Wilgoć i kondensat w instalacji sprężonego powietrza z wykorzystaniem sprężarek śrubowych – przyczyny, skutki i skuteczne rozwiązania

Sprężone powietrze wydaje się suchym i czystym nośnikiem energii, a jednak zawsze niesie ze sobą wodę, która osadza się w instalacji. Skąd bierze się ten problem i dlaczego dotyczy praktycznie każdego zakładu korzystającego ze sprężarek śrubowych? Jak usunąć kondensat w instalacji pneumatycznej? Odpowiedź kryje się w prostych prawach fizyki, ale jej skutki bywają kosztowne i uciążliwe zarówno dla urządzeń, jak i dla osób pracujących w ich otoczeniu.

Spis treści:

1. 1. Skąd bierze się wilgoć w powietrzu trafiającym do sprężarki?
   2. Gdzie w instalacji gromadzi się kondensat?
   3. Jakie problemy powoduje kondensat w układzie pneumatycznym?
   4. Jak działają spusty kondensatu w instalacji?
   5. Jak działają separatory cyklonowe w sprężarkach śrubowych?
   6. Jakie urządzenia skutecznie usuwają wilgoć z powietrza sprężonego?
   7. Dlaczego zimą kondensat w instalacji stanowi większe wyzwanie?
   8. Wilgoć i kondensat w instalacji sprężonego powietrza wymagają stałej uwagi
   9. FAQ

Skąd bierze się wilgoć w powietrzu trafiającym do sprężarki?

Sprężone powietrze niemal zawsze zawiera wilgoć, choć rzadko kto zdaje sobie z tego sprawę. Wilgoć obecna jest w powietrzu atmosferycznym przez cały rok, zmienia się tylko jej ilość. Zasysane przez sprężarkę powietrze niesie ze sobą pewną ilość pary wodnej – zależną od wilgotności powietrza w danym miejscu oraz od wilgotności względnej panującej danego dnia. W praktyce oznacza to, że w cieplejsze i bardziej parne dni do sprężarki trafia więcej wody niż zimą.

Każda porcja powietrza o konkretnej temperaturze i ciśnieniu zawiera określoną ilość wilgoci, powyżej której nadmiar wilgoci zaczyna się wykraplać. W trakcie sprężania powietrza jego objętość gwałtownie maleje, a ta sama ilość wody trafia do znacznie mniejszej przestrzeni, więc stężenie wilgoci rośnie. Gdy sprężone powietrze zaczyna się chłodzić, para wodna osiąga temperaturę punktu rosy i w wyniku kondensacji przechodzi w postać ciekłą.

Sprężarka śrubowa ma w swojej budowie chłodnicę końcową, która celowo obniża temperaturę powietrza zaraz po sprężeniu – część wilgoci wykrapla się wtedy jeszcze przed wejściem do dalszej części instalacji. Do wody dołącza olej pochodzący ze smarowania i uszczelniania mechanizmu śrubowego, a także drobiny metalu powstające na skutek naturalnego zużywania się elementów wewnętrznych. W efekcie w układach sprężonego powietrza pojawia się mieszanina określana mianem kondensatu.

Gdzie w instalacji gromadzi się kondensat?

Kondensat pojawia się w wielu miejscach instalacji, nie tylko bezpośrednio za sprężarką. Najczęściej osadza się w:

• zbiornikach ciśnieniowych, gdzie sprężone powietrze chwilowo się zatrzymuje i stygnie;
• wkładach filtrów, gdzie osadzają się zanieczyszczenia stałe razem z wodą;
• separatorach cyklonowych montowanych zaraz za sprężarką;
• osuszaczach chłodniczych pracujących w dalszej części instalacji;
• niskich punktach rurociągów, gdzie kieruje go siła grawitacji.

Widać więc, że problem dotyczy praktycznie każdego elementu układu, przez który przepływa sprężone powietrze, a zebrana w tych miejscach ciecz nie zawsze wygląda tak samo. Gdy w sprężarce stosowany jest zwykły olej mineralny, powstaje kondensat złożony niemal wyłącznie z wody z niewielkim udziałem oleju.

Przy specjalnych olejach syntetycznych, dobieranych przez producentów sprężarek, woda i olej tworzą trwałą emulsję o gęstej konsystencji, którą znacznie trudniej rozdzielić na poszczególne składniki. Rodzaj zastosowanego oleju decyduje więc o tym, jak trudne w obsłudze będzie usuwanie kondensatu z instalacji.

Jakie problemy powoduje kondensat w układzie pneumatycznym?

Kondensat pozostaje jednym z najpowszechniejszych utrapień układów pneumatycznych, spotykanym w bardzo różnych branżach. Wilgoć przyspiesza korozję wewnętrznych powierzchni rur i zbiorników, a w połączeniu z drganiami prowadzi do nieszczelności na połączeniach i uszczelnieniach. Zawory rozdzielające zapychają się osadem – uszkadza to zawory oraz wywołuje ich nieprawidłowe działanie, bo sterowanie staje się wolniejsze albo w ogóle zawodzi.

Zanieczyszczone powietrze odpowiada też za spadek wydajności całego układu, ponieważ energia jest tracona na pokonywanie oporów w zapchanych elementach instalacji. Skutki odczuwają również odbiorniki pneumatyczne – narzędzia i siłowniki pracują nierówno, a ich żywotność zauważalnie się skraca w takich warunkach. W dużych zakładach przemysłowych, gdzie z jednej instalacji korzysta jednocześnie wiele urządzeń pneumatycznych, awaria pojedynczego elementu wywołuje nieplanowane przestoje całej linii produkcyjnej.

Nie bez znaczenia pozostaje też wpływ na środowisko pracy – rozpylony kondensat plami elementy malowane czy czyszczone strumieniem powietrza, a wdychanie jego aerozolu oraz kontakt ze skórą szkodzą zdrowiu osób obsługujących maszyny. Zalegająca wilgoć sprzyja też rozwojowi bakterii i powstawaniu nieprzyjemnego zapachu, zwłaszcza w cieplejszych pomieszczeniach produkcyjnych.

Jak działają spusty kondensatu w instalacji?

Odprowadzanie kondensatu ze zbiorników wymaga odpowiednich urządzeń, bo nagromadzona ciecz nie zniknie sama. Najprostszym rozwiązaniem pozostają ręczne spusty kondensatu, czyli zawory otwierane co jakiś czas przez obsługę. W praktyce bywają zawodne – poziomu cieczy wewnątrz metalowego czy plastikowego zbiornika często po prostu nie widać, a zapomnienie o jego opróżnieniu pozwala kondensatowi popłynąć dalej, w głąb instalacji.

Wygodniejszy bywa automatyczny spust reagujący na poziom cieczy lub cykl czasowy – obsługa nie musi wtedy pamiętać o ręcznym opróżnianiu zbiornika, choć każde jego zadziałanie wiąże się z niewielkim spadkiem ciśnienia, które sprężarka musi później uzupełnić. W obu przypadkach o skuteczności rozwiązania decyduje zawór spustowy, a jego szczelność i drożność przekładają się bezpośrednio na działanie całej instalacji. Odprowadzonej w ten sposób cieczy nie wolno kierować wprost do kanalizacji – zawarty w niej olej wymaga wcześniejszego rozdzielenia od wody w osobnym urządzeniu, zanim ścieki trafią dalej.

Jak działają separatory cyklonowe w sprężarkach śrubowych?

Skuteczne odwadnianie sprężonego powietrza w sprężarkach opiera się nie tylko na spustach, ale też na separatorach umieszczonych zaraz za jednostką sprężającą. Wykorzystują one siłę odśrodkową do oddzielenia kropel wody od strumienia powietrza, wprawianego w ruch wirowy przez specjalną wkładkę. Skuteczność takiego rozwiązania sięga zwykle 92-99% w odniesieniu do cząstek o wielkości od kilku mikronów, choć wiąże się z dodatkowym oporem przepływu rzędu kilkudziesięciu-stu milibarów.

Dobór separatora powinien uwzględniać między innymi wydajność sprężarki, dla której ma pracować, maksymalne ciśnienia robocze instalacji oraz sposób jego zamocowania – bezpośrednio na przyłączu sprężarki albo na ścianie, za pomocą osobnych uchwytów. Prawidłowego działania całego układu nie da się osiągnąć bez stałej kontroli tych elementów, bo to od nich zależy, czy kondensat w systemie sprężarek śrubowych trafia dalej do instalacji, czy zostaje usunięty na samym początku.

Jakie urządzenia skutecznie usuwają wilgoć z powietrza sprężonego?

Same separatory i spusty nie zawsze wystarczą, by uzyskać suche powietrze potrzebne do bardziej wymagających procesów. Do zastosowań ogólnych, takich jak zasilanie narzędzi warsztatowych, zwykle wystarcza osuszacz chłodniczy, który obniża temperaturę powietrza i pozwala usunąć wodę, tak by pozostałe powietrze było znacznie suchsze niż na wejściu do urządzenia.

Tam, gdzie proces technologiczny wymaga znacznie niższej wilgotności, na przykład przy pracy w warunkach wysokiej wilgotności otoczenia, stosuje się osuszacze adsorpcyjne, których złoże higroskopijne potrafi usuwać wodę znacznie skuteczniej niż samo chłodzenie. Takie skuteczne osuszacze powietrza do sprężarek montuje się zwykle w liniach zasilających lakiernie, instalacje sterowania pneumatycznego czy urządzenia pomiarowe, czyli tam, gdzie nawet niewielka ilość wilgoci obniża jakość sprężonego powietrza poniżej wymaganej klasy.

Dlaczego zimą kondensat w instalacji stanowi większe wyzwanie?

Niska temperatura otoczenia wydłuża czas potrzebny na rozgrzanie sprężarki, pogarszając przy tym warunki chłodzenia i pracy mechanizmu śrubowego. Dopiero po kilkunastu minutach pracy urządzenie osiąga wyższą temperaturę roboczą, zwykle w granicach 70-75 stopni, a jeśli kondensat zdążył wcześniej wymieszać się z olejem, jego usunięcie wymaga nawet godziny nieprzerwanej pracy.

Częstotliwość serwisowania spustów, filtrów i separatorów nie musi się przy tym zmieniać – te same zasady obowiązują zarówno zimą, jak i w okresie letnim. Prawdziwe zagrożenie pojawia się, gdy zbiornik lub odcinek rurociągu stoi na zewnątrz, narażony na trudne warunki otoczenia i bez odpowiedniego ocieplenia. Zgromadzona woda zamarza wtedy w spustach i przewodach, zmieniając ich przekrój wewnętrzny, ograniczając przepływ i podnosząc opory instalacji.

Gdy temperatura ponownie wzrośnie, zamrożony kondensat rozmarza i nagle obciąża układ. Taka sytuacja bywa przyczyną kosztownych przestojów, których łatwiej uniknąć poprzez wcześniejsze ocieplenie instalacji oraz wyposażenie spustów w grzałki chroniące przed zamarznięciem.

Wilgoć i kondensat w instalacji sprężonego powietrza wymagają stałej uwagi

Wilgoć w instalacji sprężonego powietrza to zjawisko, którego nie da się całkowicie wyeliminować – można je jedynie skutecznie kontrolować na każdym etapie, od sprężarki aż po ostatni odbiornik. Regularna obsługa spustów, filtrów, separatorów i osuszaczy pozostaje najprostszym sposobem na ograniczenie kosztów i uniknięcie awarii wynikających z obecności kondensatu w instalacji.

FAQ:

1. Czy kondensat może uszkodzić sprężarkę lub narzędzia pneumatyczne?

Tak, długotrwały kontakt z kondensatem niszczy łożyska i elementy wewnętrzne sprężarki, bo emulsja wypłukuje smar z powierzchni trących. W narzędziach pneumatycznych powoduje pęcznienie uszczelnień i zacieranie tłoczysk – to wyraźnie skraca ich żywotność i pogarsza precyzję działania.

2. Jakie są przepisy dotyczące odprowadzania kondensatu?

Kondensat traktowany jest jako ściek przemysłowy zawierający olej, więc nie wolno odprowadzać go wprost do kanalizacji ani gruntu. Przed zrzutem trzeba rozdzielić wodę i olej w separatorze, a zawartość oleju w odprowadzanej wodzie musi mieścić się w normach określonych pozwoleniem wodnoprawnym.

3. Jak często trzeba serwisować spusty kondensatu i separatory w instalacji?

Ręczne spusty najlepiej sprawdzać codziennie, automatyczne wystarczy kontrolować raz w tygodniu lub miesiącu, zależnie od ilości kondensatu. Separatory i filtry warto przeglądać przy każdej wymianie wkładów, czyli zwykle co pół roku, częściej w zapylonym lub wilgotnym otoczeniu.