Pneumatinės sistemos filtrų schemos: Užtikrinant švarų ir efektyvų suspaustą orą
Įprastame pneumatinės sistemos veikimo procese, siekiant užtikrinti ilgalaikį ir nepriekaištingą komponentų tarnavimo laiką bei sistemos efektyvumą, būtina naudoti švarų ir sausą suspaustą orą. Oras vamzdyne turi būti visiškai išpūstas, kad į sistemą nepatektų nešvarumų, kurie gali lemti cilindrų ir įvairių vožtuvų veikimo sutrikimus. Štai kodėl tinkama filtrų sistema yra gyvybiškai svarbi bet kokiai pneumatinei sistemai.
Suspausto oro kokybės svarba
Aukštos kokybės suspaustas oras yra ne tik prielaida mažesnei priežiūrai, bet ir tiesiogiai susijęs su padidėjusiu pneumatinės sistemos, valdymo sistemos ir instrumentų veikimo patikimumu. Be to, jis sumažina oro varomų mašinų nusidėvėjimą, taip ilgainiui taupant eksploatacijos išlaidas.
Jei suspausto oro sistema nuo pat pradžių yra pritaikyta sauso oro tiekimui, instaliacija tampa pigesnė ir paprastesnė. Tokiu atveju nereikia įrengti vandens atskirtuvų ar vadinamųjų „gulbių kaklų“ vamzdynui. Kai oras yra sausas, nebėra poreikio išleisti orą į atmosferą, kad būtų pašalintas kondensatas, o tai reiškia mažesnes instaliacijos ir priežiūros išlaidas. Geriausias ekonominis sprendimas yra įrengti centrinį suspausto oro džiovintuvą. Oro valymo decentralizavimas, naudojant kelis mažesnius įrenginius skirtingose sistemos vietose, yra brangesnis ir apsunkina sistemos priežiūrą. Paprastai skaičiuojama, kad sumažintos instaliacijos ir priežiūros išlaidos sistemoje su sausu suspaustu oru kompensuoja džiovinimo įrangos kainą. Tai labai ekonomiškai naudinga net ir papildant esamas instaliacijas džiovinimo įranga.
Nešvarumų šalinimo poreikis
Įprastai veikiant pneumatinei sistemai, būtina reguliariai tikrinti oro šaltinio procesoriaus, pavyzdžiui, oro filtro ir alyvos rūko filtro, darbinę būklę. Kai kuriems įrenginiams reikia laiku išleisti vandenį (išskyrus automatinį nutekėjimą), o kai kuriems - papildyti degalus. Jei pneumatinė sistema nenaudojama ilgą laiką, kai kurie jos komponentai turi palaikyti mažą darbo dažnį. Pavyzdžiui, cilindras ir solenoidinis vožtuvas turi veikti kartą per 30 dienų.
Kilus problemoms, kai pneumatinė sistema veikia neefektyviai, komponentai genda anksčiau laiko, o techninės priežiūros išlaidos tampa nekontroliuojamos, kaltas gali būti netinkamai sukonfigūruotas arba prastai prižiūrimas filtro, reguliatoriaus ir tepalo (FRL) įrenginys. Toks įrenginys, turėjęs apsaugoti jūsų įrangą, vietoj to gali sukelti brangiai kainuojančias prastovas. Neseniai atliktas tyrimas Mičigano pakuočių gamykloje parodė, kad dėl netinkamai prižiūrimų FRL blokų kasmet patiriama $35 tūkst. litų nuostolių dėl ankstyvų cilindrų gedimų ir gamybos vėlavimų. Tinkamas FRL nustatymas ir priežiūra yra patikimo pneumatinės sistemos veikimo pagrindas - investavimas į sistemingą priežiūrą dabar gali padėti išvengti brangiai kainuojančių gedimų ateityje.
FRL veikimas (filtro reguliatorius ir tepimo įrenginys)
Suspausto oro sudėtis ir jos poveikis
Suspaustame ore gali būti įvairių nepageidaujamų medžiagų, pavyzdžiui, vandens (lašelių arba garų pavidalu), alyvos (lašelių arba aerozolių pavidalu) bei dulkių. Priklausomai nuo suspausto oro naudojimo srities, šios medžiagos gali neigiamai paveikti gamybos rezultatus ir padidinti išlaidas. Oro valymo tikslas - pasiekti vartotojo nustatytą suspausto oro kokybę. Kai suspausto oro vaidmuo procese yra aiškiai apibrėžtas, nesunku rasti sistemą, kuri konkrečioje situacijoje būtų pelningiausia ir efektyviausia. Tarp svarbiausių klausimų yra tai, ar suspaustas oras tiesiogiai liesis su produktu, ar, pavyzdžiui, darbinėje aplinkoje gali būti toleruojama alyvos migla. Teisingai įrangai parinkti reikalingas sistemingas požiūris.
Vandens garai suspaustame ore
Atmosferos oras visada turi drėgmės vandens garų pavidalu. Dalį šių garų įtraukia suspaustas oras, ir tai gali sukelti įvairių problemų: dideles priežiūros sąnaudas, sutrumpėjusią įrankių eksploatacijos trukmę ir blogesnį jų veikimą, padidėjusį broko lygį dažymo ar plastiko liejimo procesuose, padidėjusius nuotėkius, sutrikimus valdymo sistemoje ir instrumentuose, trumpesnę vamzdyno eksploatavimo trukmę dėl korozijos ir brangesnę instaliaciją.
Kompresorius, dirbantis su 7 bar (a) slėgiu, suspaudžia orą iki 7/8 jo tūrio, taip pat sumažindamas oro gebėjimą išlaikyti vandens garus 7/8 dalimi. Išsiskiriančio vandens kiekis yra reikšmingas. Pavyzdžiui, 100 kW kompresorius, įsiurbiantis orą, kurio temperatūra yra 20°C, o santykinė drėgmė - 60 %, per 8 valandų darbo pamainą išskiria apie 85 litrus vandens. Vandens kiekis, kuris bus atskirtas, priklauso nuo suspausto oro naudojimo srities. Tai lemia tinkamiausią aušintuvų ir džiovintuvų kombinaciją.
Vandens šalinimui gali būti naudojami įvairūs priedai, tokie kaip: aušintuvai, kondensato separatoriai, šaldymo džiovintuvai, adsorbciniai džiovintuvai.
Alyva suspaustame ore
Alyvos kiekis suspaustame ore priklauso nuo kelių veiksnių, tokių kaip: mašinos tipas, konstrukcija, amžius ir būklė. Pagal šį aspektą yra dvi pagrindinės kompresorių konstrukcijos rūšys: kompresoriai, kurių suspaudimo kameroje naudojamas tepalas, ir kompresoriai, kurie veikia be tepalo. Tepaliniuose kompresoriuose alyva dalyvauja suspaudimo procese ir patenka į (visiškai arba iš dalies) suspaustą orą. Moderniuose tepaliniuose stūmokliniuose ir sraigtiniuose kompresoriuose alyvos kiekis ore yra labai mažas. Pavyzdžiui, tepalu įpurškiamuose sraigtiniuose kompresoriuose alyvos kiekis ore yra mažesnis nei 3 mg/m³ prie 20°C. Alyvos kiekį galima dar labiau sumažinti naudojant daugiaetapius filtrus. Kompresorius, dirbantis su 7 bar(a) manometriniu slėgiu, suspaudžia orą iki 1/8 jo pradinio tūrio.
Bealyviniai kompresoriai nereikalauja alyvos atskyrėjų ar kondensato valymo įrangos. Be to, nereikia filtrų, todėl išvengiama jų keitimo išlaidų. Taip pat nereikia kompensuoti slėgio kritimo filtruose, todėl galima sumažinti kompresoriaus darbinį slėgį, dar labiau pagerinant instaliacijos ekonomiką. Daugelis tyrimų rodo, kad bealyviai kompresoriai yra geriausias sprendimas tiek ekonominiu požiūriu, tiek oro kokybės atžvilgiu.
Mikroorganizmai suspaustame ore
Daugiau nei 80 % dalelių, kurios užteršia suspaustą orą, yra mažesnės nei 2 μm dydžio ir gali lengvai praeiti per kompresoriaus įleidimo filtrą. Iš ten šios dalelės pasklinda visame vamzdyno tinkle ir susimaišo su vandens bei alyvos likučiais ir vamzdynų nuosėdomis. Tai gali sudaryti palankias sąlygas mikroorganizmų augimui. Filtras, įrengtas už kompresoriaus, gali sumažinti šią riziką. Tačiau norint užtikrinti švaraus suspausto oro kokybę, būtina visiškai kontroliuoti bakterijų augimą po filtro.
Situacija dar labiau komplikuojasi, nes dujos ir aerozoliai, praeinantys kelis filtrus, gali susikaupti į lašelius (per koncentraciją arba elektrinį krūvį). Mikroorganizmai taip pat gali prasiskverbti per filtro sieneles ir atsirasti tiek įleidimo, tiek išleidimo pusėje tose pačiose koncentracijose. Mikroorganizmai yra itin maži ir apima bakterijas, virusus bei bakteriofagus. Paprastai bakterijos gali būti nuo 0,2 μm iki 4 μm dydžio, o virusai - nuo 0,3 μm iki 0,04 μm. Teršalai, mažesni nei 1 μm, įskaitant mikroorganizmus, lengvai prasiskverbia per kompresoriaus įleidimo filtrą. Nepaisant jų dydžio, mikroorganizmai kelia rimtą problemą daugelyje pramonės šakų, nes kaip „gyvi“ organizmai jie gali laisvai daugintis tinkamomis sąlygomis. Tyrimai parodė, kad mikroorganizmai klesti suspausto oro sistemose, kuriose yra nedžiovintas oras su 100 % santykine drėgme. Alyva ir kitos priemaišos veikia kaip maistinės medžiagos ir skatina mikroorganizmų dauginimąsi. Efektyviausias sprendimas - oro džiovinimas iki <40 % santykinės drėgmės (tai galima pasiekti naudojant bet kokio tipo džiovintuvą) ir sterilaus filtro montavimas sistemoje. Sterilus filtras turi būti sumontuotas filtro korpuse, kuris leidžia atlikti sterilizaciją vietoje garais arba kurį galima lengvai atidaryti. Sterilizaciją būtina atlikti dažnai, siekiant išlaikyti gerą oro kokybę.
Suspausto oro filtrai ir jų tipai
Modernūs pluošto filtrai yra labai efektyvūs šalinant alyvą. Tačiau sunku tiksliai kontroliuoti alyvos kiekį, likusį ore po filtravimo, nes temperatūra ir kiti veiksniai daro didelę įtaką atskyrimo procesui. Filtro efektyvumui įtaką daro alyvos koncentracija suspaustame ore ir laisvo vandens kiekis. Suspausto oro filtro specifikacijose nurodyti duomenys paprastai taikomi tam tikrai oro temperatūrai, dažniausiai 21 °C. Ši temperatūra atitinka apytikslę oro temperatūrą po oru aušinamo kompresoriaus, dirbančio aplinkos temperatūroje 10 °C. Tačiau klimato ir sezono pokyčiai gali sukelti temperatūros svyravimus, kurie paveikia filtro atskyrimo pajėgumą. Oro džiovinimas iki kuo mažesnės drėgmės leidžia pasiekti geriausius rezultatus. Laisvas vanduo ore mažina alyvos, aktyvintos anglies ir sterilių filtrų efektyvumą, todėl filtro specifikacijos tokiomis sąlygomis negalioja. Pluošto filtrai gali pašalinti tik alyvos lašelius ar aerozolius, o alyvos garus galima pašalinti tik naudojant aktyvintos anglies filtrą.
Tinkamai sumontuotas pluošto filtras su tinkamu priešfiltru gali sumažinti alyvos kiekį ore iki maždaug 0,01 mg/m³. Aktyvintos anglies filtras gali sumažinti alyvos kiekį iki 0,003 mg/m³. Aktyvinta anglis yra specialiai pagaminta, kad turėtų didelį vidinį paviršiaus plotą, galintį sugerti 10-20 % savo svorio alyvos. Aktyvintos anglies milteliais dengtas filtras turi ribotą tarnavimo laiką, nes jame yra nedaug anglies, todėl jis tinkamas naudoti tik iki 20 °C temperatūroje. Tūriniai aktyvintos anglies filtrai, turintys didelį kiekį aktyvintos anglies, yra tinkamesni daugeliui pritaikymų, net esant aukštesnei temperatūrai, ir tarnauja ilgiau.
Filtro tarnavimo laikui įtaką daro oro temperatūra: kylant temperatūrai, alyvos garų kiekis eksponentiškai didėja. Aktyvintos anglies filtrai turi būti tinkamai suprojektuoti, kad sumažintų slėgio kritimą, ir jie turėtų būti naudojami kartu su kitais filtrais, kurie pašalina daleles ar lašelius. Norint pasiekti geriausią efektą, filtrus reikia montuoti kuo arčiau naudojimo vietos, reguliariai tikrinti ir dažnai keisti.
Aušintuvas ir vandens separatorius
Kompresoriaus suspaustas oras yra karštas, jo temperatūra po suspaudimo dažnai siekia 70-200 °C. Aušintuvas naudojamas šiai temperatūrai sumažinti, taip pat sumažinant vandens kiekį ore. Ši įranga dažnai yra standartinė kompresoriaus instaliacijos dalis. Aušintuvas visada turi būti montuojamas tiesiai po kompresoriumi. Šilumokaitis atvėsina karštą orą ir greitai nukreipia daugumą kondensato vandens, kuris kitu atveju patektų į sistemą. Aušintuvas gali būti aušinamas vandeniu arba oru ir paprastai turi vandens separatoriumi su automatiniu drenažu.
Daugumoje kompresorių instaliacijų yra įrengtas aušintuvas ir vandens separatorius, siekiant atskirti kuo daugiau kondensato vandens iš suspausto oro. Tinkamai parinkus ir suprojektavus vandens separatorius, galima pasiekti 80-90 % efektyvumą. Likęs vanduo keliauja su suspaustu oru kaip rūkas į oro imtuvą.
Alyvos ir vandens atskyrimas
Alyva, esanti lašelių pavidalu, iš dalies atskiriama aušintuvuose, kondensato separatoriuose arba kondensato išleidimo čiaupuose ir kartu su kondensato vandeniu teka per sistemą. Ši alyvos ir vandens emulsija, vertinama aplinkosaugos požiūriu, laikoma pavojingomis atliekomis ir negali būti išleidžiama į kanalizacijos sistemą ar gamtą. Nuolat įvedami nauji ir griežtesni teisės aktai dėl aplinkai pavojingų atliekų tvarkymo.
Suspausto oro suvartojimo optimizavimas
Analizuojant suspausto oro naudojimą, galima rasti sprendimų, kurie padeda užtikrinti tolygesnį suspausto oro sistemos panaudojimą. Tai leidžia optimizuoti oro gamybą, taip sumažinant eksploatavimo sąnaudas. Suspausto oro nuostoliai dažniausiai patiriami dėl nesandarumų suspausto oro sistemoje, susidėvėjusios įrangos, netinkamų procesų ar neteisingo suspausto oro naudojimo. Net ir nedideli nuotėkiai gali lemti dideles išlaidas ir prastovas.
Suspausto oro sistemos padalijimas į atskiras sekcijas, kurias galima atjungti naudojant vožtuvus, yra vienas iš būdų sumažinti oro suvartojimą naktimis ir savaitgaliais. Daugumoje instaliacijų egzistuoja tam tikri nuotėkiai, kurie sudaro tiesioginį nuostolį, todėl turi būti minimizuojami. Dažnai nuotėkiai sudaro 10-15 % pagaminto suspausto oro, o kartais net daugiau. Kadangi nuotėkiai yra proporcingi darbiniam slėgiui, vienas iš būdų sumažinti nuostolius yra - remontuoti nesandarią įrangą ir sumažinti darbinį slėgį, pavyzdžiui, naktimis. Pavyzdžiui, slėgio sumažinimas vos 0,3 bar gali sumažinti nuotėkį 4 %. Jei instaliacijos, kurios pajėgumas yra 100 m³/min, nuotėkis sudaro 12 % ir slėgis sumažinamas 0,3 bar, tai reiškia maždaug 3 kWh/val sutaupymą. Šis sutaupymas prilygsta vidutinio elektriniu šildymu šildomo namo elektros suvartojimui. Be to, didėjant darbiniam slėgiui, didėja ir mašinų bei įrangos oro suvartojimas.
Įrenginio schema skirtingose oro kokybės klasėse
Tinkamai parinkus įrangą, galima tiekti suspaustą orą skirtingose oro kokybės klasėse pagal ISO 8573-1 standartą. Tai leidžia užtikrinti optimalią oro kokybę kiekvienam specifiniam procesui, taip maksimaliai padidinant sistemos efektyvumą ir patikimumą.
Norint suprasti technines slėgio dreifo pneumatinėse sistemose priežastis ir poveikį visai sistemai, taip pat pasirinkti tinkamą tepalą pagal ISO klampumo klasių sistemą, rekomenduojama naudotis išsamiais vadovais ir skaičiuoklėmis. Tai padės užtikrinti, kad jūsų pneumatinė sistema veiktų nepriekaištingai ir be nereikalingų gedimų.
tags: #pneumatine #sistemos #filtru #shemos
