6 marca - Produkty
Sprężone powietrze wykorzystywane jest do zasilania maszyn przez firmy z różnych gałęzi przemysłu. Posiada wiele cennych zalet, jednak wymaga odpowiedniego obchodzenia. Nieutrzymywanie jego wysokiej jakości może skutkować nie tylko większym zużyciem energii, ale także kosztownymi uszkodzeniami maszyn, a nawet urazami użytkowników. W jaki sposób zarządzać jakością sprężonego powietrza, aby hala produkcyjna spełniała obowiązujące normy i nie stanowiła zagrożenia dla linii produkcyjnej i użytkowników?
Czym jest sprężone powietrze i do czego służy?
Zanim przystąpi się do samego tematu zarządzania jakością sprężonego powietrza, warto zastanowić się, czym w ogóle ono jest i do czego może być wykorzystywane? Jest to powietrze o większym ciśnieniu niż to występujące w naturze (atmosferyczne). Stosuje się je jako medium energetyczne dla różnego rodzaju urządzeń pneumatycznych. W jaki sposób powstaje sprężone powietrze? Wytwarzane jest za pomocą specjalistycznych maszyn – sprężarek i kompresorów, które mogą różnić się między sobą konstrukcją i właściwościami w zależności od zastosowania i potrzebnej jakości oraz czystości sprężonego powietrza.
Istnieją między innymi kompresory śrubowe, sprężarki tłokowe czy spiralne, które mimo iż wykonują właściwie to samo, to różnią się budową, sposobem zwiększania ciśnienia oraz zastosowaniem. Po wytworzeniu sprężone powietrze przechowywane jest w przeznaczonych do tego butlach i zbiornikach, a następnie transportowane do maszyn za pomocą rur oraz elementów instalacji pneumatycznych. Stosowane jest na szeroką skalę w przeróżnych gałęziach przemysłu, między innymi w transporcie, przemyśle samochodowym, elektronicznym, sportach nurkowych, medycynie oraz wielu innych.
Czynniki zanieczyszczające sprężone powietrze
Pobierane do sprężarki powietrze może zawierać niepożądane zanieczyszczenia w postaci mikroorganizmów, pyłów, kurzu, cząsteczek wody, a także olejów i różnych związków chemicznych. Gdy tego typu substancje przedostają się do wydmuchiwanego przez sprężarkę powietrza, staje się ono zagrożeniem nie tylko dla wytwarzanego za pomocą maszyn produktu, lecz także dla samych urządzeń na całej linii produkcyjnej oraz samych pracowników. O ile w normalnych warunkach takiego rodzaju zanieczyszczenia nie stanowią zagrożenia, o tyle w przypadku skondensowanego powietrza w niewielkiej przestrzeni mogą nieść za sobą ryzyko utraty zdrowia, a nawet życia osób pracujących przy urządzeniach.
Strategia grupowania odbiorników o podobnych wymaganiach jakościowych
Dostarczane do sprężarek powietrze powinno wcześniej zostać odpowiednio uzdatnione. Przedtem jednak bardzo ważne jest, aby określić wymagania dla poszczególnych urządzeń końcowych. Sprężone powietrze musi spełniać kryteria najbardziej wymagającej spośród maszyn biorących udział w danym procesie produkcyjnym. Nie warto jednak tych wymagań przekraczać, ponieważ wyższa jakość powietrza zawsze będzie się wiązać z ponoszeniem większych kosztów produkcji. Gdy wymagania jakościowe zostaną już określone, kolejnym etapem jest skonfigurowanie układu oraz dobranie odpowiednich elementów uzdatniających, o których szerzej nieco później.
Niektórzy w celu poprawy jakości sprężonego powietrza stosują strategię zgrupowania blisko siebie odbiorników o podobnych wymaganiach jakościowych oraz umieszczenia niedaleko nich urządzeń do uzdatniania. Ogranicza się w ten sposób długość całej instalacji. Rozwiązanie to nie jest praktyczne w przypadku, gdy większość maszyn wymaga sprężonego powietrza o najwyższej jakości. Lepiej jest wówczas zasilić całą instalację wysokojakościowym powietrzem. Stosując strategię grupowania odbiorników, warto pamiętać, że może to wymusić ulokowanie sprężarek oraz elementów uzdatniających blisko od nich, co może w niektórych przypadkach utrudniać obsługę lub być sprzeczne z koncepcją zasilania z głównej sprężarkowni.
W jaki sposób można zwiększyć jakość sprężonego powietrza?
Wykorzystywanie sprężonego powietrza w różnych gałęziach przemysłu na coraz szerszą skalę sprawiło, że z czasem zaczęły powstawać rozwiązania poprawiające jakość czynnika roboczego. Istnieją specjalne urządzenia uzdatniające, które pozbywają się wszelkich zanieczyszczeń. Występują w postaci filtrów, osuszaczy, układów chłodzenia oraz separatorów. Dzięki ich odpowiedniemu dopasowaniu można pozbyć się problemu niskiej jakości sprężonego powietrza, które stanowi zagrożenie dla całej produkcji – zarówno maszyn, jak i pracowników.
Aby mieć pewność, że hala produkcyjna spełnia obowiązujące normy, które określają dopuszczalne zawartości wody, cząstek stałych czy oleju w sprężonym powietrzu, zdecydowanie warto się z nimi zapoznać. W przypadku ich niespełnienia niesie to za sobą ryzyko dostarczania silnie zanieczyszczonego czynnika zarówno dla wytwarzanego produktu, jak i osób użytkujących maszyny.
Metody poprawiania jakości sprężonego powietrza
1. Filtracja
Filtry oczyszczające powietrze mają różne funkcje i dobierane są w zależności od zastosowania. Pyłowe służą do usuwania cząstek stałych, węglowe do eliminowania par oleju i zapachów, koalescencyjne likwidują wodę, aerozole oleju oraz cząsteczki stałe, a sterylne pozbywają się mikroorganizmów i cząsteczek stałych. W przypadku filtrów należy jednak zdawać sobie sprawę z tego, że w miarę ich coraz większego zanieczyszczenia, ciśnienie sprężonego powietrza spada. Filtry trzeba wymieniać, gdy spadek ten przekroczy minimalną wartość dopuszczalną.
2. Osuszanie
Wilgoć może być usunięta poprzez przesłanie gorącego sprężonego powietrza do chłodnicy końcowej bądź wymiennika ciepła, w których część tego ciepła jest odbierana. Chłodnice posiadają jednak ograniczone zdolności usuwania wilgoci, ponieważ jest ona uzależniona w dużej mierze od temperatury czynnika chłodzącego. Właśnie dlatego stosuje się osuszacze, które w skuteczny sposób pozbywają się wody ze sprężonego powietrza.
Istnieją trzy rodzaje osuszaczy:
- osuszacze membranowe – to urządzenia, w których najważniejsze zadanie pełni membrana z włókna polimerowego. To właśnie przez nią przenikają cząsteczki wilgoci. Stosowane są głównie w sytuacji, gdy istnieje konieczność zintegrowania osuszacza ze sprężarką. Charakteryzują się niewielkim rozmiarem oraz tym, że nie wymagają zasilania elektrycznego. Mogą pracować przy różnych wartościach temperatury otoczenia i wlotowej.
- osuszacze chłodnicze – inaczej nazywane ziębniczymi lub kondensacyjnymi. Działają na podobnej zasadzie co chłodziarki. Zanieczyszczenia w postaci wilgoci i pary oleju są kondensowane, a następnie usuwane, a osuszone sprężone powietrze zostaje przesłane dalej do systemu.
- osuszacze adsorpcyjne – składają się z dwóch kolumn zawierających adsorbent (najczęściej żel aluminiowy). Naprzemiennie przepływa przez nie powietrze, a na adsorbencie wytrąca się wilgoć. Po upływie kilku minut adsorbent jest regenerowany przez osuszanie za pomocą wcześniej osuszonego powietrza, przez co jego pewna część zostaje utracona.
3. Separacja kondensatu
Za pomocą separatora cyklonowego usuwane są cząsteczki stałe oraz cząstki cieczy i aerozoli. Jego niekwestionowaną zaletą jest to, że przy małych stratach ciśnienia zapewnia wysoki poziom separacji w dużym zakresie przepływów. Dzieje się tak między innymi dzięki wirowemu wkładowi. Powietrze nabiera na nim ruchu obrotowego wewnątrz obudowy, a cięższe i większe cząstki wyrzucane są na jej wewnętrzne ścianki, gdzie wytracają swoją prędkość poprzez tarcie i opadają na dno, skąd są usuwane spustem kondensatu. Oczyszczone sprężone powietrze wędruje dalej do systemu.
4. Usuwanie kondensatu
Urządzenia służące do uzdatniania sprężonego powietrza odseparowują kondensat, który następnie musi zostać usunięty z systemu. Dzieje się to za pomocą spustów kondensatu, które dzielą się na 4 rodzaje. Najprostsze z nich to wersje mechaniczne (inaczej manualne). Są to zawory otwierane ręcznie, wobec czego przyczyniają się do utraty pewnej części sprężonego powietrza. Drugim rodzajem są spusty pływakowe. Kiedy kondensat osiągnie wysoki stan w komorze pływakowej, wówczas zostaje on usunięty. Czasami pływak może się jednak niefortunnie zawiesić, co będzie prowadziło do ciągłej utraty sprężonego powietrza.
Kolejnym rodzajem spustów kondensatu są modele elektryczne czasowe. Wyposażone są w zawory sterujące czasem oraz częstotliwością otwarcia spustu. W przypadku zmiennej wilgotności spowodowanej zmieniającymi się warunkami pogodowymi również w ich przypadku może dojść do strat sprężonego powietrza. Problemem może być również to, że wymagają one okresowych regulacji. Ostatnim rodzajem są spusty elektroniczne bezstratne, których funkcjonowanie jest kontrolowane za pomocą czujników pojemnościowych kondensatu. Umożliwiają usunięcie go bez utraty sprężonego powietrza, a dodatkowo w przeciwieństwie do wersji elektrycznych czasowych nie wymagają okresowej regulacji.
Cały proces uzdatniania kończy się usunięciem wspomnianego już kondensatu, czyli odpadu. Jest to nic innego jak mieszanina wody, olejów oraz pyłów. Warto wiedzieć, że kondensat, który zawiera powyżej 15 miligramów oleju na litr odpadu w żadnym wypadku nie może być odprowadzany bezpośrednio do kanalizacji. Zanim tam trafi, musi zostać poddany dalszemu procesowi obróbki.
Poważne konsekwencje wynikające z braku uzdatniania
W przypadku braku uzdatniania sprężonego powietrza prędzej czy później prowadzi to do wielu nieprawidłowości, które w końcu przyczyniają się do konieczności wymiany całej instalacji. Poszczególne elementy poprzez dostarczanie zanieczyszczonego czynnika roboczego ulegają znacznie szybszej korozji i zawilgoceniu. Z czasem maszyny zaczynają odmawiać posłuszeństwa i zatrzymują się w trakcie pracy bądź występują problemy z ich maksymalną eksploatacją.
Stosowanie urządzeń służących do uzdatniania nie tylko ochroni właściciela przed ogromnymi kosztami związanymi z różnego rodzaju awariami itd., ale sprawi także, że ani wytwarzany produkt, ani same maszyny znajdujące się na hali nie będą stanowiły dla nikogo zagrożenia. Zarządzanie jakością sprężonego powietrza to niezwykle ważna kwestia, której nie należy zaniedbywać.