Osiągnięcie wysokiej jakości bezolejowego powietrza w tych zastosowaniach ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia jakości i bezpieczeństwa produktu, ale istnieją różne metody osiągnięcia tego celu.
Czystość sprężonego powietrza ma krytyczne znaczenie dla wielu operacji – szczególnie wrażliwych zastosowań, takich jak żywność i napoje, farmaceutyka, produkcja półprzewodników i inne. Dostarczanie wysokiej jakości, wolnego od oleju powietrza do tych zastosowań ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia jakości i bezpieczeństwa produktu w niektórych przypadkach.
Istnieje wiele sposobów na uzyskanie bezolejowego powietrza, ale proces ten nie jest tak prosty, jak się wydaje. W typowym śrubowym układzie sprężonego powietrza olej jest obecny w powietrzu opuszczającym sprężarkę i będzie miał kontakt z produktem końcowym, chyba że zostaną podjęte kroki w celu uzdatnienia powietrza; lub zastosowana zostanie bezolejowa sprężarka śrubowa. Typ sprężarki powietrza, zastosowane filtry, a nawet powietrze z otoczenia, z którego pobiera sprężarka, mają wpływ na jakość wytwarzanego sprężonego powietrza.
Aby skomplikować sprawę, jakość powietrza jest klasyfikowana zgodnie z poziomem zanieczyszczeń w powietrzu; od klasy 0 do klasy 1-2-1 do klasy 1-3-2 itd. Jest wiele do rozpakowania, jeśli chodzi o powietrze i jego jakość; poniżej omówimy różne klasy powietrza, a także zbadamy istotne różnice między sprężarkami śrubowymi olejowymi i bezolejowymi. Przeanalizujemy również rodzaje uzdatniania powietrza – i ich rolę w czystości powietrza.
Klasy jakości powietrza
Jakość powietrza jest podzielona na siedem podstawowych klas trzech typów zanieczyszczeń: cząstki stałe, wilgoć oraz ciekła woda i olej. Cząstki stałe (takie jak kurz lub zgorzelina) mogą być usuwane przez filtry. Wilgoć i woda w stanie ciekłym mogą być usuwane przez osuszacze sprężonego powietrza. Olej (ciecz i opary) można usunąć za pomocą koalescencyjnych filtrów do usuwania oleju i filtrów adsorbujących opary oleju z węglem aktywnym.
Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO) 8573-1:2010 określa klasy jakości powietrza w podziale na dozwolone zanieczyszczenia. W zależności od zastosowania, powietrze klasy 1 – czasami nazywane “technicznie wolnym od oleju” – może być odpowiednie, ale może również wymagać dodatkowej filtracji.
W przypadku zastosowań, w których czystość powietrza ma kluczowe znaczenie, powietrze klasy 0 ma najbardziej rygorystyczne wymagania dla każdego rodzaju zanieczyszczeń – cząstek stałych, wody/wilgoci oraz oleju i oparów oleju.
ISO8573-1:2010 mierzy zanieczyszczenia w trzech kategoriach:
- Cząstki stałe: Mierzy cząstki stałe zawarte w strumieniu sprężonego powietrza. W tej kolumnie znajdują się trzy podkolumny wskazujące ilość dopuszczalnych cząstek według wielkości mikrona. Im większa cząstka, tym mniej dozwolonych części na milion.
- Ciśnieniowy punkt rosy: Mierzy maksymalną dopuszczalną zawartość wody w strumieniu sprężonego powietrza.
- Olej (w tym opary): Mierzy maksymalną dopuszczalną zawartość oleju w strumieniu sprężonego powietrza.
Klasa 0 powietrza jest bardziej rygorystyczna niż klasa 1 i zasadniczo im niższa klasa, tym niższe stężenie zanieczyszczeń sprężonego powietrza. W przypadku zastosowań wymagających powietrza bezolejowego, powietrze klasy 0 jest mniej ryzykownym rozwiązaniem niż klasa 1, ponieważ nie wymaga filtracji liniowej – która może zawieść i wymaga regularnego monitorowania – w celu usunięcia zanieczyszczeń olejowych, które mogą pochodzić ze sprężarki.
Powietrze klasy 0 jest zwykle wytwarzane przy użyciu sprężarki bezolejowej, która nie wprowadza żadnego smaru do komory sprężania, który mógłby następnie przedostać się do strumienia sprężonego powietrza.
Różnica między bezolejowymi i olejowymi sprężarkami powietrza
Prosta różnica między bezolejowymi i olejowymi śrubowymi sprężarkami powietrza polega na wprowadzeniu i zastosowaniu oleju w komorze sprężania powietrza. W olejowych sprężarkach śrubowych środek smarny jest stosowany do powlekania i uszczelniania wirników w celu zapewnienia odpowiedniej temperatury i smarowania. Gdy powietrze wejściowe przemieszcza się przez sprężarkę, miesza się z olejem w komorze. Podczas gdy większość wtryskiwanego środka smarnego jest oddzielana od strumienia powietrza po sprężeniu, resztki oleju są nadal obecne. Usunięcie dodatkowego oleju wymaga zastosowania filtra.
Bezolejowe śrubowe sprężarki powietrza nie wykorzystują oleju w komorze sprężania dzięki specjalnej powłoce na wirnikach, przez co olej nie ma kontaktu ze sprężanym powietrzem. Dalszą czystość powietrza można uzyskać poprzez filtrację za urządzeniem w celu usunięcia wszelkich zanieczyszczeń z zasysanego powietrza otoczenia.
Proszę pamiętać, że fakt, iż sprężarka bezolejowa nie wprowadza środka smarnego do komory sprężarki, nie oznacza, że olej nie może zostać wprowadzony z powietrza zewnętrznego. Jeśli powietrze z otoczenia zasilające sprężarkę zawiera opary oleju z innych maszyn itp., powietrze opuszczające sprężarkę może być zanieczyszczone. Proszę pomyśleć: śmieci wchodzą, śmieci wychodzą. Aby pomóc w utrzymaniu czystości powietrza podczas korzystania ze sprężarki bezolejowej, należy zwrócić szczególną uwagę na powietrze wlotowe. Im czystsze powietrze wlotowe, tym mniejsza szansa na pojawienie się zanieczyszczeń, które mogą mieć wpływ na produkcję. Aby spełnić jeszcze bardziej rygorystyczne wymagania dotyczące jakości powietrza, może być konieczne uzdatnianie powietrza (filtracja; eliminacja mgły) w celu wyeliminowania innych zanieczyszczeń.
Dlaczego nie wszyscy wybierają sprężarki bezolejowe? W przypadku niektórych zastosowań czystość powietrza nie jest priorytetem, a sprężarki bezolejowe często wiążą się z wyższymi kosztami początkowymi. Wszystko sprowadza się do zastosowania i wymaganej jakości powietrza. Spokój ducha wynikający z wiedzy o mniejszym prawdopodobieństwie zanieczyszczenia dalszych zastosowań jest często wart dodatkowych kosztów początkowych.
Uzdatnianie powietrza w sprężarkach bezolejowych
Gdy sprężone powietrze opuści sprężarkę, istnieje więcej możliwości jego uzdatnienia przed opuszczeniem układu sprężonego powietrza i wejściem do większego procesu produkcyjnego. Główne kategorie uzdatniania powietrza w układzie sprężonego powietrza to 1) osuszacze – najczęściej chłodnicze i adsorpcyjne – więcej na ich temat poniżej – oraz 2) filtracja końcowa i eliminatory mgły. Istnieją dziesiątki różnych opcji i asortymentów, które pomagają usuwać zanieczyszczenia ze sprężonego powietrza.
W przemysłowych systemach sprężonego powietrza usuwanie wilgoci ze strumienia sprężonego powietrza jest niezwykle istotnym zadaniem. Suche sprężone powietrze* pomaga utrzymać prawidłowe działanie narzędzi, urządzeń i przyrządów zasilanych powietrzem. Może również pomóc przedłużyć żywotność zarówno narzędzi, jak i przewodów rurowych, zmniejszając tempo korozji spowodowanej nadmiarem wilgoci. We wrażliwych zastosowaniach, w których powietrze styka się z produktem końcowym, a w niektórych przypadkach nawet z jego opakowaniem, kluczowe znaczenie ma odpowiednia jakość sprężonego powietrza, w tym jego punkt rosy.
Osuszacze ziębnicze powietrza, jak sama nazwa wskazuje, usuwają wilgoć ze strumienia sprężonego powietrza mechanicznie poprzez jego schłodzenie. Chłodne powietrze nie zatrzymuje tyle pary wodnej, co ciepłe powietrze, więc gdy powietrze się ochładza, nadmiar pary wodnej skrapla się w postaci ciekłej wody, która jest następnie usuwana z systemu.
Osuszacze adsorpcyjne usuwają wilgoć ze strumienia sprężonego powietrza w sposób chemiczny, przepuszczając powietrze przez złoże środka osuszającego. Środek osuszający adsorbuje parę wodną, co oznacza, że para wodna przylega do tysięcy maleńkich porów w każdym koraliku środka osuszającego. Gdy złoże środka osuszającego zostanie nasycone, do osuszenia stosuje się sprężone powietrze o bardzo niskim punkcie rosy lub ogrzane powietrze oczyszczające. Osuszacze adsorpcyjne często mają złoża suszące ułożone parami. Tak więc, podczas gdy jedno złoże osuszające osusza powietrze, drugie złoże osuszające jest osuszane, co pozwala na ciągłe osuszanie strumienia sprężonego powietrza.
Korzyści z czystości powietrza w produkcji
Jeśli czystość powietrza jest ważna dla procesu produkcyjnego, sprężarka bezolejowa może pomóc poprawić działanie firmy, rentowność i spokój ducha poprzez zmniejszenie ryzyka. Użytkownicy nie powinni jednak zapominać o uzdatnianiu powietrza i upewnieniu się, że sprężarka bezolejowa pobiera wysokiej jakości powietrze z otoczenia.
*Termin “suche” w odniesieniu do sprężonego powietrza jest związany z potrzebami procesu. Sprężone powietrze uważane za wystarczająco czyste i suche do obsługi obrabiarek nie jest uważane za wystarczająco suche do procesu malowania proszkowego.
Bob Lord jest starszym menedżerem produktu stacjonarnych sprężarek bezolejowych w Hitachi Global Air Power. Bob dołączył do firmy w 2021 roku i wnosi do swojej roli ponad 15 lat doświadczenia w zarządzaniu produktami i wprowadzaniu ich na rynek. Bob posiada tytuł licencjata w dziedzinie inżynierii mechanicznej uzyskany w Illinois Institute of Technology oraz tytuł MBA uzyskany na University of Chicago.
