Merjenje vlažnosti v sistemih stisnjenega zraka

Kot vsestranski in zanesljiv vir energije je stisnjen zrak postal nepogrešljiv del sodobnih proizvodnih procesov. Odvisno od posamezne uporabe se za sistem stisnjenega zraka postavljajo različne zahteve. Vzdrževanje določene vsebnosti vlage ali točke rosišča/točke rosišča tlaka je osnovni pogoj za vsak proces, ki zagotavlja dolgoročno in nemoteno delovanje sistema.

Podjetje CS INSTRUMENTS GmbH & Co. KG je razvilo napravo za merjenje tlačne rosne točke DS 400 s številnimi novimi prednostmi, zlasti za merjenje vlage v stisnjenem zraku in plinih.

Kako pride voda v stisnjen zrak?

Stisnjen zrak se običajno proizvaja iz okoliškega zraka, ki se vsrka, stisne z bati ali vijačnimi kompresorji in nato bolj ali manj posuši. Cilj je s čim manj napora proizvesti suh, brez olja in z malo prahu stisnjen zrak. Oljne ostanke in prašne delce je mogoče odstraniti s kompleksnimi filtrirnimi sistemi. Po drugi strani pa je treba vlago zmanjšati z uporabo sušilnikov (hladilni sušilniki, membranski sušilniki, adsorpcijski sušilniki itd.), ki v idealnem primeru delujejo pod nadzorom, neodvisnim od obremenitve.

Višja kot je temperatura in večja kot je prostornina, več vodne pare lahko zrak veže. Nasprotno pa ima stisnjen zrak manjšo sposobnost vezave vodne pare. Kompresor stisne atmosferski zrak na del prvotne prostornine. Na določeni točki v postopku stiskanja vsebnost vode v zraku preseže sposobnost zraka, da veže vodno paro. Zrak je nasičen in del vode se izloči kot kondenzat. Z nadaljnjim zniževanjem temperature se kondenzira še več vode. To pomeni, da je relativna vlažnost na izhodu iz kompresorja vedno 100 %, v izhodnem zraku pa so tudi vodne kapljice. Količina tekočine, ki se izgubi pod tlakom, je lahko precejšnja. Na primer, kompresor z močjo 30 kW pri vlažnosti 60 % in temperaturi okolice 20 °C v osmih urah izpusti 20 litrov v cev za stisnjen zrak. Pri velikih kompresorjih je ta vrednost večkrat večja.

Vpliv vsebnosti vlage

Stisnjenemu zraku so glede na uporabo postavljene različne zahteve. Vzdrževanje določene vsebnosti vlage je predpogoj za dolgoročno nemoteno delovanje celotnega sistema. Večina vodov za stisnjen zrak je izdelana iz jekla ali neocinkanega jekla. Ker se stopnja korozije od relativne vlažnosti 50 % močno poveča, te vrednosti nikakor ne smete preseči. Pri neocinkanih ceveh se ob visoki vlažnosti sčasoma pojavi korozija. Korozija se sčasoma odlušči in se pomakne na mesta odjema. Posledice so na primer zamašene šobe, okvarjeni krmilni elementi in izpad proizvodnje. Draga popravila in kratki intervali vzdrževanja so neizogibni.

Poleg problema korozije in zgoraj opisanih posledic količina vlage neposredno vpliva na kakovost končnih izdelkov. Do kakšnih težav lahko pride, če je vsebnost vlage previsoka? Navajamo nekaj primerov, ki se pogosto pojavljajo v praksi:

  • Higroskopični izdelki (začimbe, sladkor itd.) se med prevozom po pnevmatskem transportnem sistemu zlepijo.
  • med procesi barvanja in premazovanja nastajajo mehurčki
  • Vrtine se lahko zamašijo zaradi prahu, ki se prenaša z njimi
  • regulacijski ventili pozimi v neogrevanih halah zaledenijo

Priporočena kakovost stisnjenega zraka v skladu z DIN ISO 8573-1

AplikacijaDelciPreostala voda
KLµmKLDTP
Dihalni zrak10.11-3-70 / -20 °C
Razpršilne pištole10.12-40 °C
Medicinska tehnologija10.13-4-20 / +3 °C
Merilna in nadzorna tehnologija10.14+3 °C
Prenos živil in pijač213-20 °C
Sistemi za peskanje- -4-3+3 / -20 °C
Splošni tovarniški zrak354+3 °C
Odprto kladivo4155-4+7/3°C

Vrste in naloge sušilnih strojev

V praksi se za reševanje problema prekomerne vlažnosti uporabljajo različne vrste sušilnikov. V tehnologiji stisnjenega zraka je tlačna rosna točka merilo za suhost stisnjenega zraka. Tlačna rosna točka je temperatura, pri kateri vlaga v stisnjenem zraku kondenzira v tekočo vodo (tudi stanje nasičenosti, 100 % relativna vlažnost). Nižja kot je temperatura tlačne rosišča, manjša je količina vodne pare v stisnjenem zraku.

Hladilni sušilnik za vrednosti rosišča okoli +2 °Ctd.

Obstajajo različne vrste sušilnikov stisnjenega zraka. Najpogosteje se uporabljajo hladilni ali adsorpcijski sušilniki. Hladilni sušilniki ohladijo stisnjen zrak na približno 2 do 5 °C. Tlačna rosna točka je nato prav tako 2 do 5 °C. Tlačna rosna točka je potem tudi 2 do 5 °C. Odvečna vodna para kondenzira in se obori. Zrak se nato ponovno segreje na sobno temperaturo.

V večini primerov se hladilni sušilniki stisnjenega zraka nadzorujejo le s prikazovalnikom temperature hlajenja. Stacionarno spremljanje vlažnosti je bilo nameščeno le v velikih sistemih ali za posebej pomembne aplikacije. Vendar zgolj prikaz temperature hlajenja ne zadostuje. Tudi če se zdi, da je temperatura hlajenja v redu, lahko naslednje napake privedejo do previsoke tlačne rosne točke:

  • Kondenzat v hladilnem sušilniku se ne odvaja (odtok kondenzata je okvarjen ali umazan).
  • obtok stisnjenega zraka v hladilnem sušilniku (cevi za izmenjavo toplote so obrabljene, korodirane itd.); obtok stisnjenega zraka v obtočnih vodih

Okvara hladilnega sušilnika neizogibno vodi do precejšnjih težav s kondenzatom v liniji stisnjenega zraka. Še posebej problematično je (poleg že omenjenih težav), če se kondenzat lahko zbira v vrečastem vodu in se ne odvaja sam od sebe. Kondenzat v vrečastih ceveh je mogoče odstraniti le z veliko truda ali pa ga posušiti in sprati z izjemno veliko količino stisnjenega zraka.

To zelo pogosto privede do povečanih vrednosti rosišča ob zelo majhni porabi, ne da bi se pojavile kakršne koli prepoznavne težave s hladilnim sušilnikom. Dolgoročno upravljavec stisnjenega zraka zelo težko ugotovi, od kod izvirajo povečane vrednosti rosišča ali v skrajnih primerih kondenzat.

Adsorpcijski sušilnik za tipične točke rosišča -30 ... -40° Ctd.

Delovanje adsorpcijskih sušilnikov temelji na načelu privlačnosti med dvema masama. Vodna para se veže (adsorbira) na površino sušilnega sredstva. Učinkoviti adsorpcijski sušilniki lahko sušijo stisnjen zrak do tlačne rosne točke -40 °C in nižje.

Regenerativni adsorpcijski sušilniki so sestavljeni iz dveh posod, napolnjenih z adsorbentom. Pri različnih postopkih se ena posoda regenerira hladno ali toplo, druga pa suši delovni zrak. Odvisno od procesa in obratovalnih pogojev je treba adsorbent zamenjati v ciklu treh do petih let.

Nekateri pogoji obratovanja povzročijo skrajšanje življenjske dobe adsorpcijskega sredstva:

  • preobremenitev na strani stisnjenega zraka zaradi prevelike porabe stisnjenega zraka
  • nezadostno predhodno ločevanje kondenzata
  • Onesnažen zrak
  • predolgi časi regeneracije posameznih rezervoarjev

Zagotavljanje zanesljivosti procesov s kompletom DS 400 za merjenje rosišča

Edini na svetu s 3,5-palčnim grafičnim zaslonom z zaslonom na dotik in funkcijo tiskanja. Za vsak rele je mogoče nastaviti zakasnitev alarma. To pomeni, da se prikažejo samo mejne vrednosti, ki so bile dejansko presežene v daljšem časovnem obdobju. Alarm je mogoče tudi potrditi. Komplet za merjenje točke rosišča DS 400 je sestavljen iz brezpapirnega zapisovalnika DS 400 in senzorja točke rosišča FA 510, vključno z ustrezno merilno komoro za merjenje tlačne točke rosišča stisnjenega zraka in plina do 16/50/350 barov. Za tlake nad 16 barov uporabite visokotlačno merilno komoro.

Osrednji del senzorja rosišča je svetovno uveljavljen senzor vlage družbe CS INSTRUMENTS GmbH & Co KG. Da bi dosegli hitre in natančne meritve, mora merjeni plin neprekinjeno teči skozi senzor vlage. V ta namen se določen volumenski tok izpihuje pri določenem tlaku prek kapilarne delitve. Standardizirana vtična vtičnica za cevi za stisnjen zrak pomeni, da je mogoče merilno komoro priključiti na odjemno mesto brez večjih montažnih del.

Glavna razlika v primerjavi s standardnimi brezpapirnimi zapisovalniki se kaže v preprostosti DS 400 med zagonom in vrednotenjem merilnih podatkov.

Intuitivno upravljanje s 3,5-palčnim grafičnim zaslonom na dotik s funkcijo povečave in gumbom za tiskanje je edinstveno v tem cenovnem razredu. S pomočjo grafičnega zaslona s funkcijo povečave je proces sušenja ali krivulja rosišča viden na prvi pogled in shranjen v zapisovalniku podatkov. To uporabniku omogoča, da si shranjene merilne podatke kadar koli ogleda na kraju samem, tudi brez osebnega računalnika. To omogoča hitro in enostavno analizo poteka sušenja.

Z gumbom za tiskanje lahko trenutni zaslon shranite kot slikovno datoteko na notranjo kartico SD ali na ključek USB in ga natisnete na računalniku brez dodatne programske opreme. Idealno za dokumentiranje izmerjenih vrednosti / merilnih krivulj na kraju samem. Obarvane merilne krivulje lahko pošljete kot slikovno datoteko po e-pošti ali jih vključite v servisno poročilo.

Notranji zapisovalnik podatkov omogoča večletno shranjevanje merilnih podatkov. Merilne podatke lahko analizirate na ključku USB ali prek etherneta s priročnim programom CS Soft Basic.

  • 3,5-palčni grafični zaslon, intuitivno upravljanje z zaslonom na dotik
  • Funkcija povečave za natančno analizo izmerjenih vrednosti
  • Barvne krivulje izmerjenih vrednosti z imeni
  • Funkcija matematičnega izračuna za izračun razdalje do točke rosišča (monitor kondenzata, stikalo kondenzata)
  • Gumb za tiskanje: vse merilne prikaze je mogoče shraniti kot slikovno datoteko neposredno na ključ USB in jih poslati po elektronski pošti brez programske opreme
  • 2 alarmna kontakta za prekoračitev mejnih vrednosti
  • Prosto nastavljiva zakasnitev alarma za oba alarmna kontakta s funkcijo potrditve
  • Do 4 senzorski vhodi za dodatne senzorje točke rosišča, tlaka, temperature, porabe, merilnike električne energije, lahko priključite vse zunanje senzorje: Pt 100/ 1000, 0/4...20 mA, 0-1/10 V, Modbus, impulzi
  • Vgrajen zapisovalnik podatkov 2 GB
  • USB, ethernetni vmesnik, RS 485 / Modbus
  • Spletni strežnik