Pomiar jakości sprężonego powietrza zgodnie z normą ISO 8573-1

Sprężone powietrze jest drogim, ale i niezbędnym medium w zautomatyzowanej produkcji przemysłowej. Tym ważniejsze jest, aby użytkownicy zawsze kontrolowali jakość swojego systemu sprężonego powietrza.

ISO 8573 to uznana na całym świecie norma, która definiuje najważniejsze zanieczyszczenia w sprężonym powietrzu. Wdrożenie tej normy umożliwia dokładne testowanie najważniejszych zanieczyszczeń w sprężonym powietrzu - cząstek stałych, wody, gazu, zanieczyszczeń mikrobiologicznych i olejowych.

Niektóre z tych metod wymagają analizy próbek w laboratorium. Zawsze wiąże się to z opóźnieniami czasowymi i zapewnia klientowi jedynie średnią migawkę w mierzonym okresie i nie zawsze jest praktyczne.

Jak więc zmierzyć te zanieczyszczenia w codziennych, rzeczywistych warunkach pracy?

CS INSTRUMENTS oferuje niestandardowe rozwiązania do monitorowania stacjonarnego i mobilnego. Alarmy mogą być wykorzystywane do sygnalizowania, że wymagane są prace konserwacyjne w systemie uzdatniania sprężonego powietrza (osuszacz i filtr), aby olej, woda i cząstki stałe nie dostały się do sieci sprężonego powietrza. To z kolei zmniejsza ryzyko zanieczyszczenia produktów końcowych i zwiększa niezawodność procesu oraz żywotność komponentów pneumatycznych.

Norma ISO 8573 składa się z następujących części, które zostały podsumowane pod ogólnym tytułem "Jakość sprężonego powietrza"

ISO 8753-1: Zanieczyszczenia i klasy czystości
ISO 8753-2: Metoda badania zawartości aerozoli olejowych
ISO 8753-3: Metoda testowa do pomiaru wilgotności
ISO 8753-4: Metoda badania zawartości cząstek stałych
ISO 8753-5: Metoda badania zawartości oparów oleju i rozpuszczalników organicznych
ISO 8753-6: Metoda badania zawartości zanieczyszczeń gazowych
ISO 8753-7: Metoda badania zawartości żywych zanieczyszczeń mikrobiologicznych
ISO 8753-8: Metoda badania zawartości cząstek stałych przez stężenie masowe
ISO 8753-9: Metoda badania zawartości wody w stanie ciekłym

ISO 8573-1:2010 Klasa	Olej	Woda	Cząstki stałe
	Całkowita zawartość oleju (ciekły aerozol i mgła)	Ciśnieniowy punkt rosy Para	Maksymalna liczba cząstek na m3
	mg/m3	Ciśnieniowy punkt rosy Para	0,1 - 0,5 μm	0,5 - 1 μm	1 - 5 μm
0	Określone przez użytkownika urządzenia, bardziej rygorystyczne wymagania niż klasa 1
1	0,01	≤ -70 °C	≤ 20.000	≤ 400	≤ 10
2	0,1	≤ -40 °C	≤ 400.000	≤ 6.000	≤ 100
3	1	≤ -20 °C	-	≤ 90.000	≤ 1.000
4	5	≤ +3 °C	-	-	≤ 10.000
5	-	≤ +7 °C	-	-	≤ 100.000
6	-	≤ +10 °C	-	-	-
7	-	-	-	-	-
8	-	-	-	-	-
9	-	-	-	-	-
x	-	-	-	-	-

W tym artykule redakcyjnym skupiamy się na metodach inline ciągłego wykrywania aerozoli olejowych, wilgoci i cząstek stałych (w tym zanieczyszczeń mikrobiologicznych).

Zawartość aerozolu olejowego

Zgodnie z normą ISO 8573-2 do pomiaru zawartości aerozolu olejowego dozwolone są różne metody testowe.

Poniższa tabela została zaczerpnięta z dokumentu normy ISO 8573-2. Poniższe metody pomiarowe odpowiadają próbce pobranej w czasie, więc wyniki mogą być wykorzystywane wyłącznie do celów walidacji.

Parametry	Metoda A - Pełny przepływ	Metoda B - Pełny przepływ	Metoda B2 - przepływ częściowy
Zakres zanieczyszczeń	1 mg/m3 do 40 mg/m3	0,001 mg/m3 do 10 mg/m3	0,001 mg/m3 do 10 mg/m3
Maks. Maksymalna prędkość w filtrze	Patrz 7.1.2.10	1 m/s	1 m/s
Czułość	0,25 mg/m3	0,001 mg/m3	0,001 mg/m3
Dokładność	± 10% wartości rzeczywistej	± 10% wartości rzeczywistej	± 10% wartości rzeczywistej
Maks. Maks. temperatura	100 C°	40 C°	40 C°
Czas testu (typowy)	50 h do 200 h	2 min do 10 h	2 min do 10 h
Struktura filtra	Filtr z linią koalescencyjną	Trójwarstwowa membrana	Trójwarstwowa membrana

W przypadku pomiarów online, które zapewniają użytkownikowi ciągłe wyświetlanie, a także wskazanie szczytowego zanieczyszczenia, stosowane są nowoczesne systemy pomiarowe, takie jak technologie czujników PID. Czujniki te zapewniają stały, bardzo dokładny pomiar oparów oleju przy użyciu metody detektora fotojonowego (PID).

Czujniki można łatwo podłączyć do systemu sprężonego powietrza za pomocą zaworu kulowego lub szybkozłącza i stale analizować powietrze. Długoterminową stabilność można zapewnić dzięki zastosowaniu katalizatora, który spala wszelkie węglowodory w powietrzu, dzięki czemu czyste powietrze jest idealne do kalibracji punktu zerowego podczas pracy.

Zmierzone wartości są ciągłe, mogą być rejestrowane i wyzwalają alarmy w przypadku przekroczenia wartości granicznych. Zapewnia to znaczące korzyści w porównaniu z tymczasowymi metodami pomiarowymi

Pomiar oleju resztkowego - OIL-Check 400

Oil-Check 400 umożliwia stały, bardzo dokładny pomiar resztkowej zawartości oleju w oparach w zakresie od 0,001 mg/m3 do 2,5 mg/m3. Minimalna wartość pomiarowa 0,001 mg/m3 oznacza, że można monitorować sprężone powietrze klasy jakości 1 (ISO 8573-1). Oznacza to, że Oil-Check 400 może monitorować cały zakres pomiarowy.

Norma ISO 8573-3 dotyczy metod testowych pomiaru wilgotności. Poniższa tabela została zaczerpnięta z dokumentu normy ISO 8573-3:

Tabela 1 - Metody testowe pomiaru wilgotności powietrza

Metody pomiaru posortowane według dokładności pomiaru		Dokładność pomiaru ±°C	Zakres wilgotności Określony jako ciśnieniowy punkt rosy ° ° C.								Uwaga
Metoda	Tabela		-80	-60	-40	-20	0	+20	+40	+60
Spektroskopowy	2	a									Granica wykrywalności dla pary wodnej wynosi około 0,1 x 10-6 do 1 x 10-6 b
Kondensacja	3 i 4	0,2 do 1,0
Substancja chemiczna	5	1,0 do 2,0
Elektryczne	6, 7 i 8	2,0 do 5,0
Psychrometr	9	2,0 do 5,0
a Dokładność pomiaru w stopniach Celsjusza nie jest jeszcze dostępna. b Ułamek objętościowy. c Ciśnieniowy punkt rosy wg ISO 7183.

Metody spektroskopii i kondensacji są bardzo dokładne, ale także bardzo drogie, gdy są stosowane jako rozwiązania do pomiarów ciągłych. Pomiary chemiczne i psychrometryczne są próbkami losowymi, których nie można wykorzystać do pomiarów ciągłych.

Najczęściej stosowaną metodą pomiaru wilgotności i temperatury punktu rosy jest zatem metoda elektryczna. Najczęściej stosowanymi czujnikami w tej kategorii są czujniki mierzące zmianę pojemności przy różnych wilgotnościach. Wynika to z faktu, że czujniki te oferują największy zakres pomiarowy z bardzo wysoką dokładnością i powtarzalnością.

Czujniki te można również łatwo zainstalować za pomocą zaworu kulowego lub szybkozłącza i zapewniają ciągłe pomiary, które można rejestrować i/lub wykorzystywać do wyzwalania alarmów w przypadku przekroczenia wartości granicznych.

Wilgotność resztkowa - Czujnik punktu rosy FA 510

FA 510 mierzy ciśnieniowy punkt rosy do -80°Ctd. Również w tym przypadku ciągły pomiar zapewnia natychmiastowe wyzwolenie alarmu w przypadku awarii osuszacza sprężonego powietrza. Czujnik umożliwia stałe monitorowanie osuszacza sprężonego powietrza.

Norma ISO 8573-4 dotyczy metod testowania zawartości cząstek stałych. Poniższa tabela została zaczerpnięta z dokumentu normy ISO 8573-4:

Metoda	Stosowany zakres stężenia ^cząstek/m3	Stosowana średnica cząstek stałych μm
		< 0,1	0,5	1	< 5
Laserowy licznik cząstek	0 -¹⁰⁵
Licznik rdzenia kondensacyjnego	¹⁰² -¹⁰⁸
Analizator ruchliwości cząstek	-
Spektrometr SMPS/ spektrometr wielkości cząstek	¹⁰² -¹⁰⁸
Pobieranie próbek z powierzchni membrany w połączeniu z mikroskopem	0 -¹⁰³

Najczęściej stosowaną metodą pomiaru zawartości cząstek stałych jest zliczanie cząstek za pomocą laserowego licznika cząstek. Czujniki można łatwo podłączyć do systemu sprężonego powietrza za pomocą zaworu kulowego lub szybkozłącza i stale analizować powietrze. Dokładność zależy od rozmiaru diody laserowej i zastosowanej optyki, a także od natężenia przepływu przez urządzenie. Im większa objętość powietrza może być analizowana w danym czasie, tym wyższa osiągana dokładność.

Niektóre laserowe liczniki cząstek mierzą tylko cząstki o wielkości do 0,3 μm (mikrometrów). Nie jest to wystarczające dla przemysłu spożywczego, ponieważ cząstki o wielkości do 0,1 μm muszą być wykrywane w celu określenia klasy ISO 8573-1.

Licznik cząstek PC 400

Precyzyjny, optyczny licznik cząstek PC 400 mierzy cząstki o wielkości od 0,1 μm i dlatego nadaje się do monitorowania jakości sprężonego powietrza klasy 1 (ISO 8573-1).

Sercem pomiaru jakości sprężonego powietrza jest rejestrator DS 500, w którym dane pomiarowe z czujników oleju resztkowego, cząstek stałych i wilgoci resztkowej są mierzone i dokumentowane. Zmierzone wartości są wyświetlane graficznie na 7-calowym kolorowym wyświetlaczu.

Krzywe od początku pomiaru można przeglądać jednym ruchem palca. Zintegrowany rejestrator danych bezpiecznie i niezawodnie zapisuje zmierzone wartości. Dla każdego mierzonego parametru można dowolnie wprowadzić wartość graniczną. Dostępne są 4 przekaźniki alarmowe sygnalizujące przekroczenie wartości granicznych. DS 500 może być opcjonalnie wyposażony w maksymalnie 12 wejść czujników.

DS 500 posiada interfejs Ethernet i interfejs RS 485 do połączenia z systemami wyższego poziomu. Komunikacja odbywa się za pośrednictwem protokołu Modbus.