Trzy zanieczyszczenia, o których mówi norma
Powietrze zasysane przez sprężarkę nie jest czyste. Zawiera pył, parę wodną i aerozole, a po sprężeniu wszystkie te składniki występują w znacznie większym stężeniu w tej samej objętości. Do tego dochodzi to, co instalacja dokłada od siebie: mgła olejowa z jednostki sprężającej, produkty starzenia oleju, rdza i zgorzelina z rurociągu.
Norma ISO 8573-1 porządkuje ten temat, dzieląc zanieczyszczenia na trzy grupy: cząstki stałe, wodę i olej. Dla każdej z nich definiuje klasy, przy czym niższy numer oznacza ostrzejsze wymaganie. Dzięki temu zamiast nieprecyzyjnego „powietrze ma być suche i czyste” można zapisać w specyfikacji konkretne oczekiwanie.
To rozróżnienie ma praktyczne konsekwencje. Można mieć powietrze bardzo dobrze odolejone i jednocześnie zbyt wilgotne, albo suche, ale zapylone przez skorodowany odcinek instalacji. Każdy z tych parametrów obsługuje inne urządzenie.
Jak czytać zapis klasy
Wymaganie zapisuje się jako trzy liczby w ustalonej kolejności: cząstki stałe, woda, olej. Zapis w formie 1:4:1 oznacza więc pierwszą klasę czystości dla cząstek, czwartą dla wody i pierwszą dla oleju.
Najczęściej dyskutowany jest środkowy człon, bo woda w instalacji sprawia najwięcej kłopotów. Klasy wodne od pierwszej do szóstej opisuje się przez ciśnieniowy punkt rosy, czyli temperaturę, w której para wodna zaczyna się wykraplać przy ciśnieniu roboczym.
| Klasa wody | Ciśnieniowy punkt rosy |
|---|---|
| 1 | nie wyżej niż -70 stopni Celsjusza |
| 2 | nie wyżej niż -40 stopni Celsjusza |
| 3 | nie wyżej niż -20 stopni Celsjusza |
| 4 | nie wyżej niż +3 stopnie Celsjusza |
| 5 | nie wyżej niż +7 stopni Celsjusza |
| 6 | nie wyżej niż +10 stopni Celsjusza |
Klasy o wyższych numerach odnoszą się już nie do punktu rosy, lecz do zawartości wody ciekłej. Dla oleju klasy opisuje się przez całkowitą zawartość oleju w metrze sześciennym powietrza, przy czym pierwsza klasa oznacza wartość na poziomie setnych części miligrama, a kolejne stopniowo łagodniejsze wymagania.
Osuszacz chłodniczy czy adsorpcyjny
Tabela powyżej pokazuje wyraźną granicę technologiczną. Osuszanie przez schłodzenie i wykroplenie wody działa do temperatur bliskich zeru, bo poniżej kondensat zacząłby zamarzać na wymienniku. Dlatego osuszacze chłodnicze obsługują typowo czwartą klasę wodną i są rozwiązaniem naturalnym wszędzie tam, gdzie instalacja biegnie w ogrzewanych halach.
Poniżej tej granicy potrzebna jest inna zasada działania. Osuszacze adsorpcyjne wiążą wilgoć na złożu, które następnie się regeneruje, i pozwalają zejść do punktów rosy rzędu kilkudziesięciu stopni poniżej zera. Płaci się za to zużyciem powietrza lub energii na regenerację, w zależności od tego, czy złoże regenerowane jest na zimno, czy na gorąco.
Wybór między tymi technologiami rzadko jest kwestią gustu. Rozstrzygają go dwa pytania: czy jakikolwiek odcinek instalacji przebiega przez strefę o temperaturze bliskiej zeru lub niższej oraz czy proces technologiczny wymaga powietrza suchszego, niż potrzeba do samej ochrony rurociągu.
Najczęstszy błąd w specyfikacjach polega na zamawianiu jednej, bardzo ostrej klasy czystości dla całego zakładu. To rozwiązanie kosztowne w eksploatacji i zwykle niepotrzebne. Rozsądniej jest zapewnić w sieci głównej poziom chroniący instalację i typowe odbiorniki, a najostrzejsze wymagania obsłużyć lokalnie, przy tym jednym stanowisku, które ich naprawdę potrzebuje.
Filtracja: kolejność ma znaczenie
Filtry montuje się w ciągu, od zgrubnych do dokładnych, i ta kolejność nie jest umowna. Wkład o wysokiej skuteczności postawiony jako pierwszy zapcha się w krótkim czasie, bo przejmie zadanie, które powinien wykonać stopień wstępny.
W praktyce układ przygotowania powietrza porządkuje się według kilku zasad:
- separacja mechaniczna i odprowadzenie kondensatu przed filtracją dokładną,
- filtr wstępny przed filtrem dokładnym, filtr węglowy jako ostatni stopień,
- osuszacz zabezpieczony filtrem, żeby aerozole nie zanieczyszczały złoża lub wymiennika,
- kontrola spadku ciśnienia na każdym stopniu, bo zapchany wkład kosztuje energię,
- sprawne spusty kondensatu, bo filtr, z którego woda nie odpływa, przestaje pełnić swoją funkcję.
Każdy dodatkowy stopień filtracji to opór przepływu, który sprężarka musi pokonać. Dlatego przewymiarowana filtracja jest kosztowna podwójnie: w wymianie wkładów i w rachunku za prąd. Dobrze zaprojektowane uzdatnianie sprężonego powietrza to kompromis między wymaganą jakością a oporami, a nie maksymalna liczba urządzeń w ciągu.
Jak dobrać klasę do zastosowania
Punktem wyjścia zawsze jest proces, a nie katalog. Warto przejść przez listę odbiorników i przy każdym odpowiedzieć, co się stanie, gdy do końcówki dotrze wilgoć albo aerozol olejowy.
Narzędzia pneumatyczne i siłowniki potrzebują przede wszystkim powietrza bez wody ciekłej i bez zanieczyszczeń stałych. Malowanie natryskowe jest wrażliwe na olej, bo jego ślad natychmiast widać na powłoce. Pakowanie produktów spożywczych, procesy farmaceutyczne i powietrze mające kontakt z wyrobem wymagają najostrzejszych klas, udokumentowanych na potrzeby audytu. Sterowanie pneumatyczne i automatyka wymagają niskiego punktu rosy głównie po to, żeby wilgoć nie osiadała w drobnych kanałach zaworów.
Dopiero po takim przeglądzie ma sens rozmowa o urządzeniach. Wtedy widać, czy zakład potrzebuje jednego układu centralnego, czy centralnego uzupełnionego o punktowe doczyszczanie na wybranych stanowiskach.
FAQ
Czy punkt rosy podawany w katalogu dotyczy ciśnienia atmosferycznego?
Nie. W instalacjach sprężonego powietrza posługujemy się ciśnieniowym punktem rosy, czyli mierzonym przy ciśnieniu roboczym. Ta sama zawartość wilgoci daje inną wartość po rozprężeniu do ciśnienia atmosferycznego, dlatego porównywanie obu liczb bez zaznaczenia warunków prowadzi do nieporozumień.
Dlaczego woda pojawia się w instalacji mimo działającego osuszacza?
Najczęstsze przyczyny to punkt rosy wyższy niż najniższa temperatura na trasie rurociągu, przeciążenie osuszacza wynikające ze zmiany zapotrzebowania albo niesprawny spust kondensatu. Zdarza się też, że osuszacz pracuje poprawnie, a woda pochodzi z odcinka instalacji dobudowanego później i poprowadzonego na zewnątrz budynku.
Czy sprężarka bezolejowa zwalnia z filtracji?
Nie zwalnia. Sprężanie bezolejowe eliminuje jedno źródło zanieczyszczeń, ale nie usuwa pyłu zassanego z otoczenia ani pary wodnej, która nadal się wykrapla. Powietrze wciąż wymaga osuszania i filtracji, tylko dobór stopni układu wygląda inaczej.
Jak udokumentować klasę czystości na potrzeby audytu?
Potrzebne są dwie rzeczy: opis układu uzdatniania z parametrami urządzeń oraz pomiar wykonany na instalacji, w punkcie odbioru istotnym dla procesu. Sam dobór urządzeń nie jest dowodem, ponieważ o rzeczywistej jakości decyduje również stan rurociągu, sprawność spustów i aktualne obciążenie układu.
