积聚时，它们会损害其有效性。 随着元件两端的压差上升，这也可能对设备性能产生负面影响。

对于特定安装，注意过滤器随时间的粉尘负荷特性非常重要。 通过记录过滤器的安装日期和更换日期，可以确定安装的过滤器的预期寿命并 制定维护计划。

压差

压差表示气流穿过过滤介质或过滤系统的不同组件的阻力。 这是过滤介质上游侧与下游侧的压力差。

过滤机制

空气过滤遏制装置的清除涉及多种机制。 最常见的工业过滤机制概述如下。

嵌塞

冲击过滤（也称为惯性冲击）依靠气流中粒子的动量偏离气流路径并冲击过滤介质。 颗粒的速度和惯性使其沿连续的方向行进，直到撞击过滤介质。 撞击通常对尺寸大于 1 微米的较重颗粒有效。

拦截

拦截过滤是依靠介质拦截气流中不偏离气流路径的颗粒物。 过滤介质中的纤维将“捕获”颗粒，使它们无法穿过过滤器。 通常情况下，粒径大于 0.1 微米的颗粒会被拦截。

扩散

在扩散过程中，污染物的运动是随机的——也称为布朗运动。 由于它不遵循气流的直线模式，这使得捕获变得更加困难。 因此，需要更高浓度的纤维来创造更多的表面积以供颗粒物附着在其上。 扩散通常对小于 0.1 微米的颗粒尺寸和较低的气流速度有效。

Solberg 的工业过滤器采用撞击和拦截的方法，去除 1 微米或更大的污染物。 但是，也存在特殊过滤产品，例如 HEPA 和 ULPA 过滤器，其额定过滤精度为 0.3 至 0.1 微米。

工业过滤器的类型及其解决的问题

许多类型的工业过滤器都是为特定应用、设备和目的而设计的。 根据过滤器所需的孔径，采用不同的介质（如纸、聚酯或玻璃纤维）制成不同的设计。

需要考虑的其他重要标准是流速和压降。 任何流体进入过滤系统时，其流压都会下降。 过滤器孔径越小，限制性越强，产生的压力就越大，从而限制空气或气体的流动。

每种类型的过滤器都是为工业过程中的特定用途而设计的。 例如，有些用于真空泵系统的入口处，以保护泵免受释放有害颗粒的过程的影响。 它们用于真空泵系统中的在线过滤，通过过滤磨料或损坏颗粒来保护设备。 有些用于真空泵的排气侧，以过滤排出的空气，然后再将其排放到大气中。

让我们讨论一下八种常见的过滤器类型以及它们可能包含的各种应用功能：

1. 微粒过滤器

什么是微粒过滤器？

颗粒去除过滤器使用不同的过滤介质来捕获特定微米大小的污染物。 有些甚至可以设计用于细菌过滤，有些则可以设计用于化学吸附。

颗粒物是指在某些过程中进入空气或气流的小颗粒。 例如，在制药过程中，混合成分或气动输送过程中可能会产生灰尘，并积聚在气流中。 必须将其除去，以免污染产品或在设备内积聚。

微粒过滤器解决的问题

颗粒去除过滤有助于将磨料颗粒排除在设备之外，同时保持润滑油和密封油的清洁。 在这两种情况下，过滤器都有助于延长设备的使用寿命并提高生产效率。 在其他情况下，例如粉末包装和装载，过滤器用作通气装置，以允许置换的空气从正在填充的容器中排出。

当空气排出时，气流中的任何灰尘颗粒都会被捕获，从而使洁净空气逸出到周围区域。 颗粒过滤有助于保护设备内部组件和外部环境清洁，不受灰尘等污染物的影响。

微粒过滤器的常见应用和设备

颗粒去除过滤器通常用于以下应用：

2. 液体去除

什么是液体去除过滤器和分离器？

液体去除过滤器和分离器，有时也称为液体分离罐或冷凝阱，有助于从工艺气流中去除液块、浆液、液滴和雾状液体。 液体去除分离器可以保护真空和压力应用中的设备。 一些液体过滤器具有透明外壳，方便目视检查，并具有额外的安全功能，可在灾难情况下自动排水或阻止气流进入设备。

液体去除过滤器解决的问题

液体去除过滤器和分离器可捕获气流中的液体，并防止潜在危险或受污染的液体进入设备并造成损坏。 由于液体不可压缩，因此当液体被吸入体内时会对真空泵和压缩机的内部造成极大损坏。

在许多湿度和空气饱和度较高的应用中，例如食品加工和沼气生产，液体会在管道中凝结并沿着气流方向迁移到设备。 液体去除系统捕获并保留液体，直到可以安全去除为止。

液体去除过滤器的常见应用和设备

液体去除和雾过滤器通常用于真空工艺，包括以下应用：

3. 蒸汽冷凝系统和液氮捕集器

什么是蒸汽冷凝过滤器？

蒸汽冷凝过滤器和分离系统利用温差将气流中的蒸汽冷凝成液体，然后将其收集起来。 这些冷凝器可以使用冷冻水、乙二醇或液氮阱来实现所需的温差。 一旦凝结并收集起来，液体就可以通过手动或自动排水系统安全地排出。

蒸汽冷凝过滤器解决的问题

蒸汽冷凝过滤器和分离器可防止有害蒸汽进入设备、降解油或损坏内部组件。 在真空条件下，一些溶剂在相对较低的温度下蒸发，需要大幅降低温度才能凝结。

低温与蒸汽冷凝外壳内的足够表面积相结合，将蒸汽转化为液体，可以在被设备吸入之前轻松捕获和去除。 去除蒸汽可以显著减少更换机油和维修的需要。

蒸汽冷凝过滤器的常见应用

蒸汽冷凝过滤器通常用于以下应用：

4. 油雾排气过滤器

什么是油雾排气过滤器？

油封真空泵在运转时会排出空气和油雾混合物。 油雾排气过滤器也称为油雾过滤器、油雾消除器或油雾分离器，可捕获这些气溶胶，将雾聚结成更大的液滴，以便油可在润滑系统中重复使用。

油雾排气过滤器解决的问题

油雾过滤器可捕获排出的真空泵油，并允许用户重复使用收集的油，从而最大限度地减少浪费。 空气/油排出物有时被称为“烟雾”，因为其离开真空泵时呈白色或灰色的云状。

油雾消除过滤器也有助于维持清洁和安全的工作环境。 防止油排放到工作区域可最大限度地减少油积聚在地板和设备表面的可能性。

在某些情况下，油雾过滤器也有助于去除异味。 对于重气味应用，在聚结空气/油分离器后添加专门的碳过滤器，以捕获引起气味的残留蒸汽。

油雾过滤器的常见应用

油雾过滤器经常用于以下用途：

5. 化学吸附过滤器

什么是化学吸附过滤器？

化学吸附过滤器可以捕获气流中的特定蒸气和微量雾气。 活性炭、活性氧化铝和分子筛等特种介质是常见的吸附介质。

化学吸附过滤器解决的问题

化学吸附过滤器用于收集真空泵进气侧和排气侧的挥发性有机化合物 (VOC) 和其他蒸气或雾气。 这些过滤器可用于捕获工艺过程中的残留蒸汽，并且当放置在油雾聚结过滤器之后时，可作为抛光过滤器提供气味控制优势。

化学吸附过滤器的常见应用

化学吸附过滤器通常用于以下应用：

6. 医用真空过滤器

什么是医用真空过滤器？

医用真空细菌过滤器专为在医疗、牙科和实验室环境中部署而设计。 细菌污染物可能非常小，因此这些细菌过滤器被设计用于过滤掉小至 0.122 微米的颗粒。 这些过滤器用于真空服务，采用褶皱过滤器设计来增加元件的表面积。

医用真空过滤器解决的问题

医疗真空应用具有严格的过滤规格，如 ISO 7396-1:2016、NFPA 99:2018 和 HTM 2022 等标准中所述。 标准通常规定 HEPA 甚至 ULPA 级过滤，并且必须满足 H14 或 ISO 45H 效率要求。 医用真空细菌过滤器的设计符合医疗、牙科和实验室过滤标准的严格要求。

医用真空过滤器的常见应用

细菌过滤器经常用于医疗和科学应用，例如：

7. 液压和变速箱通气装置

什么是液压通气过滤器？

液压通气过滤器（也称为变速箱通气器）提供双向通风，以过滤空气中的灰尘等污染物，防止它们进入液压油箱。 这些通气器还可以防止液压油和雾气从液压油箱或变速箱中流出。

液压过滤器解决的问题

液压和变速箱通气器可保护液压油和润滑油免受恶劣环境的影响，因为灰尘和其他污染物可能会降低油质。 通气器安装在从制造业到发电业等各个行业的液压油箱、润滑油箱和变速箱上。 通气过滤器还可以降低空气进出油箱、储液器或变速箱时产生的噪音。

液压通气过滤器的常见应用

液压通气器和齿轮箱通气器通常用于以下应用：

8. 曲轴箱通风系统

什么是曲轴箱通风系统 (CCV)？

曲轴箱通风系统或CCV过滤器是空气/油分离器，有助于防止由吹气引起的有害油雾排放物从发动机曲轴箱中逸出。 一些曲轴箱通风系统在连接到真空源并配备调节阀时也会调节曲轴箱压力。

曲轴箱通风系统解决的问题

曲轴箱通风过滤器将去除吹气产生的油雾并容纳聚结的油以供再利用或处理。 在封闭的曲轴箱情况下，曲轴箱通风过滤器可保护涡轮增压器和中冷器等发动机部件免受吹漏排放和油雾的影响。 过多的漏气排放会积聚在工作部件中，导致效率降低，并最终导致发动机部件的机械故障。

在开放式曲轴箱的情况下，油雾排放不会被排放到发动机室内，或者如果排放到室外，则会远离冷凝油可能积聚的墙壁和其他表面。 在这两种情况下，曲轴箱通风系统都可以连接到真空源，例如发动机涡轮增压器或外部鼓风机。 使用真空来防止曲轴箱内严重的过压，从而避免造成密封泄漏。

曲轴箱通风系统的常见应用

曲轴箱通风过滤器用于发动机和发电机系统，例如：

许多过滤系统都配有特定的功能部件。 有些可以作为可定制的解决方案添加，而其他的则将成为标准，具体取决于应用程序。

9. 多级液体分离器分离罐

什么是液体分离器？

液体分离器，通常称为液体去除系统或液体分离罐，在线放置在真空泵之前。 它们的设计目的是捕获从工艺过程中迁移的液体或在真空系统管道中凝结的液体，防止它们进入泵。 这些液体去除系统采用多个阶段，包括挡板和排出部分。 可以添加除雾垫和微粒过滤器来去除工艺气流中存在的其他污染物。

液体分离器解决的问题

液体分离罐从工艺气流中分离并收集液体，以保护真空泵免受有害污染物的侵害。 液体去除过滤器和分离器可捕获并收集气流中的液体。 水、溶剂、油、切削液和泥浆会降低真空泵油的质量，如果误食会导致内部组件损坏。

这些液体去除系统具有很强的容纳能力，并且可以安装自动排水系统。 自动排水系统可最大限度地减少工艺中断，并在工艺过程中含有大量液体时提供额外的保护。

液体分离器的常见应用

分离罐系统用于防止真空系统中不必要的液体和水分污染，例如：

10. 聚结过滤元件

什么是聚结过滤元件？

聚结过滤元件是一种专用过滤器，用于捕获压缩空气、真空排放、曲轴箱通风和其他设备产生必须从气流中去除的雾气的应用中的油雾。 这些元件主要用于空气/油分离，但也可以捕获其他液体雾，如水、溶剂和其他化合物。

这些过滤器使用专门设计用于捕获细小气溶胶的介质来收集聚结的油、水滴和其他污染物。 细小的雾颗粒聚结成较大的液滴，并在重力的作用下穿过不同的介质层。

聚结过滤元件能解决哪些问题？

聚结过滤元件充当空气/油分离器，并从气流中去除亚微米油雾颗粒，防止油雾排放到工作环境中。 这些聚结过滤元件可防止油雾在压缩空气应用中污染工艺或成品。

聚结滤芯的常见应用

聚结元件通常与过滤器一起用于以下应用：

11. 可更换滤芯

什么是可更换滤芯？

可更换过滤元件，有时也称为过滤筒，可插入过滤器外壳或滤罐中，使过滤系统可快速、轻松地进行维护。 根据要去除的污染物类型，过滤元件由不同的过滤介质构成。 过滤元件会随着时间的推移而堵塞，并且由于颗粒物在介质上或介质内聚集而变得不那么有效。

过滤器滤芯有多种设计和材料，取决于应用和去除效率等级。 最常见的一些介质是聚酯和纸张。 过滤元件和滤芯可以包裹以进行深度过滤，或打褶以最大限度增加表面过滤的表面积。

当固定在过滤器外壳中时，过滤元件必须在开口端具有气密密封，以引导气流通过过滤介质。 根据过滤器外壳的不同，元件可能具有软模制端盖、带垫圈的硬化端盖配置或组合。

可更换过滤元件能解决什么问题？

过滤元件旨在提供多功能性并简化过滤系统的维护。 过滤元件旨在提供多功能性并简化过滤系统的维护。

可更换滤芯的常见应用

滤芯几乎可以用于任何工业过滤应用，通常用于：

结论

工业过滤对于众多行业的高效运营至关重要。 在选择和确定工业过滤器和元件的尺寸时，重要的是要了解所有变量和复杂性如何相互作用，以确定哪种设计适合特定应用。 聘请过滤专家协助选择过程可以帮助确保过滤安装成功。

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