Μέτρηση υγρασίας σε συστήματα πεπιεσμένου αέρα

Ως ευέλικτη και αξιόπιστη πηγή ενέργειας, ο πεπιεσμένος αέρας έχει γίνει απαραίτητο μέρος των σύγχρονων παραγωγικών διαδικασιών. Ανάλογα με την εκάστοτε εφαρμογή, τίθενται διαφορετικές απαιτήσεις σε ένα σύστημα πεπιεσμένου αέρα. Η διατήρηση ενός συγκεκριμένου ποσοστού υγρασίας ή σημείου δρόσου / σημείου δρόσου πίεσης είναι η βασική προϋπόθεση για κάθε διεργασία, ώστε να διασφαλίζεται η μακροχρόνια και απρόσκοπτη λειτουργία του συστήματος.

Η CS INSTRUMENTS GmbH & Co. KG έχει αναπτύξει τη συσκευή μέτρησης σημείου δρόσου πίεσης DS 400 με πολλά νέα πλεονεκτήματα ειδικά για τη μέτρηση της υγρασίας σε πεπιεσμένο αέρα και αέρια.

Πώς εισέρχεται το νερό στον πεπιεσμένο αέρα;

Ο πεπιεσμένος αέρας παράγεται συνήθως από τον αέρα του περιβάλλοντος, ο οποίος αναρροφάται, συμπιέζεται με έμβολα ή κοχλιοφόρους συμπιεστές και στη συνέχεια ξηραίνεται σε μεγαλύτερο ή μικρότερο βαθμό. Στόχος είναι η παραγωγή ξηρού, απαλλαγμένου από λάδια και χαμηλής σκόνης πεπιεσμένου αέρα με όσο το δυνατόν λιγότερη προσπάθεια. Τα υπολείμματα λαδιού και τα σωματίδια σκόνης μπορούν να απομακρυνθούν με πολύπλοκα συστήματα φίλτρων. Η υγρασία, από την άλλη πλευρά, πρέπει να μειωθεί με ξηραντήρες (ξηραντήρες ψύξης, ξηραντήρες μεμβρανών, ξηραντήρες προσρόφησης, κ.λπ.), οι οποίοι ιδανικά λειτουργούν με έλεγχο ανεξάρτητο από το φορτίο.

Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία και όσο μεγαλύτερος είναι ο όγκος, τόσο περισσότερους υδρατμούς μπορεί να δεσμεύσει ο αέρας. Αντίθετα, ο πεπιεσμένος αέρας έχει μικρότερη ικανότητα δέσμευσης υδρατμών. Ένας συμπιεστής συμπιέζει τον ατμοσφαιρικό αέρα του περιβάλλοντος σε ένα κλάσμα του αρχικού του όγκου. Σε ένα ορισμένο σημείο της διαδικασίας συμπίεσης, η περιεκτικότητα του αέρα σε νερό υπερβαίνει την ικανότητα του αέρα να δεσμεύει υδρατμούς. Ο αέρας είναι κορεσμένος και μέρος του νερού καθιζάνει ως συμπύκνωμα. Με την περαιτέρω μείωση της θερμοκρασίας, συμπυκνώνεται ακόμη περισσότερο νερό. Αυτό σημαίνει ότι η σχετική υγρασία στην έξοδο ενός συμπιεστή είναι πάντα 100% και υπάρχουν επίσης σταγονίδια νερού στον αέρα εξόδου. Η ποσότητα του υγρού που χάνεται υπό πίεση μπορεί να είναι σημαντική. Για παράδειγμα, ένας συμπιεστής 30 kW με υγρασία 60% και θερμοκρασία περιβάλλοντος 20°C απορρίπτει 20 λίτρα στη γραμμή πεπιεσμένου αέρα σε οκτώ ώρες. Με μεγάλους συμπιεστές, η τιμή είναι πολλαπλάσια.

Επιδράσεις της περιεκτικότητας σε υγρασία

Ανάλογα με την εφαρμογή τίθενται διαφορετικές απαιτήσεις στον πεπιεσμένο αέρα. Η διατήρηση μιας συγκεκριμένης περιεκτικότητας σε υγρασία αποτελεί προϋπόθεση για την ομαλή λειτουργία ολόκληρου του συστήματος μακροπρόθεσμα. Οι περισσότερες γραμμές πεπιεσμένου αέρα κατασκευάζονται από χάλυβα ή μη γαλβανισμένο χάλυβα. Καθώς ο ρυθμός διάβρωσης αυξάνεται απότομα από μια σχετική υγρασία 50%, η τιμή αυτή δεν πρέπει σε καμία περίπτωση να ξεπεραστεί. Στην περίπτωση μη γαλβανισμένων γραμμών, η διάβρωση θα σχηματιστεί με την πάροδο του χρόνου σε περίπτωση υψηλής υγρασίας. Η σκουριά ξεφλουδίζει με την πάροδο του χρόνου και μεταναστεύει προς τα σημεία της βρύσης. Οι συνέπειες είναι, για παράδειγμα, μπλοκαρισμένα ακροφύσια, ελαττωματικά στοιχεία ελέγχου και διακοπή της παραγωγής. Οι δαπανηρές επισκευές και τα μικρά διαστήματα συντήρησης είναι αναπόφευκτα.

Εκτός από το πρόβλημα της διάβρωσης και τις συνέπειες που περιγράφονται παραπάνω, η ποσότητα της υγρασίας έχει άμεση επίδραση στην ποιότητα των τελικών προϊόντων. Ποια προβλήματα μπορεί να προκύψουν εάν η περιεκτικότητα σε υγρασία είναι πολύ υψηλή; Ακολουθούν ορισμένα παραδείγματα που εμφανίζονται συχνά στην πράξη:

  • Υγροσκοπικά προϊόντα (μπαχαρικά, ζάχαρη κ.λπ.) κολλάνε μεταξύ τους κατά τη μεταφορά μέσω του συστήματος πνευματικής μεταφοράς
  • Σχηματίζονται φυσαλίδες κατά τις διαδικασίες βαφής και επικάλυψης
  • Οι γεωτρήσεις μπορεί να φράξουν από τη σκόνη που μεταφέρεται μαζί τους
  • Οι βαλβίδες ελέγχου παγώνουν το χειμώνα σε μη θερμαινόμενες αίθουσες

Συνιστώμενες ποιότητες πεπιεσμένου αέρα σύμφωνα με το DIN ISO 8573-1

ΕφαρμογήΣωματίδιαΥπολειμματικό νερό
KLµmKLDTP
Αναπνευστικός αέρας10.11-3-70 / -20 °C
Πιστόλια ψεκασμού10.12-40 °C
Ιατρική τεχνολογία10.13-4-20 / +3 °C
Τεχνολογία μέτρησης και ελέγχου10.14+3 °C
Μεταφορά τροφίμων και ποτών213-20 °C
Συστήματα αμμοβολής- -4-3+3 / -20 °C
Γενικός εργοστασιακός αέρας354+3 °C
Σφυρί ανοίγματος4155-4+7/3°C

Τύποι και καθήκοντα στεγνωτηρίων

Στην πράξη χρησιμοποιούνται διάφοροι τύποι στεγνωτηρίων για την αντιμετώπιση του προβλήματος της υπερβολικής υγρασίας. Στην τεχνολογία πεπιεσμένου αέρα, το σημείο δρόσου πίεσης είναι το μέτρο της ξηρότητας του πεπιεσμένου αέρα. Το σημείο δρόσου πίεσης είναι η θερμοκρασία στην οποία η υγρασία που περιέχεται στον πεπιεσμένο αέρα συμπυκνώνεται σε υγρό νερό (επίσης κατάσταση κορεσμού, 100% σχετική υγρασία). Όσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία του σημείου δρόσου πίεσης, τόσο χαμηλότερη είναι η ποσότητα υδρατμών που περιέχεται στον πεπιεσμένο αέρα.

Ψυκτικός ξηραντήρας για τιμές σημείου δρόσου γύρω στους +2 °Ctd.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι στεγνωτήρων πεπιεσμένου αέρα. Οι ξηραντήρες ψύξης ή οι ξηραντήρες προσρόφησης χρησιμοποιούνται συχνότερα. Οι ξηραντήρες ψύξης ψύχουν τον πεπιεσμένο αέρα σε θερμοκρασία περίπου 2 έως 5°C. Το σημείο δρόσου της πίεσης είναι τότε επίσης 2 έως 5°C. Το σημείο δρόσου πίεσης είναι τότε επίσης 2 έως 5°C. Οι πλεονάζοντες υδρατμοί συμπυκνώνονται και καθιζάνουν. Στη συνέχεια, ο αέρας θερμαίνεται ξανά σε θερμοκρασία δωματίου.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι ξηραντήρες πεπιεσμένου αέρα ψύξης παρακολουθούνται μόνο από μια ένδειξη θερμοκρασίας ψύξης. Η σταθερή παρακολούθηση της υγρασίας έχει εγκατασταθεί μόνο σε μεγάλα συστήματα ή για ιδιαίτερα σημαντικές εφαρμογές. Ωστόσο, η απλή ένδειξη της θερμοκρασίας ψύξης δεν αρκεί. Ακόμη και αν η θερμοκρασία ψύξης φαίνεται να είναι εντάξει, οι ακόλουθες βλάβες μπορεί να οδηγήσουν σε υπερβολικό σημείο δρόσου πίεσης:

  • Τα συμπυκνώματα στον ξηραντήρα ψύξης δεν αποστραγγίζονται (ελαττωματικός ή βρώμικος αγωγός συμπυκνωμάτων)
  • Παράκαμψη πεπιεσμένου αέρα στον ξηραντήρα ψύξης (σωλήνες εναλλαγής θερμότητας φθαρμένοι, διαβρωμένοι κ.λπ.)- παράκαμψη πεπιεσμένου αέρα στις γραμμές παράκαμψης

Μια βλάβη του ξηραντήρα ψύξης οδηγεί αναπόφευκτα σε σημαντικά προβλήματα με τα συμπυκνώματα στη γραμμή πεπιεσμένου αέρα. Είναι ιδιαίτερα προβληματικό (εκτός από τα προβλήματα που έχουν ήδη αναφερθεί) εάν το συμπύκνωμα μπορεί να συγκεντρωθεί σε γραμμές σακούλας και δεν αποστραγγίζεται από μόνο του. Το συμπύκνωμα στις γραμμές σάκων μπορεί να αφαιρεθεί μόνο με μεγάλη προσπάθεια ή να στεγνώσει και να ξεπλυθεί χρησιμοποιώντας εξαιρετικά μεγάλη ποσότητα πεπιεσμένου αέρα.

Αυτό πολύ συχνά οδηγεί σε αυξημένες τιμές σημείου δρόσου με πολύ χαμηλή κατανάλωση, χωρίς να υπάρχουν αναγνωρίσιμα προβλήματα με τον ξηραντήρα ψύξης. Μακροπρόθεσμα, είναι πολύ δύσκολο για τον διαχειριστή πεπιεσμένου αέρα να διαπιστώσει από πού προέρχονται οι αυξημένες τιμές σημείου δρόσου ή, σε ακραίες περιπτώσεις, τα συμπυκνώματα.

Ξηραντήρας προσρόφησης για τυπικά σημεία δρόσου -30 ... -40° Ctd.

Η λειτουργία των στεγνωτηρίων προσρόφησης βασίζεται στην αρχή της έλξης μεταξύ δύο μαζών. Οι υδρατμοί δεσμεύονται (προσροφώνται) στην επιφάνεια ενός ξηραντικού μέσου. Οι αποτελεσματικοί ξηραντήρες προσρόφησης μπορούν να ξηράνουν πεπιεσμένο αέρα σε σημείο δρόσου πίεσης -40°C και χαμηλότερα.

Οι αναγεννητικοί ξηραντήρες προσρόφησης αποτελούνται από δύο δοχεία γεμάτα με προσροφητικό υλικό. Σε διαφορετικές διεργασίες, το ένα δοχείο αναγεννάται κρύο ή ζεστό, ενώ το άλλο ξηραίνει τον αέρα λειτουργίας. Ανάλογα με τη διεργασία και τις συνθήκες λειτουργίας, το προσροφητικό μέσο πρέπει να αντικαθίσταται σε έναν κύκλο τριών έως πέντε ετών.

Ορισμένες συνθήκες λειτουργίας οδηγούν σε μείωση της διάρκειας ζωής του προσροφητικού μέσου:

  • Υπερφόρτωση στην πλευρά του πεπιεσμένου αέρα λόγω υπερβολικής κατανάλωσης πεπιεσμένου αέρα
  • Ανεπαρκής προ-διαχωρισμός του συμπυκνώματος
  • Λιπαρός αέρας
  • Πολύ μεγάλοι χρόνοι αναγέννησης των επιμέρους δεξαμενών

Εξασφάλιση της αξιοπιστίας της διαδικασίας με το σετ DS 400 για μέτρηση σημείου δρόσου

Μοναδικό στον κόσμο με οθόνη γραφικών 3,5" με οθόνη αφής και λειτουργία εκτύπωσης. Για κάθε ρελέ μπορεί να ρυθμιστεί μια καθυστέρηση συναγερμού. Αυτό σημαίνει ότι εμφανίζονται μόνο οι οριακές τιμές που έχουν πράγματι υπερβεί για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Ο συναγερμός μπορεί επίσης να επιβεβαιωθεί. Το σετ σημείων δρόσου DS 400 αποτελείται από τον καταγραφέα DS 400 χωρίς χαρτί και τον αισθητήρα σημείων δρόσου FA 510, συμπεριλαμβανομένου ενός κατάλληλου θαλάμου μέτρησης για τη μέτρηση του σημείου δρόσου υπό πίεση πεπιεσμένου αέρα και αερίου έως 16/50/350 bar. Για πιέσεις άνω των 16 bar, χρησιμοποιήστε το θάλαμο μέτρησης υψηλής πίεσης.

Το κεντρικό στοιχείο του αισθητήρα σημείου δρόσου είναι ο παγκοσμίως δοκιμασμένος αισθητήρας υγρασίας της CS INSTRUMENTS GmbH & Co KG. Για να επιτευχθούν γρήγορες και ακριβείς μετρήσεις, είναι απαραίτητο το προς μέτρηση αέριο να ρέει συνεχώς μέσα από τον αισθητήρα υγρασίας. Για το σκοπό αυτό, μια καθορισμένη ροή όγκου εκτονώνεται σε μια συγκεκριμένη πίεση μέσω ενός τριχοειδούς διαχωρισμού. Ο τυποποιημένος βιδωτός ακροδέκτης για γραμμές πεπιεσμένου αέρα σημαίνει ότι ο θάλαμος μέτρησης μπορεί να συνδεθεί στο σημείο υδροληψίας χωρίς σημαντικές εργασίες εγκατάστασης.

Η σημαντική διαφορά από τα τυπικά καταγραφικά χωρίς χαρτί χωρίς χαρτί αντικατοπτρίζεται στην απλότητα του DS 400 κατά τη διάρκεια της θέσης σε λειτουργία και της αξιολόγησης των δεδομένων μέτρησης.

Ο διαισθητικός χειρισμός με τη γραφική οθόνη αφής 3,5" με λειτουργία ζουμ και κουμπί εκτύπωσης είναι μοναδικός σε αυτή την κατηγορία τιμής. Με τη βοήθεια της γραφικής οθόνης με λειτουργία ζουμ, η διαδικασία ξήρανσης ή η καμπύλη σημείου δρόσου είναι ορατή με μια ματιά και αποθηκεύεται στον καταγραφέα δεδομένων. Αυτό επιτρέπει στον χρήστη να προβάλλει τα αποθηκευμένα δεδομένα μέτρησης στο χώρο του ξενοδοχείου ανά πάσα στιγμή, ακόμη και χωρίς υπολογιστή. Αυτό επιτρέπει τη γρήγορη και εύκολη ανάλυση της συμπεριφοράς ξήρανσης.

Χρησιμοποιώντας το κουμπί εκτύπωσης, η τρέχουσα οθόνη μπορεί να αποθηκευτεί ως αρχείο εικόνας στην εσωτερική κάρτα SD ή σε ένα στικάκι USB και να εκτυπωθεί στον υπολογιστή χωρίς πρόσθετο λογισμικό. Ιδανικό για την τεκμηρίωση των μετρούμενων τιμών/καμπυλών μέτρησης στο χώρο του εργοταξίου. Οι έγχρωμες καμπύλες μέτρησης μπορούν να αποσταλούν ως αρχείο εικόνας μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου ή να ενσωματωθούν σε μια έκθεση σέρβις.

Ο εσωτερικός καταγραφέας δεδομένων επιτρέπει την αποθήκευση των δεδομένων μέτρησης για αρκετά χρόνια. Τα δεδομένα μέτρησης μπορούν να αναλυθούν σε ένα στικάκι USB ή μέσω Ethernet με το βολικό CS Soft Basic.

  • Γραφική οθόνη 3,5", διαισθητική λειτουργία με οθόνη αφής
  • Λειτουργία ζουμ για ακριβή ανάλυση των τιμών μέτρησης
  • Έγχρωμες καμπύλες τιμών μέτρησης με ονόματα
  • Λειτουργία μαθηματικού υπολογισμού για τον υπολογισμό της απόστασης σημείου δρόσου (παρακολούθηση συμπυκνώματος, διακόπτης συμπυκνώματος)
  • Κουμπί εκτύπωσης: Οποιεσδήποτε ενδείξεις μέτρησης μπορούν να αποθηκευτούν ως αρχείο εικόνας απευθείας σε στικάκι USB και να αποσταλούν μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου χωρίς λογισμικό
  • 2 επαφές συναγερμού για την υπέρβαση των ορίων
  • Ελεύθερα ρυθμιζόμενη καθυστέρηση συναγερμού για τις δύο επαφές συναγερμού με λειτουργία επιβεβαίωσης
  • Έως και 4 είσοδοι αισθητήρων για πρόσθετο σημείο δρόσου, πίεση, θερμοκρασία, αισθητήρες κατανάλωσης, μετρητές ηλεκτρικής ενεργού ισχύος, μπορούν να συνδεθούν οποιοιδήποτε εξωτερικοί αισθητήρες: Pt 100/ 1000, 0/4...20 mA, 0-1/10 V, Modbus, παλμός
  • Ενσωματωμένος καταγραφέας δεδομένων 2GB
  • Διασύνδεση USB, Ethernet, RS 485 / Modbus
  • Διακομιστής Web