Powietrze zasysane przez sprężarkę zawiera pył, kurz, parę wodną oraz inne zanieczyszczenia obecne w otoczeniu. Podczas sprężania ich obecność nie znika, a część z nich może osiągać wyższe stężenie w stosunku do objętości powietrza. Do instalacji mogą również przedostawać się pozostałości oleju oraz produkty powstające podczas eksploatacji urządzeń. Dlatego uzdatnianie sprężonego powietrza powinno odpowiadać wymaganiom instalacji pneumatycznej i procesu, który jest przez nią zasilany.
Zanieczyszczone sprężone powietrze może przyspieszać zużycie zaworów, siłowników, narzędzi pneumatycznych i innych urządzeń. Problem dotyczy zarówno cząstek stałych, jak i wody oraz oleju. Każdy z tych rodzajów zanieczyszczeń wymaga innego sposobu usuwania.
Jakie zanieczyszczenia występują w sprężonym powietrzu?
Jednym z podstawowych źródeł zanieczyszczeń jest powietrze atmosferyczne zasysane przez sprężarkę. Razem z nim do urządzenia trafiają kurz, pył, drobiny mineralne, pyłki i inne cząstki unoszące się w otoczeniu.
Ich ilość zależy między innymi od miejsca pracy sprężarki. Inne warunki panują w czystym pomieszczeniu technicznym, a inne w zakładzie zajmującym się obróbką drewna, metalu, materiałów sypkich czy produkcją generującą duże ilości pyłu.
Zanieczyszczenia mogą również powstawać już w samej instalacji. Korozja przewodów prowadzi do pojawienia się cząstek rdzy, a zużycie części może wprowadzać do strumienia powietrza kolejne drobiny.
Pył i cząstki stałe przyspieszają zużycie pneumatyki
Drobne cząstki mogą osadzać się wewnątrz przewodów, zaworów i urządzeń zasilanych sprężonym powietrzem. W połączeniu z wilgocią i pozostałościami oleju tworzą osady, które stopniowo pogarszają warunki pracy instalacji.
Skutkiem może być ograniczenie przepływu, nieprawidłowa praca zaworów, szybsze zużycie uszczelnień oraz uszkadzanie współpracujących powierzchni. Szczególnie wrażliwe są urządzenia wykorzystujące niewielkie kanały przepływowe oraz precyzyjne podzespoły pneumatyczne.
Pierwszą barierę stanowi filtr wlotowy sprężarki. Jego zadaniem jest zatrzymywanie zanieczyszczeń zasysanych z otoczenia i ochrona samego urządzenia. Nie zastępuje on jednak filtracji sprężonego powietrza po stronie ciśnieniowej instalacji.
Skąd bierze się woda w instalacji sprężonego powietrza?
Powietrze atmosferyczne zawsze zawiera określoną ilość pary wodnej. Podczas sprężania temperatura powietrza rośnie, natomiast w kolejnych częściach instalacji zaczyna ono stygnąć. Wtedy część zawartej w nim wilgoci może ulec kondensacji.
Powstający kondensat sprzyja korozji, może uszkadzać urządzenia pneumatyczne oraz pogarszać jakość procesów, w których sprężone powietrze ma bezpośredni kontakt z produktem lub powierzchnią obrabianą.
Separatory i spusty kondensatu usuwają wodę występującą w postaci ciekłej. Nie rozwiązują jednak problemu pary wodnej znajdującej się w strumieniu powietrza. Do jej ograniczenia służą osuszacze sprężonego powietrza.
W zależności od wymaganej jakości powietrza stosuje się między innymi osuszacze ziębnicze lub adsorpcyjne.
Olej w sprężonym powietrzu – aerozol i pary oleju
W sprężarkach olejowych część oleju może przedostawać się do strumienia sprężonego powietrza w postaci bardzo drobnego aerozolu lub par. Zanieczyszczenia olejowe mogą także pochodzić z powietrza zasysanego przez sprężarkę, dlatego sam wybór sprężarki bezolejowej nie oznacza automatycznie całkowitego braku wszystkich zanieczyszczeń w instalacji.
Aerozol olejowy może osadzać się na powierzchniach wewnętrznych przewodów i urządzeń. Powstała warstwa ułatwia zatrzymywanie pyłu, co z czasem zwiększa ilość osadów.
Do oddzielania drobnych aerozoli stosuje się filtry koalescencyjne i mikrofiltry. Pary oleju wymagają natomiast filtracji adsorpcyjnej, na przykład z wykorzystaniem węgla aktywnego.
Filtry do sprężonego powietrza mają różne zadania
Nie istnieje jeden filtr, który w każdych warunkach usunie wszystkie rodzaje zanieczyszczeń. Dlatego systemy filtracyjne często wykorzystują kilka kolejnych stopni uzdatniania.
Filtr wstępny zatrzymuje większe cząstki i odciąża kolejne stopnie. Mikrofiltr może usuwać znacznie drobniejsze cząstki oraz aerozole olejowe i wodne. Filtr z węglem aktywnym stosuje się wtedy, gdy trzeba ograniczyć zawartość par oleju i zapachów.
Takie rozmieszczenie chroni dokładniejsze i zwykle droższe stopnie filtracji przed szybkim obciążeniem większymi zanieczyszczeniami.
Przy dużej ilości ciekłego kondensatu przed filtracją można również zastosować separator cyklonowy. Oddziela on większe ilości cieczy i pomaga chronić znajdujące się dalej filtry koalescencyjne.
Filtracja i osuszanie powinny tworzyć jeden system
Skuteczne uzdatnianie sprężonego powietrza wymaga spojrzenia na całą instalację. Sam filtr cząstek stałych nie usunie pary wodnej, a osuszacz nie zastąpi filtracji oleju i pyłu.
Typowy system może więc obejmować separator kondensatu, filtry o różnych stopniach dokładności, osuszacz oraz urządzenia do automatycznego odprowadzania i uzdatniania kondensatu. Konfiguracja zależy od wymaganej jakości sprężonego powietrza.
Innych parametrów potrzebują standardowe narzędzia pneumatyczne, innych instalacje lakiernicze, a jeszcze innych procesy w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym czy elektronicznym.
Klasy czystości sprężonego powietrza według ISO 8573-1
Przy projektowaniu systemu uzdatniania pomocna jest norma ISO 8573-1. Określa ona klasy czystości sprężonego powietrza między innymi pod względem cząstek stałych, wody i oleju.
Zamiast więc dążyć do możliwie najwyższego stopnia filtracji w każdej instalacji, należy określić wymagania procesu i na ich podstawie dobrać urządzenia. Zbyt słabe uzdatnianie może prowadzić do problemów z produkcją i eksploatacją maszyn. Nadmiernie rozbudowana filtracja bez uzasadnienia może z kolei zwiększać spadki ciśnienia oraz koszty pracy instalacji.
Spadek ciśnienia na filtrach także ma znaczenie
Każdy filtr stawia przepływającemu powietrzu określony opór. Gdy wkład filtracyjny gromadzi zanieczyszczenia, spadek ciśnienia może rosnąć.
Sprężarka musi wtedy wytworzyć odpowiednio wyższe ciśnienie, aby na końcu instalacji zachować wymagane parametry. Z tego powodu stan filtrów wpływa nie tylko na jakość powietrza, ale również na zużycie energii przez cały system.
Regularna kontrola różnicy ciśnień i terminowa wymiana wkładów pozwalają utrzymać właściwe parametry filtracji bez niepotrzebnego zwiększania oporów przepływu.
Jak chronić instalację przed zanieczyszczeniami?
Najlepsze rezultaty daje połączenie prawidłowego przygotowania powietrza z regularną kontrolą całej instalacji. Należy sprawdzać stan filtrów, działanie spustów kondensatu, parametry osuszacza oraz szczelność przewodów.
Znaczenie ma również miejsce poboru powietrza przez sprężarkę. Ograniczenie ilości pyłu, oparów i innych zanieczyszczeń już na wejściu zmniejsza obciążenie urządzenia oraz późniejszych stopni uzdatniania.
Dobór filtracji powinien wynikać z wymaganej jakości sprężonego powietrza i warunków pracy zakładu. Pozwala to chronić instalację pneumatyczną, ograniczać zużycie podzespołów i dostarczać do odbiorników powietrze o parametrach odpowiednich dla danego procesu.
FAQ – filtracja i uzdatnianie sprężonego powietrza
Czy sprężarka bezolejowa wymaga filtrów sprężonego powietrza?
Tak. Sprężarka bezolejowa eliminuje jedno ze źródeł zanieczyszczeń olejowych, ale nadal zasysa powietrze zawierające kurz, pył, parę wodną i zanieczyszczenia pochodzące z otoczenia. Odpowiedni sposób filtracji zależy od wymaganej klasy czystości powietrza.
Jak często trzeba wymieniać wkłady filtrów sprężonego powietrza?
Należy kierować się zaleceniami producenta oraz rzeczywistymi warunkami pracy. Znaczenie mają liczba godzin pracy, ilość zanieczyszczeń, przepływ i spadek ciśnienia na filtrze. Sam wygląd wkładu nie pozwala wiarygodnie ocenić jego stanu.
Czy jeden dokładny mikrofiltr może zastąpić filtr wstępny?
Technicznie możliwe byłoby przepuszczenie całego strumienia przez dokładny filtr, ale jego wkład szybciej obciążyłyby większe zanieczyszczenia. Stopniowa filtracja pozwala wydłużyć trwałość dokładniejszych wkładów i ograniczyć wzrost oporów przepływu.
Gdzie montować filtry – przy sprężarce czy przy urządzeniu?
Część uzdatniania zwykle wykonuje się centralnie w sprężarkowni. Jeżeli konkretne stanowisko wymaga wyższej jakości powietrza niż pozostała część instalacji, można zastosować dodatkowe uzdatnianie bezpośrednio przed odbiornikiem.
Jak sprawdzić rzeczywistą jakość sprężonego powietrza?
Można przeprowadzić pomiary zgodne z metodami przewidzianymi dla poszczególnych rodzajów zanieczyszczeń. Pozwalają one określić między innymi zawartość cząstek, wilgoci i oleju oraz porównać wyniki z wymaganą klasą czystości ISO 8573-1.
Czy zanieczyszczenia mogą pojawić się za prawidłowo działającymi filtrami?
Tak. Źródłem mogą być skorodowane przewody, zabrudzone zbiorniki, nieprawidłowo utrzymywana instalacja lub materiały użyte w sieci sprężonego powietrza. Dlatego sam stan filtrów nie daje pełnej informacji o czystości medium w punkcie odbioru.
Czy wszystkie stanowiska w zakładzie muszą otrzymywać powietrze tej samej jakości?
Nie zawsze. Można centralnie przygotować powietrze do poziomu wystarczającego dla większości odbiorników, a stanowiska o wyższych wymaganiach wyposażyć w dodatkowe stopnie uzdatniania. Takie rozwiązanie pozwala uniknąć niepotrzebnego zwiększania oporów przepływu w całej instalacji.
