Pomiar wilgotności w systemach sprężonego powietrza

Jako wszechstronne i niezawodne źródło energii, sprężone powietrze stało się nieodzowną częścią nowoczesnych procesów produkcyjnych. W zależności od zastosowania, systemowi sprężonego powietrza stawiane są różne wymagania. Utrzymanie określonej zawartości wilgoci lub punktu rosy / ciśnieniowego punktu rosy jest podstawowym warunkiem wstępnym dla każdego procesu, aby zapewnić długotrwałą i bezawaryjną pracę systemu.

Firma CS INSTRUMENTS GmbH & Co. KG opracowała ciśnieniowy miernik punktu rosy DS 400 z wieloma nowymi zaletami, szczególnie do pomiaru wilgotności sprężonego powietrza i gazów.

W jaki sposób woda dostaje się do sprężonego powietrza?

Sprężone powietrze jest zwykle wytwarzane z powietrza z otoczenia, które jest zasysane, sprężane za pomocą tłoków lub sprężarek śrubowych, a następnie osuszane w mniejszym lub większym stopniu. Celem jest wytworzenie suchego, bezolejowego i niskopyłowego sprężonego powietrza przy jak najmniejszym wysiłku. Pozostałości oleju i cząsteczki pyłu można usunąć za pomocą złożonych systemów filtrujących. Wilgoć natomiast musi być redukowana za pomocą osuszaczy (osuszaczy chłodniczych, osuszaczy membranowych, osuszaczy adsorpcyjnych itp.

Im wyższa temperatura i im większa objętość, tym więcej pary wodnej może wiązać powietrze. I odwrotnie, sprężone powietrze ma mniejszą zdolność wiązania pary wodnej. Sprężarka spręża powietrze atmosferyczne do ułamka jego pierwotnej objętości. W pewnym momencie procesu sprężania zawartość wody w powietrzu przekracza zdolność powietrza do wiązania pary wodnej. Powietrze zostaje nasycone, a część wody wytrąca się w postaci kondensatu. Dalsze obniżanie temperatury powoduje skraplanie się jeszcze większej ilości wody. Oznacza to, że wilgotność względna na wylocie sprężarki zawsze wynosi 100%, a w powietrzu wylotowym znajdują się również kropelki wody. Ilość cieczy traconej pod ciśnieniem może być znaczna. Na przykład sprężarka o mocy 30 kW przy wilgotności 60% i temperaturze otoczenia 20°C odprowadza 20 litrów do linii sprężonego powietrza w ciągu ośmiu godzin. W przypadku dużych sprężarek wartość ta jest wielokrotnie większa.

Wpływ zawartości wilgoci

W zależności od zastosowania, sprężonemu powietrzu stawiane są różne wymagania. Utrzymanie określonej zawartości wilgoci jest warunkiem wstępnym sprawnego działania całego systemu w długim okresie. Większość przewodów sprężonego powietrza wykonana jest ze stali lub stali nieocynkowanej. Ponieważ tempo korozji gwałtownie wzrasta od wilgotności względnej wynoszącej 50%, wartość ta nie powinna być w żadnym wypadku przekraczana. W przypadku przewodów nieocynkowanych, korozja będzie powstawać z czasem w przypadku wysokiej wilgotności. Rdza złuszcza się z czasem i migruje do punktów poboru. Konsekwencją są na przykład zablokowane dysze, wadliwe elementy sterujące i przestoje w produkcji. Kosztowne naprawy i krótkie okresy między konserwacjami są nieuniknione.

Oprócz problemu korozji i konsekwencji opisanych powyżej, ilość wilgoci ma bezpośredni wpływ na jakość produktów końcowych. Jakie problemy mogą się pojawić, jeśli zawartość wilgoci jest zbyt wysoka? Oto kilka przykładów, które często występują w praktyce:

  • Produkty higroskopijne (przyprawy, cukier itp.) sklejają się podczas transportu przez system przenośników pneumatycznych
  • Tworzenie się pęcherzyków podczas procesów malowania i powlekania
  • Otwory wiertnicze mogą zostać zablokowane przez przenoszony pył.
  • Zawory sterujące obladzają się zimą w nieogrzewanych halach

Zalecana jakość sprężonego powietrza zgodnie z normą DIN ISO 8573-1

ZastosowanieCząsteczkiWoda resztkowa
KLµmKLDTP
Powietrze do oddychania10.11-3-70 / -20 °C
Pistolety natryskowe10.12-40 °C
Technologia medyczna10.13-4-20 / +3 °C
Technologia pomiarowa i kontrolna10.14+3 °C
Transport żywności i napojów213-20 °C
Systemy piaskowania- -4-3+3 / -20 °C
Ogólne powietrze fabryczne354+3 °C
Młotek otwierający4155-4+7/3°C

Rodzaje i zadania suszarek

W praktyce stosuje się różne rodzaje osuszaczy, aby rozwiązać problem nadmiernej wilgotności. W technologii sprężonego powietrza ciśnieniowy punkt rosy jest miarą suchości sprężonego powietrza. Ciśnieniowy punkt rosy to temperatura, w której wilgoć zawarta w sprężonym powietrzu skrapla się w ciekłą wodę (również stan nasycenia, 100% wilgotności względnej). Im niższa temperatura ciśnieniowego punktu rosy, tym mniejsza ilość pary wodnej zawartej w sprężonym powietrzu

Osuszacz chłodniczy dla wartości punktu rosy około +2 °Ctd.

Istnieją różne rodzaje osuszaczy sprężonego powietrza. Najczęściej stosowane są osuszacze ziębnicze lub adsorpcyjne. Osuszacze ziębnicze schładzają sprężone powietrze do temperatury od 2 do 5°C. Ciśnieniowy punkt rosy wynosi wtedy od 2 do 5°C. Ciśnieniowy punkt rosy wynosi wtedy również od 2 do 5°C. Nadmiar pary wodnej skrapla się i wytrąca. Powietrze jest następnie podgrzewane z powrotem do temperatury pokojowej.

W większości przypadków chłodnicze osuszacze sprężonego powietrza są monitorowane wyłącznie za pomocą wskaźnika temperatury chłodzenia. Stacjonarne monitorowanie wilgotności jest instalowane tylko w dużych systemach lub w szczególnie ważnych zastosowaniach. Jednak samo wyświetlanie temperatury chłodzenia nie jest wystarczające. Nawet jeśli temperatura chłodzenia wydaje się być w porządku, poniższe usterki mogą prowadzić do zbyt wysokiego ciśnieniowego punktu rosy:

  • Kondensat w osuszaczu chłodniczym nie jest odprowadzany (spust kondensatu uszkodzony lub zabrudzony).
  • Obejście sprężonego powietrza w osuszaczu chłodniczym (rury wymiany ciepła zużyte, skorodowane itp.); obejście sprężonego powietrza w przewodach obejściowych.

Awaria osuszacza chłodniczego nieuchronnie prowadzi do poważnych problemów z kondensatem w linii sprężonego powietrza. Jest to szczególnie problematyczne (oprócz problemów już wymienionych), jeśli kondensat może gromadzić się w przewodach workowych i nie spływa samoczynnie. Kondensat w przewodach workowych może być usunięty tylko przy znacznym wysiłku lub osuszony i wypłukany przy użyciu bardzo dużej ilości sprężonego powietrza.

Bardzo często prowadzi to do zwiększenia wartości punktu rosy przy bardzo niskim zużyciu, bez widocznych problemów z osuszaczem chłodniczym. W dłuższej perspektywie bardzo trudno jest menedżerowi sprężonego powietrza ustalić, skąd pochodzą zwiększone wartości punktu rosy lub, w skrajnych przypadkach, kondensat.

Osuszacz adsorpcyjny dla typowych punktów rosy -30 ... -40° Ctd.

Działanie osuszaczy adsorpcyjnych opiera się na zasadzie przyciągania dwóch mas. Para wodna jest wiązana (adsorbowana) na powierzchni środka osuszającego. Skuteczne osuszacze adsorpcyjne mogą osuszać sprężone powietrze do ciśnieniowego punktu rosy -40°C lub niższego.

Regeneracyjne osuszacze adsorpcyjne składają się z dwóch pojemników wypełnionych adsorbentem. W różnych procesach jeden zbiornik jest regenerowany na zimno lub ciepło, podczas gdy drugi osusza powietrze robocze. W zależności od procesu i warunków pracy, adsorbent musi być wymieniany w cyklu od trzech do pięciu lat.

Niektóre warunki pracy prowadzą do skrócenia żywotności środka adsorpcyjnego:

  • przeciążenie po stronie sprężonego powietrza spowodowane nadmiernym zużyciem sprężonego powietrza
  • Niewystarczająca separacja wstępna kondensatu
  • Zanieczyszczone powietrze
  • Zbyt długi czas regeneracji poszczególnych zbiorników

Zapewnienie niezawodności procesu dzięki zestawowi DS 400 do pomiaru punktu rosy

Unikalny na skalę światową wyświetlacz graficzny 3,5" z ekranem dotykowym i funkcją drukowania. Dla każdego przekaźnika można ustawić opóźnienie alarmu. Oznacza to, że wyświetlane są tylko wartości graniczne, które zostały faktycznie przekroczone przez dłuższy czas. Alarm można również potwierdzić. Zestaw punktu rosy DS 400 składa się z rejestratora DS 400 i czujnika punktu rosy FA 510 wraz z odpowiednią komorą pomiarową do pomiaru ciśnieniowego punktu rosy sprężonego powietrza i gazu do 16/50/350 bar. W przypadku ciśnień powyżej 16 bar należy użyć wysokociśnieniowej komory pomiarowej.

Centralnym elementem czujnika punktu rosy jest sprawdzony na całym świecie czujnik wilgotności firmy CS INSTRUMENTS GmbH & Co KG. Aby uzyskać szybkie i dokładne pomiary, konieczne jest, aby mierzony gaz przepływał przez czujnik wilgotności w sposób ciągły. W tym celu określony strumień objętości jest wydmuchiwany pod określonym ciśnieniem przez podział kapilarny. Znormalizowane złącze wtykowe do przewodów sprężonego powietrza oznacza, że komora pomiarowa może być podłączona do punktu poboru bez żadnych większych prac instalacyjnych.

Zasadnicza różnica w stosunku do standardowych rejestratorów bezpapierowych znajduje odzwierciedlenie w prostocie obsługi DS 400 podczas uruchamiania i oceny danych pomiarowych.

Intuicyjna obsługa za pomocą 3,5-calowego dotykowego wyświetlacza graficznego z funkcją zoom i przyciskiem drukowania jest wyjątkowa w tej klasie cenowej. Korzystając z wyświetlacza graficznego z funkcją zoom, proces suszenia lub krzywa punktu rosy są widoczne na pierwszy rzut oka i przechowywane w rejestratorze danych. Umożliwia to użytkownikowi przeglądanie zapisanych danych pomiarowych na miejscu w dowolnym momencie, nawet bez komputera. Umożliwia to szybką i łatwą analizę procesu suszenia.

Za pomocą przycisku drukowania bieżący ekran można zapisać jako plik obrazu na wewnętrznej karcie SD lub w pamięci USB i wydrukować na komputerze bez dodatkowego oprogramowania. Idealny do dokumentowania zmierzonych wartości / krzywych pomiarowych na miejscu. Kolorowe krzywe pomiarowe mogą być wysyłane jako plik graficzny pocztą elektroniczną lub zintegrowane z raportem serwisowym.

Wewnętrzny rejestrator danych umożliwia przechowywanie danych pomiarowych przez kilka lat. Dane pomiarowe można analizować na pamięci USB lub przez sieć Ethernet za pomocą wygodnego oprogramowania CS Soft Basic.

  • 3,5-calowy wyświetlacz graficzny, intuicyjna obsługa za pomocą ekranu dotykowego
  • Funkcja zoom do precyzyjnej analizy wartości pomiarowych
  • Kolorowe krzywe wartości pomiarowych z nazwami
  • Funkcja obliczeń matematycznych do obliczania odległości punktu rosy (monitor kondensatu, przełącznik kondensatu)
  • Przycisk drukowania: każdy wyświetlany pomiar może być zapisany jako plik obrazu bezpośrednio w pamięci USB i wysłany pocztą elektroniczną bez oprogramowania
  • 2 styki alarmowe dla przekroczenia limitów
  • Dowolnie regulowane opóźnienie alarmu dla dwóch styków alarmowych z funkcją potwierdzenia
  • Do 4 wejść czujników dla dodatkowego punktu rosy, ciśnienia, temperatury, czujników zużycia, elektrycznych mierników mocy czynnej, można podłączyć dowolne czujniki zewnętrzne: Pt 100/1000, 0/4...20 mA, 0-1/10 V, Modbus, impulsowe
  • Zintegrowany rejestrator danych 2GB
  • USB, interfejs Ethernet, RS 485 / Modbus
  • Serwer sieciowy