Problemi s kondenzacijom komprimiranog zraka
Jeste li ikada uočili ili čuli nekoga kako se žali na kondenzaciju komprimiranog zraka ili vodenu paru? Takva vlaga vrlo je česta, no ne bi je trebalo zanemariti i ostaviti bez nadzora. Ona bi mogla oštetiti vašu opremu i ugroziti kvalitetu vašeg krajnjeg proizvoda.
Pogledajmo zašto komprimirani zrak sadrži vlagu i kako je pravilno obraditi kako bi se uklonili potencijalni rizici.
Zašto iz sustava kompresora izlazi voda?
Kondenzacija vode prirodna je pojava i nusproizvod komprimiranja zraka. Količina vode koju kompresor proizvodi uvelike ovisi i stanju ulaza, kvaliteti zraka u okolini i tlaku.
Jednostavnije rečeno, količinu vode koja dolazi iz jedinice određuju temperatura zraka, vlažnost, veličina kompresora i potreban tlak. Ta vlaga utječe na cijeli sustav, uključujući i cijevi. Budući da vruć, vlažan zrak sadrži veći udio vlage od hladnog zraka, unutar kompresora nastaje vodena para.
Pretpostavimo da rotacijski vijčani kompresor zraka od 55 kW (75 ks) radi u prostoriji s temperaturom okoline od 24 °C (75 °F) i relativnom vlažnošću od 75 %. U tim uvjetima dnevno će proizvesti 280 litara (75 galona) vode. To se suzbija postupkom uklanjanja vlage u zračnom sustavu kompresora opisanim u nastavku.
Ta voda može se odvojiti uz pomoć dodatne opreme, u koju se ubrajaju izlazni hladnjaci, odjeljivači kondenzata, rashladni sušači i adsorpcijski sušači.
Kompresor koji radi na nadtlaku od 7 bar(e) zrak komprimira na 7/8 njegove zapremnine. Time se mogućnost zraka da sadrži vodenu paru također smanjuje za 7/8.
Količina ispuštene vode je značajna. To je prikazano u sljedećem primjeru. Kompresor od 100 kW koji uvlači zrak pri 20 °C i 60 % relativne vlažnosti kroz 8 sati proizvodi oko 85 litara vode. Prema tome, količina vode koju treba odvojiti ovisi o području primjene komprimiranog zraka.
Ovi čimbenici određuju koja je kombinacija hladnjaka i sušača prikladna.
Da bismo dodatno objasnili vlažnost komprimiranog zraka, procijenimo temperaturu okoline, brzinu protoka (veličinu kompresora), ulazni tlak, ulaznu temperaturu i rosište pod tlakom (PDP).
Parametri odabira
- Brzina protoka ili veličina kompresora. U primjenama koje zahtijevaju veće brzine protoka (CFM ili l/w) razine udjela nastale vode u sustavu više su.
- Temperatura okoline / udio vlažnosti. Kompresori koji rade na višim okolnim temperaturama i razinama vlažnosti proizvode veću količinu vodene pare u sustavu.
- Temperatura ulaznog zraka. Što je veća temperatura na ulazu kompresora, to je veći udio vode u komprimiranom zraku.
- Tlak. Za razliku od protoka, temperature ili vlažnosti, visoke razine tlaka proizvode niske razine vlage. Na primjer, snažnim pritiskanjem vodom napunjene spužve istisnut ćete vodu.
- Rosište pod tlakom (PDP). Rosište pod tlakom uobičajen je način mjerenja udjela vode u komprimiranom zraku. PDP se odnosi na temperaturu pri kojoj se zrak ili plin zasićen vodom počinje ukapljivati kondenzacijom. PDP je također točka u kojoj zrak više ne može prihvaćati vodenu paru.
Da bi se ostvario minimalan udio vode u komprimiranom zraku potrebna je niža razina PDP-a. To je važno jer uz više vrijednosti PDP-a dolaze i veće količine vodene pare u sustavu. Vrsta i veličina sušača određuje se PDP-om i razinama kondenzacije u komprimiranom zraku.
Parametri odabira u različitim fazama kompresije zraka.
Rosišta pod tlakom potrebna za razrede komprimiranog zraka iso 8573-1
Niže rosište pod tlakom u sustavima za sušenje podrazumijeva više troškove za energiju jer je za uklanjanje vlage potrebno uložiti veći rad. Radi održavanja niskih troškova važno je izbjegavati upotrebu prejakih rješenja za sušenje koje prekoračuju stvarne potrebe. Umjesto toga, da biste održali učinkovitost i kontrolu nad troškovima, odaberite sustav za sušenje u skladu s vašim posebnim zahtjevima.
Sustave za sušenje promatrajte kao motor automobila. Ako ga cijelo vrijeme maksimalno opterećujete, sagorjet ćete više goriva i nagomilat ćete troškove. Na sličan način i nastojanje da ostvarite izuzetno nisko rosište pod tlakom pri sušenju podrazumijeva više račune za električnu energiju. Da biste bili ekonomični, nemojte pretjerivati. Odaberite rješenje za sušenje koje vam savršeno odgovara, poput odgovarajućeg stupnjeva prijenosa za pogon. Na taj način zadržavate učinkovitost i štedite novac.
| RAZRED | VODA | ||||
|---|---|---|---|---|---|
Rosište pare pod tlakom | |||||
| ° C | ° F | ||||
| 0 | - | - | |||
| 1 | ≤ -70 | ≤ -94 | |||
| 2 | ≤ -40 | ≤ -40 | |||
| 3 | ≤ -20 | ≤ -4 | |||
| 4 | ≤ +3 | ≤ +37 | |||
| 5 | ≤ +7 | ≤ +45 | |||
| 6 | ≤ +10 | ≤ +50 | |||
| U tablici su prikazani različiti razredi kompresora zraka i njihova rosišta pod tlakom. | |||||
Mjerenje rosišta pod tlakom i vlage
Kada se provodi ispitivanje komprimiranog zraka, važno je razumjeti koje su različite vrste senzora rosišta dostupne:
- Kapacitivni senzori rosišta: Idealni su za trajni nadzor rosišta u sustavima komprimiranog zraka. Mjere promjene kapaciteta uzrokovane razinama vlage i daju podatke u stvarnom vremenu. To pomaže u održavanju optimalnih uvjeta sušenja i uz primjenu odgovarajućih kontrola sušača može osigurati uštede energije.
Senzor s hlađenim zrcalom (chilled mirror): Ova tehnologija omogućuje najtočnije mjerenje rosišta rashlađivanjem zrcala do pojave kondenzata. Temperatura pri kojoj se to događa je rosište. Međutim, uređaji s hlađenim zrcalom skupi su, zahtijevaju često čišćenje, obučenog rukovatelja i periodičko kalibriranje, stoga su manje prikladni za trajni nadzor.
- Indikator vlage: Povoljan alat koji razine vlage prikazuje promjenom boje. Moguće ga je ugraditi bilo gdje u sustav, niz tok od sušača zraka. Premda daje brzi vizualni prikaz porasta razina vlage, nije točan mjerni alat.
Razumijevanjem ovih alata možete uvelike povećati učinkovitost vašeg postupka ispitivanja komprimiranog zraka.
Kako kondenzacija komprimiranog zraka može oštetiti sustav?
Neobrađena kondenzacija komprimiranog zraka može oštetiti i uzrokovati probleme u pneumatskim sustavima, zračnim motorima i ventilima. Uz to, može djelovati na sve komponente ili strojeve priključene u sustav, što rezultira potencijalnim onečišćenjem krajnjeg proizvoda.
Slijedi popis koji dodatno objašnjava negativne učinke vlage:
- Korozija sustava cjevovoda i opreme (npr. CNC i drugi proizvodni strojevi).
- Oštećenje pneumatskog upravljanja koje može rezultirati skupim isključivanjima.
- Hrđanje i povećano trošenje proizvodne opreme zbog ispiranja maziva.
- Problemi s kvalitetom zbog rizika od izblijeđivanja, niže kvalitete i prianjanja boje.
- Tijekom rada u hladnim vremenskim uvjetima može doći do zamrzavanja, koje uzrokuje oštećenje upravljačkih vodova.
- Prekomjerno održavanje kompresora zraka i kraći vijek trajanja opreme.
Nadalje, vlaga iz komprimiranog zraka na brojne načine može negativno utjecati na zrak u postrojenju, instrumentalni zrak, ventile i cilindre, kao i alate pogonjene zrakom. Da biste spriječili nepotrebne i prekomjerne troškove održavanja i potencijalne zastoje preporučuje se djelovati proaktivno. Izričito se preporučuje pravilno primjenjivati korake neophodne za održavanje komprimiranog zraka suhim, čistim i prikladnim za primjenu.
Kako sušiti komprimirani zrak?
Odabir pravilne metode sušenja komprimiranog zraka uvelike ovisi o posebnim zahtjevima potrebnim za ispunjavanje standarda kontrole kvalitete u vašoj primjeni.
- Jedan od prvih koraka je uklanjanje vlage iz komprimiranog zraka unutar kompresora. To je važno jer se odjeljivačem vlage ili izlaznim hladnjakom može ukloniti 40 – 60 % isparene vode.
- Komprimirani zrak po izlasku iz izlaznog hladnjaka ostaje zasićen vodom i, ako se ne obradi, može štetno utjecati na cijeli sustav.
- Budući da je spremnik kompresora zraka mnogo hladniji od dolazećeg vrućeg komprimiranog zraka, primjenom spremnika zraka može se smanjiti udio vode. Važno je imati na umu da se u mokrom spremniku sakuplja prekomjerna vlaga te da ga treba svakodnevno prazniti. To je važno kako ne bi došlo do korozije i trošenja.
- Ako je za vašu primjenu potrebno dodatno uklanjanje vlage, potrebno je uvesti vanjski ili unutarnji (ugrađeni) sušač.
Ovisno o poželjnom rosištu, dva moguća sušača su rashladni sušači i sušači sa sredstvom za sušenje.
- S rashladnim sušačem zraka temperatura zraka spušta se za 3 stupnja Celzijeva (37 stupnjeva Fahrenheita). Ovaj postupak uzrokuje kondenzaciju vodene pare iz komprimiranog zraka. Ako rosište rashladnog sušača nije dovoljno, umjesto njega trebalo bi upotrebljavati sušač zraka sa sredstvom za sušenje.
- Sušač sa sredstvom za sušenje rosište smanjuje na najmanje -40 stupnjeva Celzija, stoga je zrak potpuno suh. Takve razine ključne su za radove s raspršivanjem boje, ispisivanje te druge primjene pneumatskih alata.
