فیلتراسیون هوای فشرده ، تعریف، بررسی و ضرورت انجام آن
فیلتراسیون هوای فشرده به میزان قابل ملاحظه ای ضریب اطمینان و بازدهی تجهیرات و ماشین آلات را بالاتر برده
و باعث کاهش احتمال ورود آلودگی به سیستم می شود.
وجود ذرات ، آب و همچنین روغن در هوای فشرده باعث کاهش عمر و عملکرد مفید اجزاء سیستم شده و
باعث کاهش راندمان انرژی نیز می شود.
در این مطلب انواع فیلتراسیون هوای فشرده، دستگاه های انجام دهنده این کار،
به همراه تجهیزات جانبی مانند شیر تخلیه ها مورد بحث قرار می گیرند
تا تمامی سوالات شما درباره این بخش مهم هوای فشرده پاسخ داده شود.
در ادامه نیز به بررسی استاندارد خلوص هوای فشرده(ISO 8573-1) می پردازیم.
پس تا انتهای این مطلب همراه ما باشید.
#۱ چرا فیلتراسیون هوای فشرده امری ضروری است؟
حتی یک متر مکعب از هوای فشرده، میلیون ها ذره مختلف، مقدار چشم گیری آب، روغن و حتی فلزات سنگین مانند سرب، کادمیوم و جیوه دارد.
در صورت فیلتر نشدن هوا، عملکرد بدون مشکل اجزای سیستم هوای فشرده، مانند شیر ها و سیلندر ها، در دراز مدت تضمین نمی شود!
سیستم هوای فشرده ای که با فیلتراسیون نامناسبی تجهیز شده است،
باعث آلوده شدن کنترل ولوها یا شیرهای کنترلی، تورم و از بین رفتن زودرس سیل ها و آب بندی ها را به همراه خواهد داشت.
پس فیلتراسیون مناسب هوای فشرده برای کاهش خرابی دستگاه ها و کاهش هزینه های نگهداری و انرژی بسیار لازم است.
#۲ متغیرهای آماده سازی هوای فشرده
سه عامل در فیلتر کردن موثر و آماده سازی هوا وجود دارد.
با توجه به نیاز سیستم، هماهنگی این سه فاکتور کیفیت هوای فشرده شده را تا حد بالایی تضمین می کند.
#۲-۱ خلوص هوای فشرده
درصد خلوص هوای فشرده مورد نیاز، کارآیی سیستم های پنوماتیک را افزایش می دهد.
همچنین می تواند تا حد زیادی استاندارد های صنایع مختلف مثل تولید مواد غذایی را تضمین کند.
#۲-۲ جریان هوای فشرده
مقدار جریان هوا تا حد زیادی به ابعاد سیستم طراحی شده و سطح مقطع و یا سایز لوله هوای دستگاه بستگی دارد.
به طور کلی اگر دو سیستم طراحی یکسانی داشته باشند، سیستم دارای اجزای بزرگتر، جریان هوای بیشتری دارد.
#۲-۳ فشار هوای فشرده
فشار کاری بهینه شده باعث افزایش راندمان، کاهش خوردگی و کاهش مصرف انرژی می شود.
برای ایجاد هماهنگی بین عوامل اصلی یک سیستم هوای فشرده که شامل:
کیفیت هوای فشرده، میزان دبی مورد نیاز و فشار کاری سیستم می باشد،
بایستی تک تک اجزاء این سیستم به درستی انتخاب شوند.
به عنوان مثال، این هماهنگی شامل شیرهای روشن/خاموش on/off valves، شیر های افزایش و رگولاتورهای فشار، تله آبگیرها (water separators)، فیلتر ها و درایرها می باشد.
#۴ انواع فیلتر ها و تجهیزات جالب تصفیه هوا
در هوای فشرده تجهیزات مختلف فیلتراسیون برای جداسازی آلودگی‌هایی نظیر ذرات جامد، آب و بخار آب، بخارات روغن و حتی باکتری ها و ویروس ها وجود دارد.. در اغلب برنامه های فیلتراسیون هوای فشرده، تمرکز اصلی بر حذف ذرات جامد و آب است.
جالب است بدانید که فیلتر های استریل کننده از وجود میکروب در هوا و از بین بردن آن اطمینان حاصل می کنند.
#۴-۱ فیلتراسیون آب از درون هوای فشرده
واتر سپراتور ها یا همان تله آبگیرها آب را از خطوط هوای فشرده حذف می کنند
که این کار با کمک گیری از اصل گریز از مرکز یا اصل خاصیت کشسانی یا کوالسینگ صورت می گیرد.
جدا کننده گریز از مرکز باعث حرکت دورانی در هوا می شود و ذرات را مجبور می کند در یک حرکت دایره ای به سمت بیرون شتاب بگیرند.
ذرات آب به محض رسیدن به بیرون، وارد کاسه تخلیه می شوند.
این فیلتر ها برای از بین بردن قطرات آب و همچنین ذرات گرد و غبار تا اندازه ۵ میکرون موثر هستند.
برای فرآیند ذکر شده نیازی به نگهداری و یا تعمیر نیست.
در حالی که یک واتر سپراتور کوالسینگ هوای فشرده را از داخل به خارج از فیلتر المنت جریان می دهد؛
که کارتریج های این فیلترها باید به طور مرتب تعویض شوند.
#۴-۲ فیلتراسیون هوای فشرده برای حذف ذرات جامد و روغن
فیلترهای درشت مورد استفاده برای ذرات جامد، اندازه منافذ بین ۵ تا ۴۰ میکرون دارند.
هوا از کنار یک سپراتور گریز از مرکز عبور می کند و سپس از فیلتر المنت عبور می کند.
فیلتر غالباً از جنس تفجوش یا سینتر مثل پلی اتیلن یا برنز است.
پیش فیلتر و میکروفیلتر ها برای جداسازی ذرات کوچک تر از یک میکرون استفاده می شوند و تا ۰٫۰۱ میکرون هوا را فیلتر می‌کنند.
مسیر جریان هوا در کارتریج این فیلتر ها از داخل به خارج می باشد.
ذرات جامد در کارتریج فیلتر گیر کرده و آن را مسدود می کنند.
ذرات مایع، مانند آب یا روغن، بهم می چسبند یا به قطرات بزرگتر متصل می شوند.
سپس جریان یافته و در کاسه فیلتر گیر می کنند.
برای جلوگیری از گرفتگی زودرس فیلتر المنت، مهم است که فیلتر های خود را آبشار کنید.
به عنوان مثال ، اگر به فیلتراسیون ۱ میکرونی نیاز داشته باشید،
بهتر است از یک فیلتر ۵ میکرونی در بالادست فیلتر ۱ میکرونی استفاده کنید تا فیلتر ۱ میکرونی با ذرات بزرگتر مسدود نشود.
همچنین فیلتر های کربن اکتیو هیدروکربن باقیمانده در هوای فشرده، مواد معطر و بخارات روغن را از هوای فشرده جدا می کنند.
فیلتر های استریل نیز به منظور جدا کردن آلودگی های میکروبی در سیستم های هوای فشرده استفاده می شود.
#۵ فیلتراسیون هوای فشرده و درایر ها
درایرهای هوای فشرده برای جداسازی آب از خطوط هوای فشرده فراتر از توانایی پیش فیلترها و میکرو فیلتر ها کاربرد دارند
و بر اساس نقطه شبنم مورد نیاز دسته بندی می شوند.
نقطه شبنم فشار دمایی را تعریف می کند که بتوان هوای فشرده را بدون چگالش آب در آن خنک کرد.
اگر دمای محیط کمتر از نقطه شبنم فشار باشد، در داخل خط هوای فشرده میعان شکل می گیرد.
متعاقبا اگر درجه حرارت هوا افزایش هم یابد، این بخارات آب در هوا باقی می ماند و می تواند منجر به خوردگی قطعات و تجهیزات شود.
برای حصول اطمینان از اینکه نقطه شبنم شما در حد مجاز قرار دارد یا خیر،
شما می توانید از دستگاه های اندازه گیری نقطه شبنم بعد از درایر استفاده کنید.
درایر های تبریدی (Refrigeration dryers) معمولاً در پایین دست کمپرسور هوا قرار دارند.
هوا در یك واحد خنك كننده تا دمای بیشتر از یخ زدگی خنك می شود و بخارات آب چگالش شده تخلیه می شوند.
نقطه شبنم فشار به دست آمده حدود ۳ درجه سانتی گراد است.
برای جلوگیری از ایجاد چگالش توصیه می شود نقطه شبنم فشار درایر روی ۱۰ درجه سانتیگراد که بایستی کمتر از دمای محیط باشد تنظیم شود؛
بنابراین خشک کن تبریدی برای سیستم هایی که دمای کار آن ها هرگز به زیر ۱۳ درجه سانتیگراد نمی رسد کافی است.
خشک کن های غشایی(Membrane dryers) نقطه شبنم خروجی را نسبت به شرایط ورودی به درایر می دهند.
هوا به صورت طولی از بین دسته ای از الیاف توخالی موازی جریان می یابد.
در طی این فرآیند، بخار آب به دلیل افت فشار جزئی از داخل الیاف به بیرون منتشر می شود.
بخار با استفاده از هوای تصفیه شده به بیرون رانده می شود،
با توجه به این هوای پرج، خشک کن غشایی مقدار مشخصی از جریان هوا را برای مصرف به شما میدهد.
به عبارت ساده تر، هر چه میزان پرج بیشتر شود، دمای نقطه شبنم پایین تری را در خروجی این درایرها خواهیم داشت
و از طرف دیگر میزان دبی خروجی آن ها آنها نیز کمتر خواهد شد.
معمولا رنج نقطه شبنم این درایرها بین مثبت ۱۵ تا منفی ۴۰ درجه سانتیگراد می باشد و با میزان پرج هوا کنترل میشود.
در مواقعی که به نقاط شبنم ۴۰- تا ۷۰- درجه سانتیگراد نیاز باشد، از درایرهای جذبی استفاده می شود.
این درایرها از نیرو های بین مولکولی برای اتصال گاز یا مولکول های بخار به یک ماده خشک کننده مانند مواد جاذب استفاده می کنند.
از آنجا که این مواد جاذب احیا می شوند، دو محفظه لازم است.
در حالی که خشک شدن هوا در یکی از آن ها صورت می گیرد،
مواد جاذب موجود در محفظه دوم زمان دارد تا به یکی از دو روش سرد یا گرم احیا شود.
در درایرهای جذبی که از روش احیا سرد استفاده می کنند،
از مقداری از هوای خشک شده برای خشک کردن مواد جاذب اشباع در محفظه دوم استفاده می کنند.
هنگامی که از روش احیا گرم استفاده می شود، بخارات آب که به سطح مواد جاذب اشباع چسبیده اند، با استفاده از گرما تبخیر می شود.
در ضمن مواد جاذب باید بطور دوره ای و برای مثال پس از ۸ هزار ساعت کار تعویض شود.
#۶ انواع تخلیه برای واحد های فیلتراسیون
چند نوع مختلف از تخلیه برای واحد های فیلتراسیون وجود دارد. انواع تخلیه با توجه به نیاز شما می تواند تعبیه شود.
- تخلیه دستی هوای فشرده(Manual)
با چرخاندن دسته تخلیه، آب و یا روغن چگالش شده در کف فیلتر به صورت دستی تخلیه می شود.
این نوع تخلیه به برنامه مراقبت منظم(برای مثال در هر شیفت یکبار) نیاز دارد. - تخلیه نیمه اتوماتیک هوای فشرده(Semi-automatic/normally open)
این نوع تخلیه به محض خاموش شدن هوای فشرده شده باز می شود. - تخلیه تمام اتوماتیک (به طور معمول باز) (Fully automatic/normally open)
این نوع تخلیه به محض خاموش شدن هوای فشرده شده یا رسیدن به سطح مشخصی در کاسه، باز می شود. - تخلیه تمام اتوماتیک(در حالت عادی بسته) Fully automatic/normally closed))
این نوع تخلیه در فیلتر به محض روشن شدن هوای فشرده انجام شده و بعد از رسیدن به سطح مشخصی در کاسه باز می شوند. - تخلیه الکتریکی هوای فشردهElectric drains) )
این تخلیه نیز موجود است که شیر تخلیه فیلتر می تواند از راه دور با یک سیگنال الکتریکی باز یا بسته شود.
#۷ تعمیر و نگهداری به موقع فیلتر المنت ها
برای حفظ عملکرد بهینه فیلترها در فیلتراسیون هوای فشرده، المنت فیلترها باید به صورت دوره ای تعویض شوند.
اینکه هر چند وقت یکبار این کار باید انجام شود، به متغیر هایی مانند کیفیت هوای فشرده و ساعات کار دستگاه بستگی دارد.
به عنوان مثال می توانید یک برنامه تعمیر و نگهداری محافظه کارانه تعیین کنید که هر ۶ ماه فیلتر ها تعویض شود.
روش قابل اطمینان تر استفاده از سنسور های اختلاف فشار است که افت فشار قبل و بعد از فیلتر را اندازه گیری می کنند.
این افت فشار به نوعی زمان مسدود شدن فیلتر را نشان می دهد.
این افت فشار می تواند سنسور های الکتریکی باشد که سیگنالی را به PLC ارسال می کند
که می تواند به اپراتور هشدار دهد یا می تواند نشانگر های تصویری در خود واحد فیلتر باشد.
به عنوان مثال، ممکن است نشانگر هنگام تمیز بودن فیلتر المنت، رنگ سبز و هنگام مسدود شدن فیلتر المنت، رنگ قرمز نشان دهد.
تعریف سطح خلوص در فیلتراسیون هوای فشرده با استاندارد ISO 8573-1
برای کمک به همگان در رابطه با بالاتر بردن کیفیت هوای فشرده در سراسر جهان،
استاندارد بین المللی ISO 8573 در سال ۲۰۱۰ با هدف بهبود کیفیت هوای فشرده ایجاد شد.
کیفیت هوا با درجه بندی کلاس برای سه نوع آلاینده تعریف می شود:
ذرات جامد، بخارات آب و میزان روغن موجود در هوای فشرده.
این کلاس ها از ۱ تا ۹ و X متغیر هستند که عدد کمتر، خلوص بیشتر هوا را نشان می دهند.
این استاندارد حداکثر سطح مجاز آلودگی و اندازه ذرات را برای کلاس های کیفیت مربوطه مشخص می کند.
کلاس کیفیتی هوا به شما در انتخاب تجهیزات لازم برای تصفیه هوا کمک می کند.
#۸ جمع بندی فیلتراسیون هوای فشرده
در این مطلب دیدیم که هوای فشرده کیفیتی بالاتر بدست نمی آورد، مگر با فیلتر شدن و جداسازی آلودگی های موجود در آن!
این آلودگی ها ممکن است مایع، جامد و یا روغن باشند. استاندارد ISO 8573-1 که در سال ۲۰۱۰ برای اولین بار تعریف شد،
نشان دهنده کیفیت و خلوص هوای فشرده شده شما است.
پارامتر کلیدی در انتخاب نوع درایر مورد نظر ما، عدد نقطه شبنم می باشد.
در فیلترهای هوای فشرده، روش های تخلیه متفاوتی وجود دارد
و صحت عملکرد فیلترها می تواند به روش های مختلف چک شود.
حال با توجه به اینکه روش های مختلفی برای فیلتراسیون هوا وجود دارد
و نظر به اینکه هریک از روش ها با توجه به نیاز و سیستم مورد استفاده شما ممکن است متفاوت باشد،
بنظر شما کدام یک از آن ها برای کار شما مناسب است؟
برای مشاوره و خرید تماس بگیرید.
منبع : airbestpractices