Jak można poprawić jakość sprężonego powietrza?

Jeśli wyśledziłeś wady produktu, zacinające się zawory pneumatyczne lub nieoczekiwane przestoje suszarki w układzie sprężonego powietrza, wiesz już, jak kosztowne może być niewidoczne zanieczyszczenie.

W ciągu naszych 22+ lat pracy ze sprzętem sprężonego powietrza dla klientów międzynarodowych odkryliśmy, że problemy-z jakością powietrza rzadko są spowodowane przez pojedynczy element. Częściej problem zaczyna się od nieprawidłowej-docelowej jakości powietrza, niewystarczającej-obróbki wstępnej, nieodpowiedniej suszarki, nieprawidłowej kolejności filtracji lub systemu dystrybucji, który nie został zaprojektowany zgodnie z wymaganą klasą ISO 8573-1.

Sprężone powietrze opuszczające sprężarkę nie jest automatycznie czyste ani suche. W zależności od technologii sprężarki, warunków otoczenia, powietrza wlotowego, metody chłodzenia i oczyszczania, sprężone powietrze może zawierać wodę, aerozole lub pary oleju oraz cząstki stałe. Zanieczyszczenia te mogą mieć wpływ na elementy pneumatyczne, procesy produkcyjne, jakość produktu i niezawodność sprzętu.

Dobra wiadomość jest taka, że ​​jakość sprężonego powietrza można systematycznie poprawiać. W tym przewodniku omówiono podstawowe przyczyny skażenia, sposoby stosowania normy ISO 8573-1 do zdefiniowania mierzalnego celu jakościowego oraz konkretne etapy oczyszczania - filtracja, suszenie, konserwacja i monitorowanie, które zapewniają niezawodną i możliwą do sprawdzenia czystość powietrza w miejscu użytkowania.

Dlaczego jakość sprężonego powietrza pogarsza się: cztery podstawowe przyczyny

Zrozumienie tego, co dostaje się do organizmu, jest warunkiem wyboru odpowiedniego leczenia.Wilgoć w sprężonym powietrzu, zanieczyszczenie olejem, cząstki stałe i zanieczyszczenie rurociągów wymagają innej technologii oczyszczania - i wszystkie one występują jednocześnie w większości systemów przemysłowych.

Wilgoć i para wodnasą najbardziej uniwersalnym zanieczyszczeniem. Powietrze atmosferyczne zawsze zawiera parę wodną, ​​a kompresja powoduje jej skupienie w mniejszej objętości. Gdy gorące sprężone powietrze ochładza się w dalszej części rurociągu, para ta skrapla się w wodę w stanie ciekłym. Typowa sprężarka przemysłowa pracująca pod ciśnieniem 100 psig może wypuścić ponad 10 galonów ciekłej wody dziennie, w zależności od wilgotności na wlocie i temperatury otoczenia. Woda ta powoduje rdzę, sprzyja rozwojowi drobnoustrojów i pogarsza jakość produktu w każdym zastosowaniu, które wymaga suchego, czystego powietrza.

Zanieczyszczenie olejuwchodzi z dwóch stron. Sprężarki-smarowane olejem wytwarzają aerozole oleju i opary oleju jako naturalny produkt uboczny procesu smarowania - nawet dobrze-konserwowanego oleju przenoszonego przez jednostkę na poziomie od 2 do 25 mg/m3, w zależności od wieku i konstrukcji. Nawet sprężarki „bezolejowe” nie są odporne: powietrze z otoczenia zasysane przez wlot może już zawierać opary oleju pochodzące z pobliskiego ruchu ulicznego, procesów przemysłowych lub innego sprzętu. Po dostaniu się do układu olej pokrywa ściany rurociągów, niszczy uszczelki i zanieczyszcza dalsze produkty.

Cząsteczkipochodzą z trzech źródeł: atmosfery (kurz, pyłki, aerozole przemysłowe), samej sprężarki (cząsteczki zużywające się z wirników, łożysk i filtrów) oraz układu dystrybucji (rdza, zgorzelina rurowa i zanieczyszczenia powstałe podczas prac konserwacyjnych). Rury z żeliwa czarnego i stali ocynkowanej są szczególnie podatne na korozję wewnętrzną, powodując powstawanie cząstek, które w sposób ciągły ponownie wprowadzają zanieczyszczenia, nawet jeśli oczyszczanie wstępne działa prawidłowo.

Zanieczyszczenie rurociągujest źródłem najczęściej pomijanym podczas audytów systemów. Długo-istniejące sieci dystrybucyjne gromadzą warstwy rdzy, osadów ropy i biofilmu na swoich wewnętrznych powierzchniach. Każdy wzrost ciśnienia, każdy spadek prędkości i każda czynność konserwacyjna może usunąć te osady i wprowadzić je do strumienia powietrza. Wybór materiału rury i okresowe czyszczenie są równie ważne, jak sam sprzęt do oczyszczania.

Zdefiniuj swój cel jakościowy: czytanie ISO 8573-1

Przed określeniem jakiegokolwiek sprzętu do oczyszczania potrzebny jest mierzalny cel jakościowy. ISO 8573-1:2010 to międzynarodowa norma, która dokładnie to zapewnia. Klasyfikuje czystość sprężonego powietrza za pomocą trzy-kodu - po jednej cyfrze dla cząstek, wody i oleju – gdzie niższa liczba oznacza wyższą czystość.

Na przykład specyfikacja zapisana jako ISO 8573-1:2010 klasa 2.4.1 oznacza: cząstki klasy 2, wilgoć klasę 4 i olej klasę 1. Każda cyfra jest oceniana i określana niezależnie.

Klasy wilgotności (cyfry 1–6: ciśnieniowy punkt rosy; cyfry 7–9: woda w stanie ciekłym)

⚠️ Typowy błąd transkrypcji: ISO 8573-1 Klasy wilgoci 1–6 są wyrażone jako maksymalny ciśnieniowy punkt rosy (PDP). Wyłączniki klas 7–9 w całości i wyrażone są jako maksymalne stężenie wody w stanie ciekłym w g/m3. Większość opublikowanych tabel błędnie podaje klasy 7–9 jako punkty rosy – tak nie jest.

Aby uzyskać więcej informacji na temat tego, jakciśnieniowy punkt rosydotyczy doboru sprzętu i projektowania systemu, powiązany artykuł szczegółowo omawia mechanikę.

Zajęcia olejowe

Cyfra oleju obejmujetotalny olej- aerozol, ciecz i para łącznie. Filtr koalescencyjny usuwa aerozole i ciekły olej, ale nie jest w stanie usunąć oparów oleju. Osiągnięcie klasy 1 oleju wymaga końcowego etapu adsorpcyjnego (zwykle węgla aktywnego) oprócz filtracji koalescencyjnej.

Ostrzeżenie klasy 0:Klasa 0 to specyfikacja umowna, a nie znormalizowany limit. Dostawca podający „klasę 0” bez określenia progu liczbowego składa oświadczenie marketingowe, a nie techniczne. Zawsze wymagaj określonego limitu stężenia i-raportu z testu strony trzeciej z akredytowanego laboratorium.

Klasy cząstek

W przypadku cząstek klas 1–5 norma obejmuje absolutną podłogę, którą pomija większość publikowanych tabel:nie mogą w ogóle występować żadne cząstki większe niż 5 µm. Dzieje się tak niezależnie od podanych stężeń granicznych dla pasm o mniejszych rozmiarach. Poniższa tabela przedstawia regulowane zakresy rozmiarów.

TheKlasy ISO dotyczące jakości sprężonego powietrzaartykuł zawiera pełny podział klas zanieczyszczeń według-podziału aplikacji z mapowaniem aplikacji-na-klasę.

Krok 1 - Usuń nadmiar wody, zanim dostanie się ona do systemu dystrybucyjnego

Pierwszy etap uzdatniania dotyczy wody w stanie ciekłym i musi nastąpić, zanim powietrze dotrze do suszarki lub filtra. Jakiśchłodnica końcowa- wymiennik ciepła zamontowany na wylocie sprężarki - schładza gorące sprężone powietrze od typowych temperatur na wylocie wynoszących 80–100 stopni do temperatury bliskiej temperaturze otoczenia. Gdy powietrze się ochładza, rozpuszczona para wodna skrapla się w kropelki cieczy.

A separator wody(zwany także separatorem wilgoci) podąża za chłodnicą końcową i usuwa skroploną ciecz, zanim przedostanie się ona do dalszej rury. WedługPodręcznik uzdatniania sprężonego powietrza CAGIodpowiednio dobrana kombinacja chłodnicy końcowej i separatora może usunąć 70–80% całkowitego ładunku wilgoci, zanim zostanie włączona jakakolwiek suszarka.

Działanie:Sprawdź, czy temperatura na wylocie chłodnicy końcowej nie przekracza 10 stopni powyżej temperatury otoczenia. Jeśli temperatura powietrza na wlocie jest wysoka lub warunki otoczenia są wilgotne, przed osuszaczem może być konieczna większa powierzchnia chłodnicy końcowej lub dodatkowa-chłodnica wstępna.

Krok 2 - Wybierz technologię suszenia odpowiadającą docelowemu punktowi rosy

Typ suszarki musi odpowiadać klasie wilgotności ISO 8573-1 wymaganej w miejscu użycia. Wybór niewłaściwej technologii suszenia - powyżej- lub poniżej-specyfikacji – powoduje albo niepotrzebne koszty energii, albo trwałe problemy z jakością.

Osuszacze chłodniczeschłodzić sprężone powietrze do temperatury około 3 stopni za pomocą mechanicznego obwodu chłodniczego, powodując kondensację i odprowadzenie dodatkowej wilgoci. Osiągają klasę wilgotności ISO 8573-1 od 4 do 6 (zakres PDP: od +3 stopnia do +10 stopnia) i zużywają około0,6–0,8 kW na 100 scfmprzepływu znamionowego. Nie wymagają powietrza przedmuchującego, co sprawia, że ​​ich koszty operacyjne są przewidywalne i stosunkowo niskie w przypadku standardowych zastosowań przemysłowych.

Suszarki adsorpcyjne (adsorpcyjne).użyj złoża materiału adsorpcyjnego -, zazwyczaj aktywowanego tlenku glinu lub sita molekularnego -, aby bezpośrednio wychwytywać parę wodną. Osiągają poziomy PDP od -20 do -70 stopni, obejmujące klasy wilgoci od 1 do 3 według ISO 8573-1. Struktura kosztów energii zależy od metody regeneracji:

• Bez ogrzewania (wahania ciśnienia):Wykorzystuje ~15–18% przetworzonego powietrza jako powietrze oczyszczające do regeneracji. Nie jest wymagane zewnętrzne ogrzewanie, ale kara za przedmuch w systemie o wydajności 1000 scfm wynosi około 150–180 scfm utraconej wydajności - znaczącej w skali.
• Regeneracja dmuchawy podgrzewanej:Ogrzewanie zewnętrzne + dmuchawa powietrza otoczenia do regeneracji. Straty podczas oczyszczania spadają do ~0–3%, co znacznie zmniejsza straty związane ze zużyciem powietrza. Preferowany w przypadku większych instalacji, w których priorytetem jest efektywność energetyczna.

Do zastosowań wymagających zarówno kontroli wilgoci, jak i niskiego zużycia energii - farmaceutyka, elektronika, środowiska-o wysokiej wilgotności - akombinowana suszarkapołączenie wstępnego-suszenia w lodówce z etapem osuszania może zapewnić wilgotność klasy 2 lub 3 przy znacznie niższych stratach podczas oczyszczania w porównaniu z samodzielnym, bezciepłym urządzeniem osuszającym.

Bardziej szczegółowe omówienie kryteriów wyboru osuszacza, w tym współczynników korekcyjnych dla temperatury wlotowej, temperatury otoczenia i ciśnienia roboczego, jest dostępne wjak wybrać odpowiedni osuszacz powietrza do swojej sprężarki.

Krok 3 - Zbuduj sekwencję filtracji we właściwej kolejności

Filtry i osuszacze uzupełniają się, a nie są zamienne. Każdy typ filtra jest ukierunkowany na określone zanieczyszczenia na określonym etapie procesu oczyszczania. Umieszczenie filtrów w niewłaściwej kolejności lub pominięcie etapu powoduje powstanie luk, których żadne urządzenie znajdujące się poniżej nie jest w stanie zrekompensować.

Prawidłowa sekwencja filtrów jest zgodna z następującą logiką:

Wstępny filtr koalescencyjny-(przed suszarką):Usuwa aerozole olejowe, drobną mgiełkę cieczy i większe cząsteczki, zanim powietrze dostanie się do suszarki. Olej dostający się do złoża środka suszącego pokrywa go i trwale pogarsza jego zdolność adsorpcyjną. Ochrona osuszacza za pomocą wstępnego-filtra koalescencyjnego o odpowiednich parametrach nie jest opcjonalna w żadnym systemie sprężonego powietrza-zwilżonym olejem.

Dodatkowy filtr cząstek stałych-(za osuszaczem):Podręcznik CAGI zaleca umieszczenie filtra cząstek stałych za osuszaczem powietrza, przed jakimkolwiek działającym sprzętem lub procesem. Suszarki adsorpcyjne wytwarzają drobny pył osuszający w miarę starzenia się złoża; filtr ten wychwytuje drobne cząstki, zanim dotrą do przyrządów pneumatycznych, zaworów i oprzyrządowania. Dostosuj filtr do klasy cząstek wymaganej w danym zastosowaniu.

Filtr adsorpcyjny z węglem aktywnym (końcowy etap polerowania):Wymagane tylko wtedy, gdy konieczne jest usunięcie oparów oleju - szczególnie w celu uzyskania oleju klasy 1 (mniejszej lub równej całkowitej zawartości oleju 0,01 mg/m3). Jak wspomniano powyżej, filtr koalescencyjny usuwa aerozole ciekłego oleju, ale nie wychwytuje par oleju gazowego. Złoże węgla aktywnego adsorbuje węglowodory w fazie-parowej, obniżając całkowitą zawartość oleju do poziomu klasy 1. Ten filtr jest obowiązkowy w zastosowaniach mających kontakt z żywnością, farmaceutykach i elektronice, gdzie wymagane jest oznaczenie-bezolejowe.

Wymień elementy filtra w oparciu o spadek ciśnienia na filtrze, a nie według ustalonego kalendarza. Nowy element w służbie lekkiej-może trwać 12 miesięcy; ten sam element pod dużym obciążeniem olejem może wymagać wymiany za 4–6 miesięcy. Monitoruj manometry spadku ciśnienia i ustal maksymalną dopuszczalną różnicę -, zwykle 1,0–1,5 psid - jako spust wymiany.

Krok 4 - Utrzymuj pociąg leczniczy zgodnie z określonym harmonogramem

Sprzęt do leczenia ulega cichej degradacji. Suszarka chłodnicza z zanieczyszczoną wężownicą skraplacza może nadal działać normalnie, dostarczając sprężone powietrze o 5–8 stopni cieplejsze niż jego znamionowa temperatura na wylocie - na tyle, aby zapewnić dostarczanie wilgoci znacznie powyżej limitu klasy 4 bez wyzwalania żadnego alarmu. Systematyczna konserwacja zapobiega temu.

Codziennie:Sprawdź działanie automatycznego spustu w odbiornikach, suszarkach i separatorach. Zablokowany zawór spustowy jest jedną z głównych przyczyn przedostawania się wody do systemu dystrybucyjnego. Spuść kondensat ze zbiorników odbiorczych ręcznie, jeśli nie zainstalowano automatycznych spustów.

Tygodnik:Sprawdź, czy nie ma wycieków powietrza na złączkach, połączeniach węży i ​​złączach. Każde 100 psi nienaprawionego wycieku w 1-calowej kryzie może spowodować stratę ponad 25 scfm -, a każdy punkt wycieku stwarza również ryzyko przedostania się zanieczyszczeń, jeśli ciśnienie w układzie spadnie podczas wyłączania.

Miesięczny:Zmierz spadek ciśnienia na każdym filtrze i każdej suszarce. Zapisz odczyty. Rosnący spadek ciśnienia wskazuje na obciążony element lub zanieczyszczoną powierzchnię wymiennika ciepła, którym należy się zająć, zanim wymusi pracę przy wyższym ciśnieniu w systemie w celu skompensowania - każde 2 psi dodatkowego ciśnienia wymaga około 1% więcej energii sprężarki.

Rocznie:Sprawdź stan środka osuszającego w osuszaczach adsorpcyjnych. Skuteczność środka osuszającego spada stopniowo w ciągu 3–5 lat w normalnych warunkach i szybciej, jeśli filtracja przed filtrem jest niewystarczająca. Wymień środek osuszający, zanim zacznie przepuszczać wilgoć przy znamionowym natężeniu przepływu.

Po każdej czynności konserwacyjnej - wymianie filtra, serwisie osuszacza lub naprawie sprężarki - przed ponownym uruchomieniem systemu należy ponownie sprawdzić jakość powietrza w końcowym punkcie poboru próbek.

Krok 5 - Monitoruj jakość powietrza w miejscu użytkowania, a nie tylko przy sprężarce

Monitorowanie sprzętu potwierdza, że ​​zespół oczyszczania działa. Monitoring jakości powietrza potwierdza, że ​​samo powietrze spełnia specyfikację obowiązującą w danym zastosowaniu. Są to różne pomiary i oba są potrzebne.

Kluczowe parametry do monitorowania w miejscu użytkowania lub na wylocie suszarki:

• Ciśnieniowy punkt rosy:Skalibrowany czujnik punktu rosy (zazwyczaj za pomocą chłodzonego lustra lub higrometru pojemnościowego) potwierdza, że ​​suszarka dostarcza powietrze z określonym PDP. Pomiar na wylocie suszarki i w krytycznym-punktie odbioru za osuszaczem. Różnice między tymi dwoma pomiarami ujawniają wnikanie wilgoci z nieszczelności lub źle konserwowanych rurociągów.
• Spadek ciśnienia w układzie:Rosnąca różnica między ciśnieniem na wylocie sprężarki a ciśnieniem w miejscu--użytkowania wskazuje na zatkany filtr, awarię osuszacza lub wąskie gardło w sieci dystrybucyjnej.
• Stężenie oleju:W przypadku zastosowań olejowych klasy 1 lub 2 sprawdzić zawartość oleju, stosując metodę testową zgodną z ISO 8573-5 (dla aerozolu olejowego) i ISO 8573-6 (dla oparów oleju). Kwartalne badania punktowe w punktach krytycznych są standardową praktyką w zakładach produkujących żywność, napoje i farmaceutyki.

W Kanadyjskim przewodniku referencyjnym dotyczącym efektywności energetycznej sprężonego powietrza zauważono, że obiekty posiadające udokumentowany program monitorowania jakości powietrza zazwyczaj wykrywają odchylenia w jakości średnio 60 dni wcześniej niż te, które opierają się wyłącznie na zapisach konserwacji sprzętu.

Kompletny pociąg do leczenia w porządku

W większości zastosowań przemysłowych odpowiednio zaprojektowany ciąg oczyszczania przebiega według następującej sekwencji od rozładowania sprężarki do punktu użycia:

1. Chłodnica końcowa- Chłodzi powietrze wylotowe, skrapla wilgoć
2. Separator wody- Usuwa skroploną wodę w stanie ciekłym
3. Wstępny filtr-koalescencyjny- Usuwa aerozole olejowe i pozostałą mgłę cieczy przed suszarką
4. Suszarka chłodnicza lub osuszająca- Zmniejsza wilgotność do wymaganego PDP (klasa 4–6: w lodówce; klasa 1–3: środek osuszający)
5. Suchy wkład filtra cząstek stałych-- Wychwytuje drobne cząstki środka osuszającego, kamień z rur i pozostałości cząstek stałych
6. Filtr z węglem aktywnym (jeśli wymagany jest olej klasy 1)- Usuwa opary oleju do ilości mniejszej lub równej 0,01 mg/m3 całkowitego oleju

Filtr sterylny (jeśli jest wymagany do kontaktu z żywnością, napojami lub farmaceutykami) - Usuwa mikroorganizmy i aerozole bakteryjne

Kluczowe dania na wynos:Jakość sprężonego powietrza w miejscu użycia jest funkcją całego układu uzdatniającego, - nie tylko osuszacza czy samego filtra. Luki na dowolnym etapie rozprzestrzeniają się w dół niezależnie od tego, jak dobrze działają pozostałe etapy. Określ kompletny pociąg zgodnie z klasą ISO 8573-1 wymaganą w najbardziej wymagającym punkcie zastosowania.

Wybór właściwej kombinacji technologii suszenia, etapów filtracji i protokołów konserwacji zależy od natężenia przepływu sprężarki, ciśnienia roboczego, warunków powietrza wlotowego i klas czystości wymaganych przez zastosowania końcowe. Aby uzyskać szczegółowy przegląd interakcji tych zmiennych - lub sprawdzić, czy bieżący zestaw zabiegów jest prawidłowo określony -Leczenie solantemoferuje rozwiązania w zakresie uzdatniania sprężonego powietrza, począwszy od chłodnic końcowych i filtrów precyzyjnych, aż po systemy osuszaczy chłodniczych i osuszających, wraz ze wskazówkami technicznymi dla dystrybutorów obsługujących różnorodne zastosowania przemysłowe.

Porozmawiaj ze specjalistą, aby potwierdzić zgodność swojego systemu z klasą ISO 8573-1 przed kolejnym cyklem konserwacji lub decyzją o zakupie.