Spis treści
Większość zakładów przemysłowych dysponuje systemami uzdatniania sprężonego powietrza, które mają na celu ochronę urządzeń pneumatycznych. Jest to niezbędny element prawidłowego funkcjonowania i długotrwałej żywotności komponentów pneumatyki. Jednak ten temat wciąż pozostaje mało rozpowszechniony, kryjąc jednocześnie wiele interesujących zagadnień oraz możliwości optymalizacyjnych. Kluczowym zagadnieniem jest pytanie: jak powinno wyglądać odpowiednie przygotowanie sprężonego powietrza? Odpowiedź na to pytanie nie jest jednoznaczna, ponieważ wymagana jakość sprężonego powietrza zależy od szeregu czynników, takich jak jakość powietrza dostarczanego przez sprężarkę, specyficzne wymagania dotyczące jakości powietrza dla końcowych aplikacji, potrzeby procesowe i przemysłowe, a także lokalizacja elementów filtrujących. W obliczu tych zmiennych, wsparcie może zaoferować firma SMC – ekspert w dziedzinie przygotowania powietrza.
Trzy kwestie do rozważenia
Jakość sprężonego zależy od trzech kwestii, jakie należy rozważyć przy projektowaniu układów uzdatniania powietrza. Są to:
Pył i cząstki zawarte w powietrzu
Sprężone powietrze, opuszczając sprężarkę i przechodząc przez filtr, wciąż zawiera pewną ilość cząstek stałych. Niska jakość takiego powietrza może doprowadzić do uszkodzenia nawet najbardziej odpornych siłowników pneumatycznych w zaledwie kilka miesięcy, a szczególnie negatywnie wpływa na delikatne urządzenia końcowe, takie jak czujniki przepływu. Nieprzefiltrowane sprężone powietrze zawiera różnorodne cząstki stałe, które oddziałują na procesy produkcyjne, prowadząc do osadzania się tych cząstek. Powstałe w ten sposób osady mogą wywoływać mechaniczne tarcie, na przykład pomiędzy ścianką cylindra siłownika a uszczelką tłoka.
Krople wody lub możliwość kondensacji pary wodnej
Korozja elementów prowadzi do powstawania cząstek rdzy, które mogą powodować uszkodzenia mechaniczne lub blokować miejsca o małych przekrojach przepływu. Obecność wilgoci może również przyczyniać się do pęcznienia uszczelek, co zwiększa tarcie w siłownikach. Problemy te mogą skutkować różnorodnymi trudnościami w procesach przemysłowych, takimi jak:
- zmiana koloru, przyczepności i jakości wykończenia w procesie malowania natryskowego,
- pogorszenie przylegania i jakości druku w przemysłowych drukarkach atramentowych,
- zmiany lepkości i konsystencji materiałów w produkcji butelek z tworzywa sztucznego metodą rozdmuchową,
- problemy z klejeniem i sklejaniem się kartonów,
- zakłócenie mieszania i integralności składników w procesach farmaceutycznych,
- zanieczyszczenia w przetwórstwie spożywczym wynikające z rozwoju mikroorganizmów,
- negatywny wpływ na procesy oczyszczania lub chłodzenia powietrza, w których obecność wilgoci jest niepożądana.
Tego typu trudności wyraźnie pokazują, jak istotne jest skuteczne uzdatnianie sprężonego powietrza w różnorodnych zastosowaniach przemysłowych.
Mgła olejowa lub nieprzyjemny zapach w sprężonym powietrzu
Powstawanie mgły olejowej lub nieprzyjemnego zapachu w sprężonym powietrzu może prowadzić do nagromadzenia cząsteczek oleju, co w efekcie powoduje zablokowanie przekrojów przepływowych. Ponadto olej może wywoływać pęcznienie niektórych elastomerów (stosowanych np. w uszczelnieniach), co dodatkowo pogarsza ich funkcjonalność.
Podsumowując, niewłaściwe przygotowanie sprężonego powietrza prowadzi do wzrostu kosztów eksploatacyjnych, częstszych awarii, skrócenia żywotności urządzeń oraz zwiększenia zużycia energii, wynikającego z pojawiania się nieszczelności. To problemy, których każdy chciałby uniknąć.
Optymalizacja systemu filtracji – nie tylko filtry
W zależności od rodzaju zanieczyszczeń, które wymagają usunięcia, konieczne jest zastosowanie różnych komponentów. Choć przygotowanie powietrza często kojarzy się jedynie z filtrami, stworzenie efektywnego systemu filtracji wymaga podejścia wykraczającego poza to podstawowe założenie. Przygotowanie powietrza powinno być traktowane jako kompleksowy system, a nie jedynie zestaw filtrów.
System przygotowania powietrza obejmuje różnorodne filtry usuwające pył i cząstki, takie jak filtry powietrza, separatory mgły, mikro separatory mgły oraz filtry eliminujące zapachy. Firma SMC oferuje pełen asortyment urządzeń do przygotowania powietrza o jednolitej konstrukcji, zapewniając wysoką jakość dzięki wielostopniowej filtracji. Obejmuje to podstawowe filtry usuwające cząstki stałe (seria AF), separatory mgły (AFM/AFD), filtry z węglem aktywnym (AMK) oraz filtry eliminujące bakterie (SFDA).
Regulacja ciśnienia odbywa się za pomocą zaworów redukcyjnych lub filtroreduktorów, które umożliwiają precyzyjne kontrolowanie ustawionego ciśnienia. Zaawansowane regulatory i stabilizatory ciśnienia gwarantują utrzymanie żądanego poziomu ciśnienia, nawet przy zmiennym przepływie lub wahaniach ciśnienia w zasilaniu. Bez lokalnej regulacji ciśnienia powietrze dostarczane bezpośrednio ze sprężarki może prowadzić do nieefektywnego zużycia energii, a także stanowić zagrożenie. Zbyt wysokie ciśnienie może wywoływać nadmierne siły w siłownikach oraz niekorzystnie wpływać na pracę urządzeń pneumatycznych.
Aby skuteczniej usuwać wilgoć, system przygotowania powietrza typu FRL można wyposażyć w osuszacz membranowy. Jest to szczególnie przydatne w warunkach, w których rurociągi są narażone na temperatury niższe od punktu rosy osiąganego w procesie osuszania ziębniczego.
Dodatkowo istnieją inne komponenty wspierające kontrolę pracy urządzeń, takie jak:
- Elektroniczne przetworniki elektropneumatyczne – umożliwiają sygnalizację kontrolowanych wartości ciśnienia, co jest szczególnie przydatne przy regulacji i odcinaniu ciśnienia,
- Przekaźniki przepływu powietrza z wbudowanym czujnikiem temperatury – pozwalają na określenie standardowych poziomów zużycia powietrza i uruchomienie alarmu w przypadku wykrycia odstępstw, takich jak nieszczelności,
- Monitorowane zawory upustowe powietrza – stosowane w obwodach bezpieczeństwa,
- Systemy zintegrowanego wykrywania ciśnienia – umożliwiają monitorowanie poziomów ciśnienia, zarówno zbyt wysokich, jak i zbyt niskich,
- Kontrola powolnego wzrostu ciśnienia – minimalizuje ryzyko problemów wynikających z gwałtownego uruchomienia siłownika.
Te elementy zwiększają precyzję oraz bezpieczeństwo operacji, zapewniając optymalne warunki pracy urządzeń pneumatycznych.
Odpowiednie monitorowanie zasilania sprężonym powietrzem pozwala na skuteczne zabezpieczenie urządzeń wykonawczych. Dodatkowo kontrola stanu systemu wspiera planowanie regularnych działań konserwacyjnych, co przyczynia się do utrzymania wysokiej efektywności pracy. Czujniki ciśnienia i przepływu umożliwiają precyzyjne określenie momentu, w którym konieczne jest przeprowadzenie konserwacji, na przykład oczyszczenie filtrów lub kolektorów.
Ziębnicze osuszacze powietrza są wykorzystywane do skutecznego usuwania wilgoci z systemów sprężonego powietrza i powinny być zabezpieczone filtrem linii głównej. Osuszacz ziębniczy działa poprzez schładzanie powietrza, usuwając ciepło po stronie wlotowej i obniżając temperaturę punktu rosy do 3ºC. W procesie tym kondensacja jest odprowadzana za pomocą automatycznego spustu kondensacyjnego. Następnie osuszacz podgrzewa osuszone powietrze do temperatury otoczenia, odzyskując uprzednio odprowadzone ciepło dzięki wymianie ciepła. Taki proces ogrzewania eliminuje ryzyko „pocenia się” zimnych przewodów w warunkach wysokiej wilgotności w zakładzie, zapewniając stabilność i efektywność pracy systemu.
Separatory wody stanowią istotny element systemów uzdatniania powietrza, wykorzystując mechaniczne metody separacji do usuwania luźnej, skondensowanej wody z powietrza w zakładzie. Mogą one działać poprzez skierowanie powietrza wlotowego na deflektor, gdzie siła odśrodkowa oddziela wodę od sprężonego powietrza, lub przepuszczenie powietrza przez specjalny filtr żywiczny z dużymi oczkami. Taki filtr wychwytuje cząsteczki wody, które następnie opadają do zbiornika kondensatu, umożliwiając oczyszczonemu powietrzu dalszy przepływ.
Nowoczesne separatory wody łączą funkcje usuwania wody i filtracji cząstek w jednym urządzeniu. Dzięki zastosowaniu zaawansowanego filtra żywicznego, te separatory osiągają skuteczność usuwania kropelek wody na poziomie 99%.
Warto jednak zauważyć, że separatory wody są przeznaczone do eliminacji wilgoci, ale nie wpływają na obniżenie punktu rosy, co jest domeną osuszaczy ziębniczych. Jeśli obniżenie punktu rosy jest wymagane w konkretnym miejscu aplikacji, można zastosować osuszacz membranowy, aby lokalnie dostosować warunki do potrzeb procesu.

Nie przesadzaj z jakością
Ocena dopuszczalnych poziomów zanieczyszczeń stałych, wilgotności i innych potencjalnych nieczystości zależy od konkretnego zastosowania i związanych z nim potencjalnych problemów. W przypadku standardowego sprzętu, norma ISO 8375-1 dostarcza odpowiednich wytycznych dotyczących klasyfikacji czystości, obejmujących zawartość cząsteczek i oleju. Zasada jest prosta: niższe wartości w klasyfikacji oznaczają wyższą czystość sprężonego powietrza.
Na przestrzeni ostatnich dekad urządzenia do przygotowania powietrza zostały znacząco udoskonalone, dzięki optymalizacji konstrukcji wewnętrznej, co pozwoliło na minimalizację strat przepływu. Niemniej, aby zapewnić odpowiednią wydajność, konieczne jest właściwe dostosowanie urządzeń do zapotrzebowania na przepływ sprężonego powietrza. Wybór komponentów musi uwzględniać ich rozmiar – zbyt małe elementy powodują nieefektywność i większe spadki ciśnienia, natomiast zbyt duże generują zbędne koszty.
Ciśnienie sprężonego powietrza jest kolejnym kluczowym aspektem przy doborze urządzeń i ich wielkości. Wszystkie elementy systemu powinny pracować w wymaganym zakresie ciśnień, aby zachować optymalną wydajność. Obniżenie roboczego ciśnienia urządzeń zwiększa efektywność systemu, zmniejszając straty powietrza spowodowane nieszczelnościami i redukując zapotrzebowanie energetyczne sprężarki.
Przy wyborze filtrów i innych elementów systemu należy uwzględnić zarówno przepływ, jak i ciśnienie, aby zapewnić efektywność i odpowiednią jakość powietrza. Ważne jest jednak, aby nie przesadzać z poziomem czystości sprężonego powietrza – nadmierne filtrowanie może prowadzić do zwiększonych spadków ciśnienia, obniżenia efektywności systemu i wyższych kosztów energii. Zrównoważony dobór elementów filtracyjnych pozwala na osiągnięcie optymalnych rezultatów bez generowania zbędnych wydatków.
Serwisowanie wkładów – czyszczenie lub wymiana
Dlaczego regularnie opróżniasz worek w odkurzaczu? Ponieważ w miarę jego zapełniania urządzenie traci moc. Podobny proces zachodzi w przypadku jednostek filtrujących. Zanieczyszczony wkład filtra powoduje spadek wydajności, co prowadzi do obniżenia ciśnienia w systemie. Znaczne spadki ciśnienia mogą zakłócić działanie urządzeń, co często wymusza zwiększanie ciśnienia na zaworze redukcyjnym. Tymczasem regularne czyszczenie lub wymiana wkładu filtra – analogiczne do okresowego czyszczenia odkurzacza – jest prostszym, bardziej efektywnym i ekonomicznym rozwiązaniem niż niekontrolowane podnoszenie ciśnienia.
Podsumowując, powietrze dostarczane przez sprężarkę zawiera zanieczyszczenia, które – jeśli nie zostaną odpowiednio usunięte – mogą przedostać się do końcowego produktu, wpływając na jego jakość. Różne zastosowania wymagają zróżnicowanego poziomu filtracji i przygotowania powietrza. Aby zapewnić optymalne działanie systemu sprężonego powietrza, warto skorzystać z wiedzy i doświadczenia ekspertów firmy SMC, którzy pomogą w doborze najlepszego rozwiązania dopasowanego do Twoich potrzeb.
Jesteśmy autoryzowanym dystrybutorem SMC
Posiadamy niezbędne zaplecze do sprzedaży produktów SMC. Potrzebujesz doradztwa oraz cenisz wygodne zakupy – jesteś w dobrym miejscu! Postaw na sprawdzonego dostawcę pneumatyki!
W Air-Com.pl znajdziesz najnowsze produkty i rozwiązania SMC,
które zmienią jakość pracy Twoich maszyn.