معتبرسازی هوای فشرده + ۵ روش تست و نمونه برداری

بر اساس گزارش موسسه هوا و گاز فشرده (CAGI) در مورد سیستم های هوای فشرده و سازمان بین المللی استاندارد (ISO)، سه آلاینده اصلی در هوای فشرده ذرات جامد، آب و روغن هستند.

استفاده مناسب از کمپرسورهای هوا

CAGI استفاده مناسب از کمپرسورهای هوا را با ابزارهای آموزشی مختلف ترویج می‌کند، در حالی که ISO 8573 در حوزه‌های بسیار خاص معتبرسازی هوای فشرده و روش‌های آزمایش است که این مقاله به آن‌ها می‌پردازد.

میکروارگانیسم ها نیز توسط CAGI به عنوان یک آلاینده اصلی در نظر گرفته می شوند، اما در این مقاله مورد بحث قرار نخواهد گرفت.

ISO 8573 شامل ۹ بخش یا بخش است که هوای فشرده را بررسی می کند.

ISO 8573-1 بخش اولیه ای است که آلاینده ها و کلاس های خلوص را ارائه می دهد.

هشت بخش دیگر به تکنیک های نمونه برداری و روش های تحلیلی برای آلاینده های مختلف می پردازد. هر آلاینده مورد بحث به بخش ISO 8573 مناسب همراه با تاریخ نسخه فعلی اشاره خواهد کرد.  

تست ذرات بر اساس اندازه بر اساس ISO 8573-4:2001

آزمایش ذرات بسته به کلاس خلوص انتخاب شده بر اساس اندازه یا جرم انجام می شود. تحت ISO 8573-4:2001، این آزمایش تعداد ذرات جامد را در محدوده اندازه مشخص تعیین می کند.

همه روش های مورد بحث در ISO 8573-4 را نمی توان برای همه محدوده های اندازه استفاده کرد. انتخاب یک روش به کلاس خلوص ذرات مورد نیاز بستگی دارد.

ISO 8573-1:2010 سه محدوده اندازه ذرات را ایجاد می کند: ۰٫۱ تا ۰٫۵ میکرون، ۰٫۵ تا ۱٫۰ میکرون و ۱٫۰ تا ۵٫۰ میکرون. حداکثر تعداد مجاز ذرات در متر مکعب بر اساس کلاس خلوص متفاوت است.

مشخصات اجازه حضور ذرات بیشتر از ۵ میکرون را برای کلاس های خلوص ۱ تا ۵ نمی دهد.

در نسخه ۲۰۱۰ ISO 8573-1، اندازه ذرات و حداکثر تعداد ذرات با قابلیت های فعلی سازنده فیلتر هماهنگ شد.

این هماهنگی یک روش مؤثر برای برقراری ارتباط بین نیازهای یک سیستم هوای فشرده بین کاربر نهایی، سازنده فیلتر و کمپرسور و آزمایشگاه آزمایش ایجاد کرد.

روش های مختلف برای تست ذرات در معتبرسازی هوای فشرده

شمارشگر ذرات لیزری: 

شمارشگر ذرات لیزری (LPC) یک ابزار الکترونیکی با کارایی بالا و حساس است و یک روش عالی برای تعیین هر سه محدوده اندازه ذرات برای کلاس های خلوص ذرات ۱ و ۲ به بالا است.

LPC سریع و در محل ارائه می کند. تعیین ذرات عملیات ساده است و معمولاً برای هر نمونه حدود ۱۰ دقیقه طول می کشد.

بسیاری از مدل ها دارای نوار قابل چاپ و/یا قابلیت دانلود داده ها در رایانه یا درایو فلش USB هستند.
در حالی که LPCها می توانند هزینه بالایی داشته باشند، اگر فقط نمونه های کمی به طور مکرر گرفته شوند، در صورت وجود مشکل آلودگی ذرات می توانند بسیار مفید باشند.

همه LPCها شامل محدوده های مشخص شده در ISO 8573-1 نیستند.

از آنجایی که LPC می تواند برای نمونه برداری سریع از چندین مکان با نتایج آزمایش در محل استفاده شود، یک دستگاه عیب یابی عالی است.

ما مشتریانی داشته ایم که منابع آلودگی ذرات را به عنوان حلقه های O در دریچه ها و محفظه های فیلتر، لوله های انعطاف پذیر، لوله های توزیع و اتصالات پلاستیکی یا فلزی شناسایی کرده اند.

در بیشتر موارد، آلودگی بخشی از فرآیند نمونه برداری نبود، بلکه بخشی از فرآیند تولید واقعی بود.

Trace دارای یک برنامه اجاره ای است که شامل اسناد کالیبراسیون لازم، دستورالعمل های نمونه برداری ساده و یک پخش کننده فشار بالا برای جلوگیری از آسیب دیدن نمونه است.

روش های نمونه گیری شامل آزمایش پس زمینه و آزمایش پس زمینه لوله می باشد.
این اطمینان می دهد که نمونه بردار قبل از نمونه برداری از خروجی های هوای فشرده به درستی کار می کنند.

جمع آوری فیلتر با میکروسکوپ: 

همچنین ذرات را می توان با استفاده از یک غشای شبکه ای در نگهدارنده مناسب نمونه برداری کرد و با استفاده از میکروسکوپ نوری آنالیز کرد.

با این نوع تجهیزات نمونه برداری می توان از نمونه گیری جریان کامل استفاده کرد. این روش نمی تواند کوچکترین محدوده ذرات، از ۰٫۱ تا ۰٫۵ میکرون را برای کلاس های خلوص ذرات ۱ و ۲ اندازه گیری کند. 

ISO 8573-4 یک کاوشگر نمونه برداری را توصیف می کند که برای گرفتن نمونه در یک خط لوله قرار می گیرد.

برای جلوگیری از لزوم ضربه زدن به لوله واقعی و انجام مراحل مورد نیاز برای اطمینان از نمونه برداری ایزوکنتیک (تطابق نرخ جریان خطی بین محصول و جریان نمونه)، کیت AirCheck™ Trace در نقطه استفاده متصل می شود که امکان نمونه برداری را فراهم می کند.

کیفیت هوای فشرده به نحوی که نشان دهنده نحوه استفاده از آن در فرآیند تولید باشد.

روش تحلیلی Trace به ۱۲۰۰۰ لیتر هوای فشرده نیاز دارد تا نیازهای کلاس ۱ را برآورده کند.

بسته به فشار و سرعت جریان موجود در خروجی نمونه برداری، نمونه برداری ممکن است دو ساعت یا بیشتر طول بکشد.

تمام کلاس های خلوص دیگر به ۱۲۰۰ لیتر یا کمتر حجم هوا و تنها ۱۲ دقیقه یا کمتر برای زمان نمونه برداری نیاز دارند.

نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ نوری تجزیه و تحلیل می شوند.

این روش زمان و کار زیادی دارد، اما اگر توسط یک آزمایشگاه معتبر انجام شود، این روش یک گزارش آزمایشگاهی معتبر ISO 17025 را به مشتریان ارائه می دهد.

در برخی موارد می توان اطلاعات مفیدی را در مورد نوع ذرات موجود تعیین کرد.

نمونه ها سبک وزن هستند و به راحتی در سراسر جهان قابل حمل هستند.

محتوای ذرات جامد بر اساس غلظت جرم بر اساس ISO 8573-8:2004

کلاس های خلوص ذرات ۶، ۷، و X معمولاً برای ابزارهای صنعتی و ماشین هایی با نیروی پنوماتیک و با هوای فیلتر شده توسط فیلترهای همه منظوره استفاده می شود.

تجزیه و تحلیل برای این کلاس ها فقط غلظت جرمی ذرات را بر اساس جرم مشخص می کند. هیچ اندازه یا کمیت ذرات تعیین نشده است. نتایج بر حسب mg/m3 گزارش شده است .

روش جمع آوری نمونه مشابه روش غشایی است با این تفاوت که وزن غشا باید قبل از استفاده ثبت شود و پس از جمع آوری نمونه مجددا وزن شود.

این روش تجزیه و تحلیل وزن سنجی باید تأثیر دما، فشار، بخار آب و سایر آلاینده هایی را که ممکن است وجود داشته باشد در نظر بگیرد.

نکات نمونه برداری ذرات برای سیستم های هوای فشرده

هر زمان که نمونه ای از خروجی هوای فشرده گرفته می شود، مهم است که اطمینان حاصل شود که فرآیند نمونه برداری به خودی خود به آلودگی کمک نمی کند.

اتصال بین نقطه استفاده و تجهیزات نمونه برداری باید کوتاه، مستقیم و از فولاد ضد زنگ بدون زانو، سه راهی، سوپاپ یا بن بست باشد.

این امکان تمیز کردن آسان بین چندین نمونه را فراهم می کند.

اتصال مستقیم مهم است تا ذرات قبل از نمونه برداری از بین نرود یا به دام نیفتد.

توجه داشته باشید که استفاده از اتصالات قطع سریع، سوپاپ ها، گیج ها یا هر چیزی که دارای O-ring است می تواند منجر به آلودگی ذرات پراکنده شود.

این امر به ویژه در هنگام تلاش برای برآوردن محدودیت‌های پایین‌تر درجه خلوص ذرات ۱ بسیار مهم است.

ممکن است استفاده از شیرها و اتصالات با خلوص بالا همراه با نمونه‌برداری برای اطمینان از انطباق با الزامات ذرات کم، مانند کلاس ۱، مفید باشد.

تست بخار آب بر اساس ISO 8573-3:1999

ISO 8573-3 چندین روش را برای اندازه گیری بخار آب، سطح عدم قطعیت و محدوده تشخیص توصیف می کند. روش های ذکر شده به ترتیب ترجیحی هستند.

اولین ردیف روش ها شامل رطوبت سنج ها، مانند روان سنج (دماسنج حباب مرطوب و خشک)، آینه سرد (تراکم)، و حسگرهای الکتریکی است.

روش های ثانویه شامل واکنش شیمیایی مانند لوله های آشکارساز و طیف سنجی است.

برای سیستم های کمپرسور هوا کاملاً معمول است که یک رطوبت سنج ثابت و ثابت داشته باشند که می تواند نقطه شبنم را در نقاط مختلف یک سیستم فراهم کند .

چندین کلید برای انتخاب رطوبت سنج وجود دارد:

1. باید محدوده مورد نیاز مشخصات را پوشش دهد.
2. باید قابلیت کالیبره شدن را داشته باشد.
3. دقت و دقت اندازه گیری در سطح مورد نظر باید مشخص باشد.
4. این باید ظرفیت سازگاری با نمونه گیری از جریان های هوای تحت فشار را داشته باشد.

رطوبت سنج هایی که خروجی دیجیتال دارند قابل اعتماد ترند، زیرا مقادیر را به صورت دقیق میتوانید بازبینی کنید و اگر نیاز به گزارش دارید با استفاده از نرم افزارها و خروجی مودباس گزارش کاملی دریافت کنید.

زمان نمونه برداری معمولی بین ۲٫۵ تا ۱۲٫۵ دقیقه متغیر است – بسته به نوع خشک کن (درایر) نصب شده و سطح خلوص. 

نکات نمونه برداری آب در معتبرسازی هوای فشرده

برای جلوگیری از نفوذ رطوبت محیط به جریان نمونه هوای فشرده، مواد غیر قابل نفوذ مانند فولاد ضد زنگ صیقلی یا PTFE را انتخاب کنید.

از استفاده از مواد جاذب رطوبت مانند لاستیک خودداری کنید، زیرا این مواد می توانند به رطوبت محیط اجازه نفوذ به لوله را بدهند و بر نتایج تأثیر بگذارند.

استفاده از فولاد ضد زنگ جلا داده شده یا الکترو پولیش شده برای جلوگیری از جمع شدن آب در سطح داخلی دستگاه نمونه برداری مهم است.

هر نوع اتصال بین دستگاه نمونه برداری و خروجی نمونه باید کوتاه، مستقیم و بدون بن بست باشد.

با محدود کردن زانوها، سه راهی ها و دریچه ها از احتمال نشتی جلوگیری کنید.

دستگاه های اندازه گیری رطوبت و نقطه شبنم برای ولیدیشن هوای فشرده:

برای اندازه گیری رطوبت و نقطه شبنم بسته به نوع مصرف می توان از دستگاه های اندازه گیری مختلفی استفاده کرد.

۴ روش انتخاب دستگاه اندازه گیری نقطه شبنم هوای فشرده متناسب با کار شما:

۱ – رنج دمایی مورد استفاده:

دستگاه های اندازه گیری نقطه شبنم رنج های متفاوتی را پوشش می دهند.
به طور مثال کارخانه ای که درایر تبریدی دارد، دمای استاندارد نقطه شبنم آن بین ۲ تا ۵ درجه سانتی گراد است
و می تواند از دستگاه هایی استفاده کند که رنج دمایی ۲۰- تا ۵۰+ را پوشش می دهند.
اما اگر بعد از درایر جذبی بخواهیم نقطه شبنم را اندازه گیری کنیم، نقطه شبنم ممکن است به  ۷۰- درجه سانتی گراد هم برسد،
که در این صورت باید دستگاهی را انتخاب کنید که رنج ۸۰- تا ۲۰+ را پوشش دهد.

۲- ثابت یا پرتابل بودن دستگاه نقطه شبنم:

بعضی از سنسور های اندازه گیری نقطه شبنم مثل مدل های FA 510/515 به صورت ثابت روی خط نصب می شوند
و دائما در حال اندازه گیری پارامتر های رطوبت در همان نقطه هستند.
اما با مدل هایی نظیر DP 500/510 می توان به صورت پرتابل تمامی پارامتر های وابسته به رطوبت را اندازه گیری کرد.
به صورتی که با کانکشن های مخصوص روی هر نقطه دلخواه به راحتی نصب می شود
و در لحظه می توان روی نمایشگر دستگاه عدد مربوط به هر پارامتر را دید .

۳- نمایشگر:

بعضی از مدل های دستگاه های اندازه گیری نقطه شبنم روی خط نصب می شوند
و با سیگنال ۴ تا ۲۰ میلی آمپر یا مودباس به سیستم کنترل متصل می شوند. ( مدل های FA 510/515 ).
مقادیر اندازه گیری شده این سنسورها از طریق سیستم کنترل قابل مشاهده است.

اما برخی دیگر مثل مدل های FA 500 یا DP 510 دارای نمایشگر هستند
و روی خود دستگاه می توان مقادیر اندازه گیری شده را مشاهده کرد.

برای اینکه بدانید نیاز به گزارش گیری دارد یا خیر, این مطلب از ولیدیشن هوای فشرده را مطالعه کنید!

تست روغن در معتبرسازی هوای فشرده

برای توصیف روغن کلمات بسیار متفاوتی وجود دارد.

برای نام بردن چند مورد، اصطلاحات رایج شامل هیدروکربن های متراکم، غبار روغن، آئروسل نفت، بخار نفت، کل هیدروکربن های گازی و کل هیدروکربن های فرار است – و این فهرست ادامه دارد.

آئروسل نفتی اغلب به عنوان هیدروکربن های متراکم یا غبار روغن با محدودیت/نتایج برحسب میلی گرم بر متر مکعب (mg/ ^m3 ) نامیده می شود . 

بخار نفت یا هیدروکربن های گازی اغلب بر حسب قسمت در میلیون (ppm) مشخص می شوند.

ISO 8573-1 هم آئروسل روغن و هم بخار روغن را برای کل روغن ترکیب می کند و به صورت mg/m3 گزارش می کند .

ISO 8573 چند تعاریف دارد که به روشن شدن هیدروکربن هایی که باید آزمایش شوند کمک می کند:

• روغن: مخلوطی از هیدروکربن های متشکل از شش یا بیشتر اتم کربن (C6+)
• آئروسل روغن: مخلوطی از روغن مایع معلق در یک محیط گازی با سرعت سقوط/سرعت ته نشینی ناچیز.
• حلال آلی: مخلوط یا ترکیبی از گروه‌های شناسایی شده زیر: الکل‌ها، هیدروکربن‌های هالوژنیک، استرها، استرها/الکل‌های اتر، کتون‌ها و هیدروکربن‌های آروماتیک/آلفاتیک
• جریان دیوار: نسبت آلودگی مایع دیگر در جریان هوای لوله معلق نیست

تست آئروسل روغن بر اساس ISO 8573-2:2007

ISO 8573-2 روش A و روش B را برای جمع آوری نمونه های آئروسل روغن و مایع روغن توصیف می کند. بخار نفت در ۸۵۷۳-۵ مورد بحث قرار گرفته است.

روش A برای نمونه برداری در جایی که سطوح آلودگی شدید وجود دارد، جریان دیوار وجود دارد و سطح آلودگی بین ۱ mg/m3 و ۴۰ mg/m3 است، در نظر گرفته شده است .

روغن مایع با دو فیلتر ادغام کننده با راندمان بالا جمع آوری می شود (یکی پشتیبان است). زمان تست معمولی بین ۵۰ تا ۲۰۰ ساعت است.

روش B شامل دو تکنیک مجزا است – B1 برای جریان کامل و B2 برای نمونه‌گیری جریان جزئی. هر دو روش برای سطوح آلودگی روغن بین ۰٫۰۰۱ تا ۱۰ mg/m3 در نظر گرفته شده اند .

زمان آزمایش معمولی بین ۲ دقیقه تا ۱۰ ساعت بسته به سرعت جریان، فشار موجود و محدودیت کلاس خلوص روغن است.

به طور کلی، روش نمونه برداری شامل شیرها، نگهدارنده غشاء و قابلیت اندازه گیری دبی، دما و فشار است. سه غشا با راندمان بالا در داخل نگهدارنده ممبران انباشته شده اند.

غشا باید دارای جرم سطحی ۸۰ تا ۱۰۰ گرم بر متر ^مربع ، نفوذ ذرات کمتر از ۰۰۰۵/۰ درصد و دارای پایه نگهدارنده محکم باشد.

لوله‌کشی توزیع باید تغییر داده شود تا امکان وارد کردن پروب و حفظ شرایط سرعت یکسان فراهم شود.

Trace از روش نمونه برداری B1 استفاده می کند، زیرا نفوذ کمتری دارد و می توان در نقاط مختلف استفاده کرد. حداقل حجم هوای ۵۰۰۰ لیتر برای رسیدن به سطح خلوص کلاس ۱ ۰٫۰۱ mg/m3 مورد نیاز است .

سایر کلاس های خلوص به ۵۰۰ لیتر هوا یا کمتر نیاز دارند.

تست محتوای بخار روغن و حلال آلی بر اساس ISO 8573-5:2001

این بخش مجموعه‌ای از بخارات نفتی متشکل از هیدروکربن‌هایی با شش یا بیشتر اتم کربن (C6+) را بر روی یک لوله زغالی مشخص می‌کند. تجزیه و تحلیل بخار روغن فقط برای کلاس های ۱ و ۲ مورد نیاز است.

روش تحلیلی اولیه با استفاده از کروماتوگرافی گازی برای میزان بخار در محدوده ۰۰۱/۰ mg/m3 تا 10 mg/m3 است .

لوله های نشانگر شیمیایی را می توان تنها به عنوان یک روش اولیه استفاده کرد (آنها فاقد حساسیت و ویژگی مورد نیاز برای کمی سازی در سطوح پایین هستند).

هیدروکربن‌های سبک‌تر که از پنج اتم کربن یا کمتر تشکیل شده‌اند، در کلاس‌های خلوص کل روغن لحاظ نمی‌شوند. این هیدروکربن‌های سبک‌تر – و همچنین گازهای دیگر مانند مونوکسید کربن، دی‌اکسید کربن، دی‌اکسید گوگرد و دی‌اکسید نیتروژن – در بخش ۸۵۷۳-۶ محتوای آلاینده‌های گازی بررسی شده‌اند.

هیچ کلاس یا محدودیت استاندارد ISO 8573 برای این گازهای دیگر وجود ندارد.

یک بار دیگر، روش نمونه‌برداری نیازمند یک کاوشگر نمونه‌برداری است که این بار در یک لوله استخراج فولاد ضد زنگ پر از زغال چوب نارگیل نصب می‌شود.

نکات نمونه برداری برای روغن در معتبرسازی هوای فشرده

آئروسل و بخار روغن در سطوح بسیار پایین تعیین می شوند. بنابراین، اتصالات تمیز و بدون روغن برای تعیین واقعی آلودگی هوا بسیار مهم هستند.

مقدار کمی آلودگی هیدروکربنی در یک اتصالات برای تولید سطوح غیرقابل قبولی بخار روغن (OV) روی لوله زغال چوب کافی است.

برای جلوگیری از آسیب رساندن به غشاها نباید افت فشار ناگهانی وجود داشته باشد. قطر داخلی لوله باید ثابت و بدون شکاف باشد – به طوری که اندازه سوراخ در شیر توپی با اندازه لوله مطابقت داشته باشد تا روغن از دست نرود.

از مواد پاک کننده با حلال هایی که می توانند بر محتوای هیدروکربن نمونه اثر بگذارند خودداری کنید.

حلال‌ها می‌توانند به‌طور شگفت‌آوری طولانی در حلقه‌های O و اتصالات به دام افتاده باشند، بنابراین فقط حلال‌هایی که C6+ نیستند باید استفاده شوند. و مانند همیشه، اطمینان حاصل کنید که ورودی کمپرسور هوا در نزدیکی منبع مواد C6+ مانند حمام تمیز کردن، قوطی‌های زباله حلال، حلال/مواد فرآیند یا سایر منابع محیطی هیدروکربن‌ها قرار ندارد.