压缩空气系统的湿度测量

作为一种多功能、可靠的能源，压缩空气已成为现代生产过程中不可或缺的一部分。根据不同的应用，对压缩空气系统有不同的要求。保持一定的含水量或露点/压力露点是确保系统长期无故障运行的基本前提。

德国CS INSTRUMENTS有限公司开发的DS 400 压力露点测量仪具有许多新的优点，尤其适用于压缩空气和气体的湿度测量。

水是如何进入压缩空气的？

压缩空气通常由环境空气产生，环境空气被吸入后用活塞或螺杆压缩机压缩，然后或多或少地进行干燥。这样做的目的是尽可能少地产生干燥、无油和低灰尘的压缩空气。残油和灰尘颗粒可以通过复杂的过滤系统去除。另一方面，必须使用干燥器（冷冻式干燥器、膜式干燥器、吸附式干燥器等）降低水分，理想情况下，干燥器的运行不受负载控制。

温度越高、体积越大，空气中就能吸附更多的水蒸气。相反，压缩空气结合水蒸气的能力较弱。压缩机会将大气中的空气压缩至其原始体积的一小部分。在压缩过程中的某一时刻，空气中的含水量超过了空气结合水蒸气的能力。空气达到饱和，部分水以冷凝水的形式析出。通过进一步降低温度，会有更多的水凝结。这意味着压缩机出口处的相对湿度始终为 100%，而且出口空气中也有水滴。在压力下损失的液体量可能相当大。例如，一台湿度为 60%、环境温度为 20°C 的 30 千瓦压缩机在 8 小时内会向压缩空气管路排放 20 升液体。对于大型压缩机，这个数值要大很多倍。

水分含量的影响

不同的应用对压缩空气有不同的要求。保持一定的含水量是整个系统长期平稳运行的前提条件。大多数压缩空气管道都由钢或非镀锌钢制成。相对湿度为 50%时，腐蚀率会急剧上升，因此在任何情况下都不能超过这个值。对于未镀锌的管路，在湿度较高的情况下会逐渐形成锈蚀。随着时间的推移，铁锈会剥落并迁移到分接点。其后果包括喷嘴堵塞、控制元件损坏和停产。昂贵的维修费用和较短的维护周期将不可避免。

除了腐蚀问题和上述后果之外，水分含量还会直接影响最终产品的质量。如果水分含量过高，会产生哪些问题呢？下面是一些在实践中经常出现的例子：

  • 吸湿性产品（香料、糖等）在通过气动输送系统运输时粘在一起
  • 在喷漆和涂层过程中产生气泡
  • 灰尘会堵塞钻孔
  • 冬天在没有暖气的车间里，控制阀会结冰

根据 DIN ISO 8573-1 标准推荐的压缩空气品质

应用颗粒残留水
KL微米KLDTP
呼吸空气10.11-3-70 / -20 °C
喷枪10.12-40 °C
医疗技术10.13-4-20 / +3 °C
测量和控制技术10.14+3 °C
输送食品和饮料213-20 °C
喷砂系统--4-3+3 / -20 °C
一般工厂空气354+3 °C
断开锤4155-4+7/3°C

烘干机的类型和任务

为解决湿度过大的问题，实际中使用了各种类型的干燥机。在压缩空气技术中，压力露点是衡量压缩空气干燥度的标准。压力露点是压缩空气中所含水分凝结成液态水的温度（也是饱和状态，100% 相对湿度）。压力露点温度越低，压缩空气中的水蒸气含量就越低。

用于露点值在 +2 °Ctd 左右的制冷干燥机。

压缩空气干燥器有多种类型。最常用的是冷冻式干燥机或吸附式干燥机。冷冻式干燥机可将压缩空气冷却到 2 至 5°C 左右。压力露点也是 2 至 5°C。多余的水蒸气凝结析出。然后将空气重新加热至室温。

在大多数情况下，制冷压缩空气干燥机仅通过冷却温度显示器进行监控。只有在大型系统或特别重要的应用中才会安装固定式湿度监控装置。然而，仅仅显示冷却温度是不够的。即使冷却温度看起来正常，以下故障也会导致压力露点过高：

  • 制冷干燥器中的冷凝水未排出（冷凝水排水管故障或脏污）
  • 制冷干燥器中的压缩空气旁路（热交换管道磨损、腐蚀等）；旁路管道中的压缩空气旁路

制冷干燥器的故障不可避免地会导致压缩空气管路中的冷凝水出现大量问题。如果冷凝水积聚在袋式管路中而不能自行排出，则问题尤为严重（除上述问题外）。袋式管路中的冷凝水只能通过大量的压缩空气来清除或干燥和冲洗。

这通常会导致露点值升高，而消耗量却很低，制冷干燥机也不会出现任何明显的问题。从长远来看，压缩空气管理者很难找到露点值升高的原因，或者在极端情况下，很难找到冷凝水的来源。

吸附式干燥机适用于典型露点 -30 ...-40° Ctd.

吸附式干燥机的运行是基于两个质点之间的吸引力原理。水蒸气被吸附在干燥剂表面。有效的吸附式干燥机可将压缩空气干燥至 -40°C 或更低的压力露点。

再生吸附式干燥器由两个装满吸附剂的容器组成。在不同的工艺中，一个容器进行冷再生或热再生，而另一个容器则干燥运行中的空气。根据工艺和运行条件的不同，吸附剂必须以三到五年为一个周期进行更换。

某些运行条件会缩短吸附剂的使用寿命：

  • 压缩空气消耗量过大导致压缩空气侧超载
  • 冷凝水预分离不充分
  • 含油空气
  • 单个储气罐的再生时间过长

使用 DS 400 露点测量仪确保工艺可靠性

世界上独一无二的 3.5 英寸图形显示屏，带触摸屏和打印功能。可为每个继电器设置报警延迟时间。这意味着只有在较长时间内实际超出的极限值才会显示出来。警报还可以确认。DS 400 露点仪由DS 400 无纸记录仪和FA 510 露点传感器组成，包括一个合适的测量室，用于测量压缩空气和气体的压力露点，最高压力可达 16/50/350 巴。压力超过 16 巴时，请使用高压测量室。

露点传感器的核心部件是德国CS INSTRUMENTS有限公司的湿度传感器。为了实现快速准确的测量，被测气体必须持续流经湿度传感器。为此，需要在一定压力下通过毛细管分流器吹出一定体积的气流。用于压缩空气管路的标准化插入式接头意味着测量室可以连接到分接点，无需进行任何大型安装工作。

与标准无纸记录仪的主要区别体现在 DS 400 在调试和测量数据评估时的简便性上。

3.5 英寸触摸图形显示屏具有缩放功能和打印按钮，操作直观，这在同价位产品中是独一无二的。借助带缩放功能的图形显示屏，干燥过程或露点曲线一目了然，并存储在数据记录器中。这样，即使没有电脑，用户也可以随时在现场查看存储的测量数据。这样就可以快速、轻松地分析干燥过程。

使用打印按钮，可将当前屏幕以图像文件的形式保存在内置 SD 卡或 U 盘上，然后在电脑上打印出来，无需额外软件。是现场记录测量值/测量曲线的理想工具。彩色测量曲线可以作为图像文件通过电子邮件发送，也可以整合到服务报告中。

内置数据记录器可将测量数据保存数年。测量数据可通过 U 盘或便捷的德国CS Soft Basic通过以太网进行分析。

  • 3.5 英寸图形显示屏，触摸屏操作直观
  • 缩放功能可精确分析测量值
  • 带名称的彩色测量值曲线
  • 计算露点距离的数学计算功能（冷凝水监控器、冷凝水开关）
  • 打印按钮：任何测量显示都可直接保存为图像文件，并通过电子邮件发送，无需软件
  • 2 个超限报警触点
  • 两个报警触点的报警延迟时间可自由调节，并带有确认功能
  • 多达 4 个传感器输入端，用于连接额外的露点、压力、温度、消耗传感器、有功电能表以及任何外部传感器：Pt 100/1000、0/4...20 mA、0-1/10 V、Modbus、脉冲
  • 集成数据记录器 2GB
  • USB、以太网接口、RS 485 / Modbus
  • 网络服务器