نگهداری فیلتر هوای فشرده و هدف دستگاه های اندازه گیری اختلاف فشار

 

نگهداری فیلتر هوای فشرده یکی از مهم ترین اصول در استفاده از سیستم هوای فشرده است.
بیش از ۹۰ درصد از تاسیسات تولیدی در سراسر جهان از هوای فشرده به عنوان بخشی از فرآیند تولید خود استفاده می کنند.
این بخش قدرتمند می تواند آلوده شود؛
بنابراین فیلتر های کمپرسور هوا معمولاً به عنوان بخشی از یک سیستم تصفیه کلی نصب می شوند تا اطمینان حاصل شود که آلاینده ها به سطوح قابل قبول کاهش می یابد و سیستم هوای فشرده به روشی ایمن، کارآمد و مقرون به صرفه عمل می کند.

برای اطمینان از عرضه مداوم هوای فشرده با کیفیت بالا (و برای پایین نگه داشتن هزینه های انرژی)، فیلتر المنت ها باید به طور دوره ای تعویض شوند. در این مقاله به نظریه های مربوط به بهترین زمان تعویض فیلتر المنت ها و نقش دستگاه های اندازه گیری اختلاف فشار در کمک به اطمینان از کارایی فیلتر های کمپرسور هوا می‌پردازیم.

بررسی اساس کار سیستم تصفیه هوا

اساس هر سیستم تصفیه، فیلتراسیون آن است و از ده آلاینده اصلی موجود در سیستم هوای فشرده، فیلتراسیون مسئول تصفیه نه مورد از آن ها است.
فیلترهای کوالسینگ (Coalescing filters) مهم ترین قطعه تجهیزات تصفیه هستند؛

زیرا شش مورد از ده آلاینده را کاهش می دهند.
با یک نگاه به هر اتاق کمپرسور هوا، یک جفت فیلتر کوالسینگ (تجهیز شده با فیلتر های حذف پارتیکل خشک و بخار روغن) مشاهده می شود.

برای کاهش آلودگی، فیلتر هوای فشرده از مدیا های فیلتراسیون بسیار تخصصی در فیلتر المنت خود استفاده می کند؛
این المنت ها در شرایط بسیار سخت عمل می کنند.
قطعات فیلتراسیون در طول زمان تخریب می شوند و هنگامی که فیلتر مدیا آسیب می بیند، کیفیت هوای فشرده دیگر تضمین نخواهد شد.

اجزای فیلتر های پارتیکل های ادغام شونده و خشک تقریباً یکسان هستند.
این اجزاء معمولاً از یک پوشش یا محفظه فشار (سر و کاسه فیلتر)، یک فیلتر المنت و یک تخلیه (drain) (تنها تفاوت عمده در تخلیه شناور در بین انواع کوالسینگ ها و تخلیه دستی در انواع ذرات خشک) تشکیل شده‌اند.
بسیاری از فیلتر ها نیز به صورت استاندارد یا به صورت اختیاری با دستگاه های نظارت اختلاف فشار عرضه می شوند.

بررسی دقیق و جالب اجزاء فیلتر هوای فشرده

قلب یک فیلتر، فیلتر المنت است.
فیلتر مدیا معمولاً بین سیلندر های نگهدارنده پیچ یا چین می خورد تا المنت را تشکیل دهد (المنت ها در درجه های مختلف فیلتراسیون موجود هستند).
درپوش های انتهایی به سیلندرها محکم می شوند تا یک مهر و موم “یکپارچه” ایجاد کنند و یک لایه زهکشی خارجی برای جلوگیری از “حباب مجدد (re-entrainment)” مایعات به هم پیوسته اضافه می شود.
این فیلتر المنت ها برای همیشه دوام نمی آورند و نیاز به تغییر دوره ای دارند؛
پس باید نگهداری فیلتر هوای فشرده را مورد اهمیت قرار دهیم.
با این حال، در اغلب موارد درباره اینکه چرا فیلتر المنت ها باید تعویض شوند و چه زمانی این اتفاق بیافتد، سردرگمی وجود دارد.

حتی یک سوراخ کوچک به اندازه یک نقطه می تواند عواقب فاجعه باری داشته باشد!
هوای فشرده همیشه مسیری را که کمترین مقاومت را دارد، در  پیش می گیرد.
هنگامی که فیلتر مدیا آسیب ببیند، هوای فشرده از میان اجزاء فیلتر عبور می کند و کل المنت را پاره می کند!
این مشکل باعث می شود که همه آلودگی ها به پایین دست سیستم هوای فشرده منتقل شوند.

اختلاف فشار زیاد یا “میخ های فشار(pressure spikes)” نیز می تواند در یک لحظه فیلتر المنت ها را دوباره پاره کند
و اجازه دهد آلودگی ها از فیلتر عبور کرده و به سیستم هوای فشرده منتقل شوند.
هنگامی که سیستم ها را تحت فشار قرار داده و یا سرویس های دوره ای فیلتر را انجام می دهید،
همیشه اطمینان حاصل کنید که وِلو های جداسازی(isolation valves) به آرامی باز می شوند تا از آسیب جلوگیری شود.

فیلتراسیون ارتباط بسیار تنگاتنگی با کیفیت هوای فشرده دارد!

از آنجایی که فیلتر هوای فشرده برای کاهش آلاینده ها و با توجه به نیاز کیفیت هوای فشرده خاصی(معمولا مطابق با طبقه بندی استاندارد ISO 8573-1) نصب می شوند،
دلیل اصلی تغییر فیلتر المنت ها همیشه باید حفظ کیفیت هوای فشرده انتخاب شده باشد.

نظارت مداوم بر کیفیت هوای فشرده برای همه آلاینده‌های مختلف موجود، معمولاً گزینه مناسبی برای کاربران هوای فشرده نیست!
اعتبارسنجی کیفیت هوای فشرده بر اساس طبقه‌بندی استاندارد ISO 8573-1 به آزمایش‌های متعدد، خارج از محدوده و مبتنی بر آزمایشگاه (به استثنای نقطه شبنم فشار) نیاز دارد.
همچنین تجهیزات آزمایش دیجیتال و پایش ثابت که اکنون برای آزمایش روغن و ذرات به صورت فشرده در دسترس هستند،
با توجه به سطوح نشان داده شده در کلاس ISO 8573-1 معمولاً دقیق نیستند؛
بنابراین توسط استانداردهای ISO تایید نشده است.

گاهی اوقات فیلتر المنت ها به این دلیل که «تمیز» به نظر می‌رسند یا صرفاً برای صرفه‌جویی در هزینه، تعویض نمی‌ شوند.
اما معمولا تعویض فیلتر المنت های کمپرسور هوا که بر اساس «افت فشار» (همچنین به عنوان اختلاف فشار یا dP) اندازه‌گیری می‌شود، در سراسر فیلتر عملی می شود؛
زیرا این کار تأثیر مستقیم بر هزینه های مربوط به انرژی دارد.

متأسفانه، افت فشار نشانگر کیفیت هوای فشرده نیست و اغلب می‌تواند یک فیلتر المنت آسیب‌دیده را پنهان کند که به آلودگی اجازه عبور از پایین دست را می‌دهد.
باید به خاطر داشت که دلیل نصب فیلتر در وهله اول، کاهش آلاینده های موجود در هوای فشرده است.
حال عدم حفظ کیفیت هوای فشرده در مقایسه با انرژی مصرف شده توسط یک فیلتر یا هزینه آن،
می تواند ضرر مالی بسیار بیشتری نسبت به تعویض فیلتر المنت ها داشته باشد.

 

گیج های اختلاف فشار اغلب اشتباه گرفته می شوند!

بسیاری از محفظه های فیلتر مجهز به گیج های اختلاف فشار هستند که به آن ها نشانگر اختلاف فشار نیز گفته می شود.
آن ها اختلاف فشار را با استفاده از یک سوزن متحرک، نشانگر پاپ آپ یا نمایشگر دیجیتال نشان می دهند.
اگرچه استفاده از آن ها در صنعت رایج است، اما دقت و هدف این دستگاه ها اغلب اشتباه گرفته می شود.

۱٫ دقت:

به طور کلی، همه این دستگاه‌ها، صرف نظر از اینکه چگونه تغییر اختلاف فشار را نشان می‌دهند،
تنها «نشانگر» هستند و «گیج» دقیقی نیستند.
آنها معمولاً دقتی در حدود مثبت یا منفی ۲۵٪ دارند. گواهی کالیبراسیون نیز برای این دستگاه ها در دسترس نخواهد بود.

۲٫ نمایشگر:

بسیاری از این دستگاه‌ها از یک گیج تقلید می‌کنند و دارای مقیاس‌های درجه‌بندی‌شده در mbar یا psi هستند.
برخی دیگر صفحه نمایش ساده دارند که به دو بخش تقسیم می شود تا «کار با پارامترها یا خدمات مورد نیاز» را نشان دهد.
همچنین به سه بخش شامل هشدار یا «نیاز به توجه» تقسیم می شود.
علاوه بر این، بخش های مختلف می توانند دارای کد رنگی “سبز / قرمز” یا “سبز / کهربایی / قرمز” باشند. پیش‌فرض این دستگاه‌ها همیشه «سبز» یا «خوب» است و در صورت پاره شدن یا آسیب در فیلتر مدیا، مشکلی در فیلتر المنت نشان داده نمی شود.

۳٫ عملکرد:

دستگاه های اندازه گیری اختلاف فشار ، اختلاف فشار ایجاد شده توسط فیلتر المنت را هنگام مسدود شدن نشان می دهند.
در اصل، این یک اندازه گیری ساده است،
اما چندین پارامتر وجود دارد که می تواند بر اندازه گیری تأثیر بگذارد.

۴٫ جریان هوا:

فیلتر هوای فشرده به گونه ای اندازه گیری می شوند که با سرعت جریان هوای فشرده سیستم مطابقت داشته باشند.
این فیلتر ها معمولا کمی “بزرگ” هستند. علاوه بر این، سیستم به ندرت با حداکثر جریان ۱۰۰٪ در تمام مدت کار می کند؛
بنابراین هوای فشرده که از فیلتر عبور می کند، دائماً تغییر می کند.
اختلاف فشار متناسب با سرعت جریان است؛
بنابراین از آنجایی که سرعت جریان دائماً تغییر می کند، اختلاف فشار نیز به طور مداوم تغییر می کند.
اگر کاربر در هر زمانی به غیر از حداکثر دبی به دستگاه پایش اختلاف فشار نگاه کند،
نشانه درستی از دستگاه دریافت نخواهد کرد! این مسئله مخصوصا در یک سیستم هوای فشرده با کمپرسورهای سرعت متغیر نیز صادق است.

۵٫ شرایط المنت ها:

در صورت وجود سوراخ یا پارگی در فیلتر مدیا، نشانگر حرکت نمی کند؛
زیرا هوای فشرده مسیر کمترین مقاومت را در پیش می گیرد و افت فشار در سراسر المنت تقریباً وجود ندارد.

 

 

اگر دستگاه پایش اختلاف فشار به عنوان “نشانگر خدمات” استفاده می شود،
سوزن روی دستگاه (یا نشانگر پاپ آپ) همیشه در قسمت سبز نشان داده می شود.
تا زمانی که کاربر آلودگی را در پایین دست سیستم تشخیص ندهد، المنت هرگز سرویس نمی شود.
در این زمان، دیگر خیلی دیر شده است و زمانی که آلودگی وارد سیستم ذخیره سازی و توزیع هوای فشرده شود، حذف آن بسیار دشوار است.
اغلب ممکن است نیاز به تمیز کردن تخصصی لوله کشی و تجهیزات پنوماتیکی قبل از شروع مجدد سیستم هوای فشرده داشته باشد.

هدف دستگاه های نظارت اختلاف فشار

دستگاه اندازه گیری اختلاف فشار که بر روی فیلتر هوای فشرده نصب شده است، معمولا به عنوان یک نشانگر خدماتی دیده می شود.
علاوه بر این، این مسئله در دفترچه راهنمای سرویس آمده است که بیان می کند “تغییر المنت زمانی که dP = xx psi”، یا “تغییر المنت زمانی که سوزن قرمز است” کمک کننده نخواهد بود.
علاوه بر این، اغلب تصور می شود که اختلاف فشار نشانگر کیفیت هوای فشرده یا کل مصرف انرژی است؛ اما باز هم اینطور نیست!
در واقع، هدف واقعی دستگاه اندازه گیری اختلاف فشار نشان دادن انسداد زودرس یک فیلتر المنت است
و نباید به عنوان نشانگر خدمات فیلتر استفاده شود.

در ادامه، نظریه های رایج در مورد افت فشار و مراقبت از فیلتر هوای فشرده را بررسی خواهیم کرد.
علاوه بر این، پاسخ هایی صحیح برای کمک به رفع این نظریه ها نیز در جواب آن خواهیم گفت.

نظریه اول:

“dP نشان دهنده کیفیت هوای فشرده است؛ بنابراین “dP gauge” یک شاخص کیفیت هوای فشرده است.

رفع اشکال: فیلترهای پارتیکل های خشک برای کاهش پارتیکل های اتمسفر، زنگ زدگی، رسوب لوله و میکروارگانیسم های موجود در هوای فشرده استفاده می شود.
علاوه بر این آلاینده ها، فیلترهای کوالسینگ نیز ذرات معلق روغن و ذرات معلق آب را تا حد قابل قبولی کاهش می دهند.

اختلاف فشار نتیجه عملکرد یک فیلتر المنت است که آلودگی را جمع آوری می کند؛
اما به هیچ وجه ارتباط مستقیمی با خلوص هوای تحویلی ندارد!
به عنوان مثال، اختلاف فشار بالا و یا عدم تغییر فیلتر المنت ها در شرایط پیشنهادی، می تواند منجر به پارگی فیلتر مدیا شود.
این باعث می شود تا همه آلودگی ها از پایین دست سیستم عبور کنند،
در حالی که نشانگر dP نشان می دهد که dP همچنان پایین است!

نظریه دوم:

فیلتر من دارای یک “dP Gauge” است که نشان می دهد چه زمانی فیلتر المنت را تعویض کنم.

رفع اشکال: دستگاه هایی که در بالادست بسیاری از فیلترهای هوای فشرده نصب شده اند، خودشان گیج نیستند.
آن ها یک مانیتور یا نشانگر هستند.
این دستگاه ها به اندازه یک گیج اختلاف فشار واقعی دقیق نیستند.
آنها معمولاً دقتی در حدود مثبت یا منفی ۲۵٪ دارند. این ها کالیبره نشده اند و گواهی کالیبره شده نیز برای آن ها در دسترس نیست.
نشانگرها، مانیتورها یا “dP گیج” هرگز نباید به عنوان نشانگر خدمات استفاده شوند؛
فقط به عنوان نشانگر انسداد زودرس می توانند کاربرد داشته باشند.
بهتر است همیشه دستورالعمل های توصیه شده سازنده را برای تغییر المنت ها دنبال کنید.

نظریه سوم:

فیلتر المنت های هوای فشرده تنها زمانی باید تعویض شوند که اختلاف فشار افزایش یابد.

رفع اشکال: اختلاف فشار ، اندازه گیری افت فشار در یک سیستم هوای فشرده است.
برای دستیابی به فشار پایین دستی ثابت مورد نیاز برای کارکرد تجهیزات و فرآیندها، یک کمپرسور هوا اغلب باید در فشار کاری بالاتر کار کند.
و یا برای غلبه بر تلفات فشار در مدت زمان طولانی‌تری باید کار کند.

با افزایش هر ۱۴٫۵ psi (1 بار)، اختلاف فشار که یک کمپرسور هوای فشرده (از نوع جابجایی مثبت (positive displacement type)) باید بر آن غلبه کند، تقریباً با ۷ درصد افزایش مصرف برق برابر است.
بنابراین، با پایین نگه داشتن تلفات اختلاف فشار که عمل خوبی محسوب می شود، کیفیت هوای فشرده دلیل اصلی تعویض فیلتر المنت خواهد بود.

مهم ترین مزایای تعویض منظم فیلتر المنت ها

تعویض منظم فیلتر المنت های سیستم هوای فشرده، مزایای زیادی دارد؛ از جمله:

• افزایش کیفیت هوای فشرده
• حفاظت از بستر های درایر های جذبی
• حفاظت از تجهیزات پایین دست، پرسنل و فرآیندها
• کاهش هزینه های عملیاتی
• افزایش بهره وری و سودآوری
• آرامش ذهنی مداوم!

فیلتر هوای فشرده در شرایط سخت، بسیار سخت عمل می کند! شرایطی مانند:

• تغییرات فشار
• تقاضای هوای پالس شده
• تغییرات دما در طول روز و شب یا در طول تابستان تا زمستان
• رطوبت بالا یا کم؛ از ۱۰۰% هوای اشباع تا نقاط شبنم بسیار کم
• حملات شیمیایی؛ از سوی میعانات اسیدی روغنی و مواد افزودنی لوبریکنت

فیلترهای کوالسینگ به طور مداوم از میعانات اسیدی و روغنی آغشته می شوند.
در حالی که در انتهای دیگر طیف، فیلترهای پارتیکل خشک در رطوبت بسیار کم کار می کنند که با گذشت زمان، استحکام فیلتر مدیا را ضعیف کرده و کاهش می دهد.

هنگامی که فیلتر کار می کند، فیلتراسیون مدیا ها در فیلتر المنت توسط ذرات کثیفی با سرعت بالا بمباران می شوند!
این بمباران مداوم در نهایت منجر به ضعیف شدن و از کار افتادن فیلتر مدیا می شود.
هنگامی که فیلتراسیون مدیا آسیب ببیند، دیگر نمی توان کیفیت هوای مورد نیاز را حفظ کرد یا تضمین کرد.
بنابراین فیلتر المنت ها عمر عملیاتی محدودی دارند و سازندگان زمان تعویض فیلتر المنت را برای حفظ کیفیت هوای فشرده خروجی پیشنهاد می‌کنند. اما پس از این زمان، کیفیت هوای فشرده را نمی‌توان تضمین کرد.

عواقب عدم تعویض فیلتر المنت در فیلتر هوای فشرده

عدم تعویض فیلتر المنت ها مطابق با توصیه های سازنده می تواند منجر به موارد زیر شود:

• فرآیندهای تولید ناکارآمد شده و تجهیزات تولید آسیب ببیند.
• محصولات خراب شده، آسیب دیده یا دوباره استفاده شوند.
• زمان توقف تولید افزایش یابد.
• هزینه های تولید افزایش یابد.
• آلودگی سوپاپ ها و سیلندرها منجر به داشتن محیط های کاری ناسالم می شود.
• خطر آسیب شخصی، غیبت کارکنان و بروز جراحات شخصی بالا می رود!
• خطر برای ایمنی مصرف کننده ایجاد می شود!

جمع بندی و تعادل بین ریسک و هزینه

اغلب تاکید کاربران بر هزینه تعمیر و نگهداری و تعویض قطعات است.
جالب است بدانید که این هزینه‌ها در مقایسه با هزینه‌های مرتبط با خرابی محصول در صورت خراب شدن یک فیلتر المنت، بسیار ناچیز است!
چیزی که در کوتاه مدت صرفه جویی در هزینه به نظر می رسد، می تواند اشتباه پرهزینه ای باشد.
بنابراین فیلتر المنت ها در درجه اول باید بر اساس توصیه های سازنده برای حفظ کیفیت هوای فشرده جایگزین شوند.

دقت دیگری نیز باید نسبت به کاهش فشار سیستم هوای فشرده در نظر گرفته شود.
با این حال، تقریبا برای تمام سیستم های هوای فشرده مدرن، این عامل نباید دلیل اصلی تغییر فیلتر المنت ها باشد.
استثنا در این مورد ممکن است برای سیستم‌های هوای فشرده قدیمی‌تر و به شدت آلوده‌تر کاربرد داشته باشد.
این در حالی است که ممکن است قبل از توصیه سازنده، تعویض فیلتر المنت ها مقرون‌به‌صرفه‌تر باشد؛
زیرا هزینه فیلتر المنت های جایگزین به طور قابل‌توجهی کمتر از هزینه انرژی صرف شده در عملیات با اختلاف فشار های بالاتر است.

سوالات متداول در خصوص نگهداری فیلتر هوای فشرده و پاسخ به آن ها

سوال: آیا می توانیم فیلتر المنت ها را بشوییم؟

پاسخ: خیر، شستشوی آلودگی ها از فیلتر مدیا امکان پذیر نیست.
قرار دادن فیلتر مدیا درون آب گرم و صابون یا حلال باعث آسیب می شود.

سوال: فیلتر المنت من خیلی کثیف به نظر نمی رسد، مطمئناً نیازی به تعویض آن نیست؟

پاسخ: اولاً، بخشی از فیلتر المنت که می توانید مشاهده کنید، لایه زهکشی است (مسئول جلوگیری از حمل مایعات به هم پیوسته به پایین دست). مدیای اصلی فیلتر در زیر آن قرار دارد و بدون از بین بردن فیلتر المنت قابل مشاهده نیست.
ثانیاً، فیلترهای کوالسینگ و خشک، ذرات معلق در هوا و ذرات دیگر را تا اندازه های زیر ۱ میکرون (۱ میکرون = ۱ میلیونیم متر) جذب می کنند.
حال بزرگ ترین ذره ای که چشم یک انسان سالم می تواند ببیند، حدود ۴۰-۵۰ میکرون است؛
بنابراین نمی توان دید که یک فیلتر المنت مسدود شده یا آسیب دیده است.

سوال: آیا فیلترهای کربن فعال درون خطی مانند فیلترهای ذرات ادغام شده و خشک تحت تأثیر قرار می گیرند؟

پاسخ: فیلترهای کربن فعال درون خطی اغلب از محفظه های مشابه فیلترهای ذرات کوالسینگ و خشک استفاده می کنند.
اما این فیلترهای کربن فعال متفاوت عمل می کنند.
آنها از بستری از کربن فعال برای جذب بخارات نفت (روغن گازی) استفاده می کنند.
کربن فعال ظرفیت ثابتی برای جذب بخارات روغن دارد و پس از اتمام آن، المنت ها یا کارتریج‌های آن باید تعویض شوند.
فیلترهای کربن فعال کوچکتر و خطی، معمولاً با سرعت جریان سیستم و اتصالات لوله مطابقت دارند.
غلظت بخار روغن ورودی، وجود روغن مایع و همچنین دما، فشار و نقطه شبنم هوا، همگی بر عمر این المنت ها تأثیر می‌گذارند.
پس المنت های کمپرسور هوای درون خطی نیاز به تعویض مکرر در طول سال دارند.