Измерение влажности в системах сжатого воздуха

Будучи универсальным и надежным источником энергии, сжатый воздух стал неотъемлемой частью современных производственных процессов. В зависимости от конкретной области применения к системе сжатого воздуха предъявляются различные требования. Поддержание определенного содержания влаги или точки росы / давления является основным условием любого процесса для обеспечения долговременной и бесперебойной работы системы.

Компания CS INSTRUMENTS GmbH & Co. KG разработала прибор для измерения точки росы под давлением DS 400 с множеством новых преимуществ, особенно для измерения влажности в сжатом воздухе и газах.

Как вода попадает в сжатый воздух?

Сжатый воздух обычно производится из окружающего воздуха, который всасывается, сжимается поршнями или винтовыми компрессорами, а затем в той или иной степени осушается. Цель - получить сухой, безмасляный и малопыльный сжатый воздух с минимальными затратами. Остатки масла и частицы пыли могут быть удалены с помощью сложных систем фильтрации. Влажность, напротив, должна быть уменьшена с помощью осушителей (холодильных, мембранных, адсорбционных и т. д.), которые в идеале работают в зависимости от нагрузки.

Чем выше температура и больше объем, тем больше водяных паров может связать воздух. И наоборот, сжатый воздух обладает меньшей способностью связывать водяной пар. Компрессор сжимает атмосферный воздух до части его первоначального объема. В определенный момент процесса сжатия содержание воды в воздухе превышает способность воздуха связывать водяной пар. Воздух становится насыщенным, и часть воды выпадает в виде конденсата. При дальнейшем понижении температуры конденсируется еще больше воды. Это означает, что относительная влажность воздуха на выходе из компрессора всегда равна 100 %, а в выходящем воздухе также присутствуют капли воды. Количество жидкости, теряемой под давлением, может быть значительным. Например, компрессор мощностью 30 кВт при влажности 60 % и температуре окружающей среды 20 °C выбрасывает в линию сжатого воздуха 20 литров за восемь часов. Для больших компрессоров эта величина во много раз больше.

Влияние содержания влаги

В зависимости от области применения к сжатому воздуху предъявляются различные требования. Поддержание определенного содержания влаги является необходимым условием для бесперебойной работы всей системы в течение длительного времени. Большинство трубопроводов сжатого воздуха изготавливаются из стали или неоцинкованной стали. Поскольку скорость коррозии резко возрастает при относительной влажности 50%, это значение не должно превышаться ни при каких обстоятельствах. В случае неоцинкованных трубопроводов при высокой влажности со временем образуется коррозия. Ржавчина со временем отслаивается и переходит на места врезки. Последствиями этого являются, например, засорение форсунок, неисправные элементы управления и простои в производстве. Неизбежны дорогостоящий ремонт и короткие интервалы технического обслуживания.

Помимо проблемы коррозии и описанных выше последствий, количество влаги напрямую влияет на качество конечной продукции. Какие проблемы могут возникнуть при слишком высоком содержании влаги? Вот несколько примеров, которые часто встречаются на практике:

  • Гигроскопичные продукты (специи, сахар и т. д.) слипаются во время транспортировки по пневматической конвейерной системе.
  • Образование пузырьков во время процессов окраски и нанесения покрытий
  • Скважины могут засориться из-за переносимой по ним пыли
  • Зимой в неотапливаемых помещениях обледеневают регулирующие клапаны

Рекомендуемые качества сжатого воздуха в соответствии с DIN ISO 8573-1

ПрименениеЧастицыОстаточная вода
KLмкмKLDTP
Дыхательный воздух10.11-3-70 / -20 °C
Распылительные пистолеты10.12-40 °C
Медицинская техника10.13-4-20 / +3 °C
Измерительная и контрольная техника10.14+3 °C
Транспортировка продуктов питания и напитков213-20 °C
Пескоструйные установки- -4-3+3 / -20 °C
Общий заводской воздух354+3 °C
Отбойный молоток4155-4+7/3°C

Типы и задачи сушильных машин

Для решения проблемы избыточной влажности на практике используются различные типы осушителей. В технике сжатого воздуха точка росы под давлением является мерой сухости сжатого воздуха. Точка росы - это температура, при которой влага, содержащаяся в сжатом воздухе, конденсируется в жидкую воду (также состояние насыщения, относительная влажность 100 %). Чем ниже температура точки росы, тем меньшее количество водяного пара содержится в сжатом воздухе.

Холодильный осушитель для значений точки росы около +2 °Ctd.

Существуют различные типы осушителей сжатого воздуха. Чаще всего используются рефрижераторные или адсорбционные осушители. Рефрижераторные осушители охлаждают сжатый воздух примерно до 2-5°C. Точка росы под давлением в этом случае также составляет 2-5°C. Точка росы под давлением также составляет от 2 до 5°C. Избыток водяного пара конденсируется и выпадает в осадок. Затем воздух снова нагревается до комнатной температуры.

В большинстве случаев холодильные осушители сжатого воздуха контролируются только по индикатору температуры охлаждения. Стационарный контроль влажности устанавливается только в больших системах или для особо важных применений. Однако простого отображения температуры охлаждения недостаточно. Даже если температура охлаждения кажется нормальной, следующие неисправности могут привести к чрезмерно высокой точке росы:

  • Конденсат в холодильном осушителе не отводится (конденсатоотводчик неисправен или загрязнен)
  • байпас сжатого воздуха в холодильном осушителе (теплообменные трубы изношены, корродированы и т.д.); байпас сжатого воздуха в обходных линиях

Выход из строя холодильного осушителя неизбежно приводит к значительным проблемам с конденсатом в линии сжатого воздуха. Особенно проблематично (в дополнение к уже упомянутым проблемам), если конденсат может скапливаться в рукавных линиях и не стекает сам по себе. Конденсат в рукавных линиях можно удалить только с помощью значительных усилий или осушить и промыть с помощью очень большого количества сжатого воздуха.

Очень часто это приводит к повышению значения точки росы при очень низком потреблении, без каких-либо видимых проблем с холодильным осушителем. В долгосрочной перспективе менеджеру по сжатому воздуху очень сложно выяснить, откуда взялись повышенные значения точки росы или, в крайнем случае, конденсат.

Адсорбционный осушитель для типичных точек росы -30 ... -40° Ctd.

Работа адсорбционных сушилок основана на принципе притяжения двух масс. Водяной пар связывается (адсорбируется) на поверхности влагопоглотителя. Эффективные адсорбционные осушители могут осушать сжатый воздух до точки росы -40°C и ниже.

Регенеративные адсорбционные осушители состоят из двух контейнеров, заполненных адсорбентом. В различных процессах один контейнер регенерируется холодным или теплым, а другой осушает рабочий воздух. В зависимости от процесса и условий эксплуатации адсорбент подлежит замене с периодичностью от трех до пяти лет.

Определенные условия эксплуатации приводят к сокращению срока службы адсорбента:

  • Перегрузка на стороне сжатого воздуха из-за чрезмерного потребления сжатого воздуха
  • Недостаточная предварительная очистка конденсата
  • Замасленный воздух
  • Слишком длительное время регенерации отдельных резервуаров

Обеспечение надежности процесса с помощью комплекта DS 400 для измерения точки росы

Уникальный в мире графический дисплей 3,5" с сенсорным экраном и функцией печати. Для каждого реле можно установить задержку срабатывания. Это означает, что на дисплее будут отображаться только те предельные значения, которые действительно были превышены в течение длительного периода времени. Сигнал тревоги также может быть подтвержден. Комплект для измерения точки росы DS 400 состоит из безбумажного регистратора DS 400 и датчика точки росы FA 510 с подходящей измерительной камерой для измерения точки росы сжатого воздуха и газа под давлением до 16/50/350 бар. При давлении свыше 16 бар используйте измерительную камеру высокого давления.

Центральным элементом датчика точки росы является зарекомендовавший себя во всем мире датчик влажности от CS INSTRUMENTS GmbH & Co KG. Для достижения быстрых и точных измерений необходимо, чтобы измеряемый газ непрерывно проходил через датчик влажности. Для этого определенный объемный поток выдувается под определенным давлением через капиллярное разделение. Благодаря стандартному ниппелю для линий сжатого воздуха измерительная камера может быть подключена к точке врезки без каких-либо серьезных монтажных работ.

Основное отличие от стандартных безбумажных регистраторов проявляется в простоте использования DS 400 при вводе в эксплуатацию и оценке данных измерений.

Интуитивно понятное управление с помощью 3,5-дюймового сенсорного графического дисплея с функцией масштабирования и кнопкой печати является уникальным в этом ценовом классе. С помощью графического дисплея с функцией масштабирования процесс сушки или кривая точки росы видны с первого взгляда и сохраняются в регистраторе данных. Это позволяет пользователю просматривать сохраненные данные измерений на месте в любое время, даже без ПК. Это позволяет быстро и легко проанализировать процесс сушки.

С помощью кнопки печати текущий экран можно сохранить в виде файла изображения на внутренней SD-карте или на USB-накопителе и распечатать на ПК без дополнительного программного обеспечения. Идеально подходит для документирования измеренных значений / кривых измерений на месте. Цветные кривые измерений могут быть отправлены в виде файла изображения по электронной почте или включены в сервисный отчет.

Встроенный регистратор данных позволяет хранить данные измерений в течение нескольких лет. Данные измерений могут быть проанализированы на USB-накопителе или через Ethernet с помощью удобной программы CS Soft Basic.

  • Графический дисплей 3,5", интуитивно понятное управление с помощью сенсорного экрана
  • Функция масштабирования для точного анализа измеренных значений
  • Цветные кривые измеренных значений с названиями
  • Функция математического расчета для вычисления расстояния до точки росы (монитор конденсата, переключатель конденсата)
  • Кнопка печати: любые результаты измерений могут быть сохранены в виде файла изображения непосредственно на USB-накопителе и отправлены по электронной почте без программного обеспечения
  • 2 контакта сигнализации о превышении пределов
  • Свободно регулируемая задержка сигнала тревоги для двух контактов тревоги с функцией квитирования
  • До 4 входов для дополнительных датчиков точки росы, давления, температуры, датчиков потребления, счетчиков активной электрической энергии, можно подключить любые внешние датчики: Pt 100/ 1000, 0/4...20 мА, 0-1/10 В, Modbus, импульс
  • Встроенный регистратор данных 2 Гб
  • Интерфейс USB, Ethernet, RS 485 / Modbus
  • Веб-сервер