مقدمه

کیفیت هوای فشرده ی مورد استفاده، از اهمیت ویژه ای برای عملیات ایمن و دوام سیستم پنوماتیکی برخوردار بوده و آماده سازی هوای فشرده اولین و مهمترین بخش یک سیستم پنوماتیک می باشد. شما با خواندن این مقاله، با مبانی آماده سازی هوای فشرده آشنا می شوید.

مبانی تولید و آماده سازی هوای فشرده

هوای فشرده

هوا شامل 78.09% نیتروژن (N₂)، 20.95% اکسیژن (O₂) و 0.93% آرگون (Ar) ، می باشد. 0.03 % حجم آن نیز از گازهای دیگر تشکیل شده است مثل CO₂، متان و انواع گاز های نجیب می باشد. گاز های گوگردی، کربن مونواکسید، خاک، رطوبت و ذرات معلق می توانند هوا را آلوده کنند.

در هنگام تولید هوای فشرده (فشرده سازی هوای محیط)، و سپس انتقال آن از طریق لوله های پنوماتیک ممکن است موارد مضر دیگری هم وارد ماجرا شوند. برای تعیین کیفیت هوای فشرده، کلاس های استاندارد خلوصی وجود دارند.

کلاس های خلوص هوای فشرده مطابق با ISO 8573-1

مهمترین عناصر آلوده کننده هوا، ذرات، آب و روغن هستند. کیفیت هوای فشرده بر حسب میزان آلودگی آن طبقه بندی می شوند که به شرح زیر می باشد:

استاندارد ISO 8573-1:2010 [A:B:C] به صورت زیر مشخص می شود:

• A – particles | 0 … 8, X (ذرات)
• B – water | 0 … 9, X   (آب)
• C – oil  | 0 … 4, X (روغن)

در مواردی که عنصری به صورت class X ( = عنصری با غلظت بالا) نمایش داده شود، میزان غلظت آن باید در پرانتز قرار بگیرد. مثال زیر کیفیت هوا را در جایی که رطوبت 15g/m3 است را نشان می دهد. بنابر این خلوص آن را به صورت زیر نشان می دهیم:

ISO 8573-1:2010 [4:X(15):3]

در کاربردهای معمولی پنوماتیک، هوایی با کیفیت زیر کافی و مورد قبول است:

: ISO 8573-1:2010 [7:4:4]

طبق ظوابط ISO میزان مجاز آلودگی ها عبارتند از:

• غلظت ذرات آلاینده :5-10 mg/m³
• نقطه شبنم: کمتر از 3 °C
• حد اکثر غلظت روغن : 5 mg/m³

برای کاربرد های خاص و یا شرایط آب و هوایی سخت ( مثل استفاده راه آهن در آب و هوای سرد) ممکن است به خلوص هوای بالاتری نیاز باشد.

مبانی

هنگام تولید و آماده سازی هوای هوای فشرده باید دقت شود که تا حد ممکن عاری از روغن باشد و این کار با کمترین هزینه انجام شود.

با کمپرسور هایی که با روغن کاری یا بدون روغنکاری کار می کنند ودر صورتی که امکانِ تولید هوا با سر و صدا فراهم باشد می توانیم هوای فشرده را با بالاترین کیفیت تولید کنیم – مثلا بدون روغن یا با روغن کم.

هوای محیط و کیفیت آن

کیفیت هوای فشرده به شدت به عوامل محیطی بستگی دارد. غلظت هیدرو کربن ها که ناشی از صنایع و ترافیک شهری می باشد می تواند تا 4-14 mg/m³بالا برود.

در کارخانجات به دلیل استفاده از مایعات خنک کننده و روان کننده در ماشین آلات، میزان روغن ممکن است از 10 mg/m³  نیز بالاتر برود. علاوه بر این عناصر آلوده کننده دیگری نیز وجود دارند . مثل: دی اکسید گوگرد، دوده، فلزات، گرد و غبار و رطوبت.

هوای فشرده بدون روغن

طبق استاندارد ISO 8573-1 اگر میزان کل روغن کمتر از 0,01 mg/m³   باشد، می توانیم هوای فشرده را عاری از روغن بنامیم. این میزان چیزی حدود 4% روغن موجود در هوای عادی می باشد. این میزان خلوص در صنایع حساس مانند صنایع غذایی، دارو سازی و همچنین در صنعت الکترونیک کاربرد دارد.

رطوبت از کجا می آید؟

در هوای محیط همیشه مقداری رطوبت وجود دارد. میزان رطوبت هوا به دما و فشار هوا بستگی دارد. هرچه هوا گرمتر باشد رطوبت بیشتری را می تواند در خودش داشته باشد. در فشاربالاتر این قابلیت ضعیف تر است.

اگر میزان رطوبت بالاتر از 100% رطوبت نسبی باشد آب اضافه آزاد می شود. دمایی که آب اضافه در غلظت مشخصی از رطوبت هوا آزاد می شود را نقطه شبنم می نامیم.

خشک کردن هوای فشرده

با در نظر گرفتن اینکه وقتی هوا سرد تر می شود مقداری آب آزاد می کند، با یک مثال ادامه می دهیم:

یک کمپرسور پیچی در دمای 20 درجه در سطح دریا کار می کند. ظرفیت مکش آن 10 متر مکعب در هر دقیقه می باشد. رطوبت نسبی هوای محیط 60% می باشد.

با نگاهی به جدول بالا می بینیم که در دمای 20 درجه ماکزیمم رطوبت برابر است با 17.3 گرم بر متر مکعب. بنابر این میتوان محاسبه کرد که 60 درصد رطوبت برابر است با 10.4 گرم بر متر مکعب.

بنابراین 10 متر مکعب هوا، 104 گرم آب دارد.

در مقیاس فشرده سازی 1:10 (10 bar)، کمپرسور در هر دقیقه یک متر مکعب هوای فشرده تولید می کند ( 10 متر مکعب هوای محیط برابر است با یک متر مکعب هوای فشرده).

در طول پروسه فشرده سازی دمای هوا تا حدود 80 درجه سانتی گراد بالا می رود که در این دما می تواند 290 گرم آب در هر متر مکعب داشته باشد ( مطابق جدول بالا). بنابر این رطوبت نسبی آن فقط 36 درصد می شود (104/290=36%). هوا نسبتا خشک است و میعانات ایجاد نمی کند.

یک کولر که بعد از کمپرسور قرار می گیرد دمای هوای فشرده را از 80 °C تا حدود 35 °C پایین می آورد.در دمای 35 °C هوای می تواند فقط 39.6 g / m³  آب نگه داری کند و از آنجایی که 104 گرم آب در هر متر مکعب داشتیم الان 64 گرم آب به ازای هر متر مکعب آزاد می شود. این بدین معناست که با هر دقیقه کار کمپرسور 64 گرم آب اضافی خواهیم داشت. در نتیجه بعد از 8 ساعت کار مداوم چیزی حدود 31 لیتر آب میعان می شود. (64*60*8).

برای داشتن شرایط کار نسبتاً ایمن ، باید این میعانات برداشته شود. خشک کردن هوای فشرده تولید شده ، بخش اساسی در تولید و آماده سازی هوای فشرده است.

احتیاط! بدون خشک کردن مناسب هوا ، میعانات زیادی در مخزن هوا و همچنین در خطوط لوله ، ماشین آلات و بسیاری مناطق دیگر پیدا خواهید شد.

توجه! فیلترهای استاندارد یک واحد(50 … 0/01 میکرون) ، بر مقدار آب تأثیر نمی گذارد. آنها برای فیلتر کردن ذرات ساخته می شوند. آبی که در تخلیه میعانات فیلتر پیدا خواهید کرد فقط از چند قطره تشکیل شده است که در مقایسه با مقادیر آبی که قبلاً ذکر شد چیزی نیست.

چگونه هوا را خشک کنیم؟

خشک کردن هوای فشرده در یک محیط صنعتی معمولاً با یکی از روشهای زیر حاصل می شود:

خشک کن ظریف

خشک کن ظریف به طور معمول از ظرفی پر از مواد ریزگردی است که آب را جذب می کند. مزیت: انرژی اضافی لازم نیست. مضرات: مواد ریزگردها باید بطور مرتب تعویض شوند.

خشک کن جذب

همچنین خشک کن برج دوقلوی یا خشک کن جذب نامیده می شود. هوا از طریق ماده خشک کن مانند ژل سیلیس جریان می یابد. توانایی ژل در نگه داشتن آب محدود است ، اما می توان آب آن را به راحتی با دمیدن از بین برد (ژل را “پاکسازی” کرد). در اینجا انرژی اضافی نیز لازم نیست ، اما در طول پاکسازی هوای فشرده شده تلفات هوای فشرده هم داریم. برای جریان هوا با سرعت زیاد تجهیزات بزرگی مورد نیاز است.

خشک کن غشایی

ابتدا هوا باید با یک فیلتر جمع آوری با کیفیت بالا فیلتر شود ، سپس هوا از طریق یک هسته متشکل از یک فیبر توخالی در یک بسته غشایی عبور می کند. هوای خشک تر در خارج از غشاء شناور است. این منجر به تبادل بخار می شود. مضرات: جریان به حدود 1000 لیتر در دقیقه محدود می شود.

خشک کن یخچالی

خشک کردن یخچالی بر اساس این اصل است که هوای سردتر می تواند آب کمتری را در خود نگه دارد. هوا از مبدل حرارتی عبور می کند که در حدود 3 درجه سانتی گراد سرد می شود. هوای خنک شده و همچنین آب ، روغن را از دست می دهد ، و هر دو جمع آوری می شوند. پس از خشک شدن هوا فیلتر می شود.

چرا آماده سازی هوا لازم است؟

شما می توانید کمپرسور را به عنوان یک جاروبرقی بزرگ در نظر بگیرید که همه چیز را از محیط دریافت می کند.هنگام تولید هوای فشرده ، تمام عناصر محیطی آلوده متمرکز می شوند و همه چیز وارد سیستم پنوماتیک می شود.

واحدهای FRL عنصر مهمی از سیستم پنوماتیک هستند. با وجود این واحدها، هوا می تواند به کیفیت لازم برسد زیرا فیلترهایی برای تمیز کردن و روغن کاری دارد و می تواند فشار را کنترل کند. هوای خوب پردازش شده نه تنها فضای کاری ایمن تری را تضمین می کند بلکه باعث دوام تجهیزات نیز می شود.

تجهیزات آماده سازی هوا شامل موارد زیر است:

• فیلترها
• تنظیم کننده فشار
• روان کننده ها
• شیرهای روشن و استارت
• توزیع کنندگان ، سوئیچ های فشار

ما می توانیم آنها را بر اساس طرح ، اندازه ، سرعت جریان و اندازه پورت طبقه بندی کنیم. طیف گسترده ای از اندازه پورت G1 / 8 “تا G3” در دسترس است.

تصاویر زیر گزیده ای از رایج ترین عناصر را نشان می دهد:

خلاصه ای کوتاه و مفید

هنگام تولید و آماده سازی هوای فشرده باید دقت شود که تا حد ممکن عاری از روغن باشد. میعانات زیادی در مخزن هوا و همچنین در خطوط لوله ، ماشین آلات و بسیاری مناطق دیگر وجود دارد به همین خاطر باید از خشک کن استقاده شود. کمپرسور را می توان یک جاروبرقی بزرگ در نظر گرفت که همه چیز را از محیط دریافت می کند. هنگام تولید هوای فشرده ، تمام عناصر محیطی آلوده متمرکز می شوند و همه چیز وارد سیستم پنوماتیک می شود. برای  آماده سازی هوا، از این تجهیزات بهره می گیریم؛ فیلترها، تنظیم کننده فشار، روان کننده ها، شیرهای روشن و استارت، توزیع کنندگان ، سوئیچ های فشار.

اگر شما نیز تجربه یا نظراتی در این باره دارید، با ما به اشتراک بگذارید.

منبع؛   hafner-pneumatik.com