Dlaczego należy uzdatniać sprężone powietrze?
Sprężone powietrze jest obecnie wykorzystywane w przemyśle do napędzania wielu urządzeń pneumatycznych, musi ono jednak spełniać wysokie wymagania jakościowe, aby zapewnić bezawaryjną pracę sprzętu. Zasilane powietrzem urządzenia z reguły źle reagują na zbyt wysoką temperaturę sprężonego powietrza, jego wilgotność czy też zanieczyszczenie. Uzdatnianie sprężonego powietrza w układzie pneumatycznym jest konieczne, aby osiągnąć parametry jakościowe zależne od specyfiki branży i wymagań producenta urządzeń końcowych. Dostosowywanie się do tych wymagań pozwala zachować wysoką jakość i wydajność urządzeń na długo.
Filtr powietrza w sprężarce
Podstawowym urządzeniem zasilającym sprzęt pneumatyczny jest sprężarka.
Sprężarka powietrza jest wyposażona w filtr powietrza (z reguły o dokładności 10 µm), który nie gwarantuje dostatecznej ochrony podłączonym do niej urządzeniom. Filtr blokuje, przedostanie się do układu zasilania drobinek zanieczyszczeń powietrza, jednakże nie jest już w stanie zneutralizować zanieczyszczeń pyłowych o mniejszej średnicy niż specyfikacja użytego filtra. Dodatkowym efektem niepożądanym, jaki wstępuje w urządzeniu zasilającym, jest zasysanie wilgoci w postaci pary wodnej z atmosfery. Sprężarka zbiera niebezpieczne związki, które przekazywane są drogą nośną do urządzeń pneumatycznych. Wpływają one negatywnie na zasilany sprzęt, powodując między innymi korozję oraz nierównomierną pracę.
Rodzaje filtrów powietrza
Sprężone powietrze mogą oczyszczać dodatkowe filtry lub stacje uzdatniania powietrza.
Zanieczyszczenia z powietrza, wytwarzanego przez sprężarkę usuwa filtr sprężonego powietrza, który jest urządzeniem ciśnieniowym. Filtry dbają o poprawną pracę urządzeń pneumatycznych. Rozróżnia się cztery rodzaje filtrów:
- pyłowe
- węglowe
- sterylne
- koalescencyjne
Cząsteczki stałe są usuwane ze sprężonego powietrza poprzez filtr pyłowy. Można je podzielić na dwa rodzaje: zgrubne i dokładne, w zależności od stopnia filtracji. Cząsteczki stałe, które znajdują się w sprężonym powietrzu, są zatrzymywane we wkładzie filtra. Poniższe zjawiska pomagają wyłapywać i zatrzymywać zanieczyszczenia stałe:
- efekt sita – cząsteczki powyżej 10 mikronów zostają zatrzymane i unieruchomione
- zderzenia bezwładnościowe – dotyczy cząsteczek powyżej 5 mikronów oraz dużych prędkości gazu, jeżeli przepływ prądu powietrza zmienia kierunek, a cząsteczka jest zbyt ciężka, aby dostosować się do tego, uderza we włókno i zatrzymuje się.
- przechwytywanie – w taki sposób wyłapywane są cząsteczki powyżej 0,1 mikrona, zjawisko to występuje, kiedy cząsteczka przemieszcza się przez włókna wkładu, ale nie podąża za przepływem prądu powietrza, a jej promień jest większy niż odległość między linią prądu a obwodem włókna.
- dyfuzja – inaczej określana „Ruchami Browna”, dotyczy najmniejszych cząsteczek, których wielkość wynosi poniżej 0,3 mikrona, poruszają się zwykle chaotycznie, zderzając ze sobą, co skutkuje przypadkowym przechwytywaniem przez filtr.
Zapachy oraz pary oleju są usuwane za pomocą filtrów węglowych, których wkład wypełniony jest węglem aktywowanym, a filtracja polega na adsorpcji. Przez wkład filtra przepływa sprężone powietrze od wewnątrz do zewnątrz, a następnie trafia na porowatą powierzchnię zewnętrzną wkładu, która nie dopuszcza, aby przedostawał się pył, wytwarzany w procesie filtracji przez węgiel aktywowany.
Mikroorganizmy i cząsteczki stałe są usuwane przy pomocy filtrów sterylnych. Obudowy takich filtrów są wykonane ze stali nierdzewnej, a to daje możliwość sterylizacji wkładu filtra i obudowy w miejscu jego pracy. Filtracja przebiega na zasadzie retencji lub też z użyciem membran. Procedury sterylizacyjne należy okresowo powtarzać w czasie stosowania filtra sterylnego.
Filtry koalescencyjne usuwają ze sprężonego powietrza wodę, aerozole oleju i cząsteczki stałe. Oczyszczanie sprężonego powietrza z cząsteczek stałych odbywa się na takiej samej zasadzie jak w filtrach pyłowych, natomiast usuwanie wody czy aerozoli oleju udaje się dzięki koalescencji. W filtrze dochodzi do połączenia płynnych aerozoli w większe krople, które następnie spadają na jego dno, gromadzone są w dolnej części obudowy filtra, by zostać usunięte przez spust.
Użytkowanie filtrów powietrza
Filtry, a konkretnie wkłady filtrów, należy wymieniać najrzadziej raz w roku. Filtr użytkowany przez dłuższy okres czasu traci swoje właściwości filtracyjne. Wymiana wkładu filtra to czynność prosta i niedroga, a zignorowanie zaleceń może prowadzić do znacznie większych i poważniejszych kosztów W przypadku filtrów węglowych
lub też, w przypadku spadku ciśnienia do 0,35 bar, wszystko zależy od poziomu czystości sprężonego powietrza.
Nieopłacalne staje się użytkowanie filtra, w przypadku kiedy wartość straty energetycznej wynosi od punktu 0,35 bar i więcej. Należy sprawdzać wartość starty ciśnienia na filtrach oraz osuszaczach. Czyste sprężone powietrze daje gwarancję, że urządzenia pneumatyczne i systemy sterowania będą działały bezbłędnie przez długi czas. Dzięki temu zostają obniżone koszty konserwacji i napraw urządzenia.
Stacje uzdatniania powietrza
Popularnym elementem który możemy wykorzystać w instalacji pneumatycznej jest stacja uzdatniania powietrza. Jest to urządzenie składające się z kilku połączonych ze sobą bloków z których każdy realizuje inną funkcję. Trzy najpopularniejsze elementy stacji to filtr, reduktor i smarownica, ale można w stacjach stosować również osuszacze, odolejacze, zawory szybkiego startu i inne.
Bloki wchodzą w skład zestawu, usuwającego zanieczyszczenia stałe i płynne w odpowiednich ilościach zgodnie z użytą wkładką filtracyjną. Stacja służy również do nastawiania i utrzymywania stałej wartości ciśnienia wyjściowego w instalacjach pneumatycznych, niezależnie od wyższego ciśnienia wejściowego.
Zawór sterujący ciśnieniem, czyli regulator sprężonego powietrza, jest nastawiany najczęściej ręcznie (możliwe jest sterowanie pneumatyczne, elektroniczne itp). Reduktor sprężonego powietrza (a dokładniej mówiąc jego układ pomiarowy) pobiera energię niezbędną do pracy od medium i wytwarza siłę, która wystarcza do przestawienia członu nastawczego. Urządzenia te składają się ze sprężyny, iglicy oraz membrany, która w zależności od wzrostu ciśnienia zamyka bądź też otwiera zawór, regulując ciśnienie sprężonego powietrza, tak aby w instalacji utrzymał się stały poziom. Zbyt duże lub zbyt niskie ciśnienie może doprowadzić do uszkodzenia, lub wadliwego działania maszyny lub urządzenia końcowego.
Wyróżnia się następujące rodzaje reduktorów:
- reduktor ciśnienia do 16 bar, sprawdza się w każdej instalacji pneumatycznej
- reduktor precyzyjny do 16 bar, reguluje ciśnienie bardzo precyzyjnie, pozwala na uzyskanie niskich ciśnień, nie ma wpływu na przepustowość sprężonego powietrza, na dokładność regulacji nie wpływa zmiana ciśnienia zasilającego
- reduktor wysokociśnieniowy do 40 bar, używany przy wysokich ciśnieniach, jest bardzo stabilny i wytrzymały, eliminuje wstrząsy,
- reduktor wielkoprzepływowy, redukuje ciśnienia przy przepływach powyżej 12500 l/min, używany jest zwykle w przemyśle ciężkim.
Stacja uzdatniania powietrza wyposażona jest w dozownik oleju, którego działanie ma na celu nasycenie olejem powietrza zasilającego odbiorniki wymagające smarowania. Smarownice dbają o urządzenia i zabezpieczają je przed uszkodzeniem, poprzez bieżące wprowadzanie mgły olejowej do instalacji sprężonego powietrza.
