如何正確選型冷凍式乾燥機保護加工設備與作業品質？

我們在服務客戶的過程中，經常˙發現在壓縮空氣乾燥過濾排水處理有幾個需要指出的現象, 以避免客戶資訊不對稱選擇到錯誤的機型（或廠商的引導不正確）, 讓壓縮空氣乾燥後仍舊有水氣; 因為壓縮空氣中含有水氣, 對於機器設備的電磁閥短路故障, CAD/CAM車機的主軸鏽蝕, 以及加工時水氣滲入材料造成燒結時裂痕的品質不良都有一定影響。後續我們會以3馬力空壓機（實際排氣量255L/min）與5馬力（實際排氣量425L/min）日本岩田無油渦捲式空氣壓縮機舉例, 讓我們來交流如何針對冷凍式乾燥機選型：

冷凍式乾燥機選型的準則

國際間設計空壓機或乾燥機均有一個基準, 包括大氣溫度以及相對濕度的前提條件; 因為大部分是歐美專業人士操持這些機構, 所以通常以歐洲或美國的環境為考量來制定基準。但是, 在亞洲, 尤其是海島型氣候的台灣, 空壓機房的環境溫度與相對濕度絕對會與國際設計基準的環境條件不同, 所以必須進入以下的修正係數來補正。

環境溫度與入氣溫度補正

如果我們以日本岩田3馬力無油渦捲式空壓機實際排氣量255L/min, 而空壓機排氣溫度通常是環境溫度加上17℃; 夏天時空壓機排氣溫度 (如果直接接到冷凍式乾燥機就是乾燥機的入氣溫度) 約為55℃~60℃。冬天時空壓機排氣溫度 (如果直接接到冷凍式乾燥機就是乾燥機的入氣溫度) 約為27℃~30℃。通常我們會以夏天來作為選型的基準, 因為壓縮空氣品質越乾燥越好; 壓力的操作範圍通常落在65 bar ~ 8.0 bar之間, 我們通常會以7.0 bar為選型的基準。

選用標準型冷凍式乾燥機TRX5D處理風量為600L/min, 環境溫度攝氏40℃, 冷凍式乾燥機入氣溫度55℃, 操作壓力6 bar, 而期望至少壓力露點 (壓縮空氣乾燥程度) 能夠達到15℃ (含)以下, 則選用標準入氣型TRX5D是否足夠? 請參考下列計算 :

600L/min x 溫度補正係數0.5 x 壓力補正係數1.0 = 300L/min (達到上述條件可以處裡的最大風量); 3馬力255L/min使用沒有問題, 5馬力425L/min則將達不到該壓縮空氣乾燥程度。

5馬力無油渦卷式空壓機想要達到上述壓縮空氣乾燥機程度有兩種方法 :

1. 選用高溫入氣型冷凍式乾燥機 : 高溫型的補正係數相對較高 (因為熱交換器與冷媒壓縮機均有放大) 600L/min x 0.87 x 1.0 = 522L/min
2. 先讓空壓機出口接入空氣桶降溫 (夏天通常會降至35~40度C)。600L/min x 0.93 x 1.0 = 558L/min

入氣溫度50℃以下標準型

入氣溫度80℃以下高溫型

雖然選型選對了，但是壓縮空氣經過冷凍式乾燥機後還是含有不少水氣。原因可能是：

1. 乾燥機故障。
2. 廠商乾燥機出入口裝反。
3. 廠商的設計預估大部份客戶的空壓機不會滿載用到100%風量，所以偷工減料（偷銅管或冷媒壓縮機）。
4. 廠商設計錯誤。正確的流程是在入口及出口中間安裝自動排水器（請參考流程圖），實際正確產品的設計如照片在右側有排水器出口。
5. 如果自動排水器設計在出口之後（請參考下圖，設計不恰當的乾燥機），因為物質不滅定律，熱空氣冷卻下來的冷凝水在乾燥機管路內不會消失。冷凝水會隨著乾燥過後的氣流被揚起帶出乾燥機出口，如此前面做的乾燥處理就是白做工了。

冷凍式乾燥機正確的設計應該是在預冷並經過蒸發器低溫乾燥階段後就排水 (請參考系統流程圖), 然後在回溫時出口就應該是乾燥的壓縮空氣, 而不是沒有排水而讓快速流動的壓縮空氣又將水氣帶到出口。

正確的設計應該如下圖, 在出入口中間段就蒐集自動排冷凝水, 如此出口即使有水氣也將是最小量的水氣; 事實上, 我們通常會建議車機或許多設備使用的壓縮空氣在進入機器前都能夠乾燥過濾, 因為防止CAD/CAM主軸單元進水這一問題，主軸兩段採用多種複雜密封結構，不論主軸是在靜止後者做切削運動的情況下，都能夠有效防止切削液的進入，從而確保主軸內部零件壽命。

主軸的前法蘭上設計配有氣幕保護接口。使用時將通過乾燥過濾後的壓縮空氣接入，能有效防止水汽或者粉塵的入侵。如果壓縮空氣不夠乾燥或不夠潔淨，容易造成主軸生鏽、油氣與固態顆粒異物損傷元件部品, 不得不注意!

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