Měření vlhkosti v systémech stlačeného vzduchu

Stlačený vzduch se jako univerzální a spolehlivý zdroj energie stal nepostradatelnou součástí moderních výrobních procesů. V závislosti na konkrétní aplikaci jsou na systém stlačeného vzduchu kladeny různé požadavky. Udržení určitého obsahu vlhkosti nebo rosného bodu / tlakového rosného bodu je základním předpokladem pro každý proces, aby byl zajištěn dlouhodobý a bezproblémový provoz systému.

Společnost CS INSTRUMENTS GmbH & Co. KG vyvinula přístroj pro měření tlakového rosného bodu DS 400 s mnoha novými výhodami zejména pro měření vlhkosti stlačeného vzduchu a plynů.

Jak se voda dostává do stlačeného vzduchu?

Stlačený vzduch se obvykle vyrábí z okolního vzduchu, který se nasává, stlačuje pomocí pístů nebo šroubových kompresorů a poté se více či méně suší. Cílem je vyrábět suchý, bezolejový a málo prašný stlačený vzduch s co nejmenší námahou. Zbytky oleje a prachové částice lze odstranit pomocí komplexních filtračních systémů. Vlhkost se naopak musí snížit pomocí sušiček (chladicích, membránových, adsorpčních atd.), které v ideálním případě pracují pod regulací nezávislou na zatížení.

Čím vyšší je teplota a čím větší je objem, tím více vodní páry může vzduch vázat. Naopak stlačený vzduch má menší schopnost vázat vodní páru. Kompresor stlačuje okolní atmosférický vzduch na zlomek jeho původního objemu. V určitém okamžiku procesu stlačování překročí obsah vody ve vzduchu jeho schopnost vázat vodní páru. Vzduch je nasycen a část vody se sráží jako kondenzát. Dalším snížením teploty zkondenzuje ještě více vody. To znamená, že relativní vlhkost na výstupu z kompresoru je vždy 100 % a ve výstupním vzduchu jsou také kapičky vody. Množství kapaliny, které se ztratí pod tlakem, může být značné. Například kompresor o výkonu 30 kW s vlhkostí 60 % a teplotou okolí 20 °C vypustí do potrubí stlačeného vzduchu 20 litrů za osm hodin. U velkých kompresorů je tato hodnota mnohonásobně vyšší.

Vliv obsahu vlhkosti

Na stlačený vzduch jsou kladeny různé požadavky v závislosti na aplikaci. Udržení určitého obsahu vlhkosti je předpokladem pro dlouhodobě bezproblémové fungování celého systému. Většina vedení stlačeného vzduchu je vyrobena z oceli nebo nepozinkované oceli. Vzhledem k tomu, že od relativní vlhkosti 50 % se prudce zvyšuje rychlost koroze, neměla by být tato hodnota za žádných okolností překročena. V případě nepozinkovaných vedení se v případě vysoké vlhkosti vzduchu časem vytvoří koroze. Rez se časem odlupuje a migruje do míst odboček. Důsledkem jsou například zablokované trysky, vadné ovládací prvky a prostoje ve výrobě. Nákladné opravy a krátké intervaly údržby jsou nevyhnutelné.

Kromě problému koroze a výše popsaných důsledků má množství vlhkosti přímý vliv na kvalitu konečných výrobků. Jaké problémy mohou vzniknout, pokud je obsah vlhkosti příliš vysoký? Zde je několik příkladů, které se v praxi často vyskytují:

  • Vlhkomilné výrobky (koření, cukr atd.) se během přepravy pneumatickým dopravním systémem slepují.
  • Při lakování a nanášení nátěrových hmot se tvoří bubliny
  • Otvory se mohou ucpávat prachem, který se přenáší.
  • V zimě v nevytápěných halách namrzají regulační ventily.

Doporučené vlastnosti stlačeného vzduchu podle DIN ISO 8573-1

AplikaceČásticeZbytková voda
KLµmKLDTP
Dýchací vzduch10.11-3-70 / -20 °C
Stříkací pistole10.12-40 °C
Zdravotnická technika10.13-4-20 / +3 °C
Měřicí a regulační technika10.14+3 °C
Přeprava potravin a nápojů213-20 °C
Pískovací systémy- -4-3+3 / -20 °C
Obecný tovární vzduch354+3 °C
Rozbíjecí kladivo4155-4+7/3°C

Typy a úkoly sušiček

K řešení problému nadměrné vlhkosti se v praxi používají různé typy sušiček. V technologii stlačeného vzduchu je tlakový rosný bod měřítkem suchosti stlačeného vzduchu. Tlakový rosný bod je teplota, při které vlhkost obsažená ve stlačeném vzduchu kondenzuje na kapalnou vodu (také stav nasycení, 100% relativní vlhkost). Čím nižší je teplota tlakového rosného bodu, tím nižší je množství vodní páry obsažené ve stlačeném vzduchu.

Chladicí sušička pro hodnoty rosného bodu kolem +2 °Ctd.

Existují různé typy sušiček stlačeného vzduchu. Nejčastěji se používají chladicí nebo adsorpční sušičky. Chladicí sušičky ochlazují stlačený vzduch na teplotu přibližně 2 až 5 °C. Tlakový rosný bod je pak rovněž 2 až 5 °C. Tlakový rosný bod je pak rovněž 2 až 5 °C. Přebytečná vodní pára kondenzuje a sráží se. Vzduch se pak ohřeje zpět na pokojovou teplotu.

Ve většině případů jsou chladicí sušičky stlačeného vzduchu monitorovány pouze ukazatelem teploty chlazení. Stacionární monitorování vlhkosti bylo instalováno pouze ve velkých systémech nebo u zvláště důležitých aplikací. Pouhé zobrazení teploty chlazení však nestačí. I když se zdá, že je teplota chlazení v pořádku, mohou následující závady vést k nadměrnému tlakovému rosnému bodu:

  • Kondenzát v chladicím sušáku není odváděn (vadný nebo znečištěný odtok kondenzátu).
  • obtok stlačeného vzduchu v chladicí sušičce (teplosměnné potrubí opotřebované, zkorodované atd.); obtok stlačeného vzduchu v obtokovém potrubí.

Porucha chladicí sušičky nevyhnutelně vede ke značným problémům s kondenzátem v potrubí stlačeného vzduchu. Obzvláště problematické je (kromě již zmíněných problémů), pokud se kondenzát může shromažďovat ve vakovém vedení a sám neodtéká. Kondenzát ve vakovém potrubí lze odstranit jen se značným úsilím nebo vysušit a vypláchnout pomocí extrémně velkého množství stlačeného vzduchu.

To velmi často vede ke zvýšení hodnot rosného bodu při velmi nízké spotřebě, aniž by byly rozpoznatelné problémy s chladicí sušičkou. Z dlouhodobého hlediska je pro správce stlačeného vzduchu velmi obtížné zjistit, odkud pocházejí zvýšené hodnoty rosného bodu nebo v extrémních případech kondenzát.

Adsorpční sušička pro typické rosné body -30 ... -40° Ctd.

Fungování adsorpčních sušiček je založeno na principu přitažlivosti mezi dvěma hmotami. Vodní pára je vázána (adsorbována) na povrchu vysoušedla. Účinné adsorpční sušičky mohou sušit stlačený vzduch na tlakový rosný bod -40 °C a nižší.

Regenerační adsorpční sušičky se skládají ze dvou nádob naplněných adsorbentem. Při různých procesech se jedna nádoba regeneruje za studena nebo za tepla, zatímco druhá suší provozní vzduch. V závislosti na procesu a provozních podmínkách se adsorbent musí vyměnit v cyklu tří až pěti let.

Určité provozní podmínky vedou ke zkrácení životnosti adsorpčního činidla:

  • Přetížení na straně stlačeného vzduchu v důsledku nadměrné spotřeby stlačeného vzduchu.
  • Nedostatečné předběžné odlučování kondenzátu.
  • Znečištěný vzduch
  • Příliš dlouhá doba regenerace jednotlivých nádrží

Zajištění spolehlivosti procesu pomocí sady DS 400 pro měření rosného bodu

Světově unikátní 3,5" grafický displej s dotykovou obrazovkou a funkcí tisku. Pro každé relé lze nastavit zpoždění alarmu. To znamená, že se zobrazují pouze mezní hodnoty, které byly skutečně překročeny po delší dobu. Alarm lze také potvrdit. Sada pro měření rosného bodu DS 400 se skládá z bezpapírového zapisovače DS 400 a snímače rosného bodu FA 510 včetně vhodné měřicí komory pro měření tlakového rosného bodu stlačeného vzduchu a plynu do 16/50/350 bar. Pro tlaky nad 16 barů použijte vysokotlakou měřicí komoru.

Ústředním prvkem senzoru rosného bodu je celosvětově osvědčený senzor vlhkosti od společnosti CS INSTRUMENTS GmbH & Co KG. Pro dosažení rychlého a přesného měření je nutné, aby měřený plyn nepřetržitě proudil přes senzor vlhkosti. Za tímto účelem je definovaný objemový tok vyfukován při určitém tlaku prostřednictvím kapilárního rozdělení. Díky standardizované zásuvné vsuvce pro vedení stlačeného vzduchu lze měřicí komoru připojit k odběrnému místu bez větších instalačních prací.

Hlavní rozdíl oproti standardním bezpapírovým zapisovačům se projevuje v jednoduchosti DS 400 při uvádění do provozu a vyhodnocování naměřených dat.

Intuitivní ovládání pomocí 3,5" dotykového grafického displeje s funkcí zoomu a tlačítkem tisku je v této cenové třídě jedinečné. Pomocí grafického displeje s funkcí zoomu je proces sušení nebo křivka rosného bodu viditelná na první pohled a uložená v záznamníku dat. Uživatel si tak může kdykoli na místě prohlédnout uložená naměřená data, a to i bez počítače. To umožňuje rychlou a snadnou analýzu průběhu sušení.

Pomocí tlačítka tisku lze aktuální obrazovku uložit jako obrazový soubor na interní SD kartu nebo na USB disk a vytisknout na PC bez dalšího softwaru. Ideální pro dokumentaci naměřených hodnot / křivek měření na místě. Barevné křivky měření lze zaslat jako obrazový soubor e-mailem nebo je začlenit do servisní zprávy.

Interní záznamník dat umožňuje uchovávat naměřená data po dobu několika let. Naměřená data lze analyzovat na paměťovém zařízení USB nebo prostřednictvím sítě Ethernet pomocí praktického softwaru CS Soft Basic.

  • 3,5" grafický displej, intuitivní ovládání pomocí dotykové obrazovky.
  • Funkce zoomu pro přesnou analýzu naměřených hodnot
  • Barevné křivky naměřených hodnot s názvy
  • Funkce matematického výpočtu pro výpočet vzdálenosti rosného bodu (monitor kondenzátu, spínač kondenzátu).
  • Tlačítko tisku: Veškeré naměřené hodnoty lze uložit jako obrazový soubor přímo na USB disk a odeslat e-mailem bez použití softwaru.
  • 2 alarmové kontakty pro překročení mezních hodnot
  • Volně nastavitelné zpoždění alarmu pro dva alarmové kontakty s funkcí potvrzování
  • Až 4 senzorové vstupy pro další senzory rosného bodu, tlaku, teploty, spotřeby, elektroměry činného výkonu, lze připojit libovolné externí senzory: Pt 100/ 1000, 0/4...20 mA, 0-1/10 V, Modbus, pulsní
  • Integrovaný záznamník dat 2 GB
  • USB, rozhraní Ethernet, RS 485 / Modbus
  • Webový server