آیا تا به حال شنوندهی نارضایتی مصرفکنندهای از وجود آب در سیستم هوای فشرده و یا نشت آب از کمپرسور بودهاید؟ چنین اتفاقاتی بسیار متداول است، لیکن نباید به آنها بیتوجه بود و یا رسیدگی به آنها را به تعویق انداخت؛ این مسئله می تواند به سیستم هوای فشردهی شما آسیب رسانده و یا کیفیت محصول نهایی شما را تحت تاثیر قرار دهد. در مطلب زیر به علت وجود آب در هوای فشرده خواهیم پرداخت و کنترل صحیح آن برای جلوگیری از ریسکهای احتمالی را بررسی خواهیم کرد.
چرا از کمپرسور من آب خارج می شود؟
میعان آب پدیدهای طبیعی و محصول جانبی فشردهسازی هواست. مقدار آب تولیدی یک کمپرسور عمدتا به سه عامل بستگی دارد: شرایط ورودی، کیفیت هوای محیطی و فشار. به زبان ساده تر، دمای هوا، رطوبت، سایز کمپرسور و فشار مورد نیاز مقدار محتوای آب خروجی از واحد هواساز و احتمالا ورودی به لولهکشی هوای فشرده را تعیین می کند. به طور طبیعی هوای گرم و مرطوب محتوای رطوبتی بیشتر از هوای سرد داشته و در نتیجه آب خروجی از کمپرسور در چنین محیطی افزایش می یابد. برای مثال، یک کمپرسور روتاری اسکروی ۵۵ کیلووات (۷۵ اسب بخار) که در دمای ۲۴ درجه سانتیگراد با رطوبت نسبی ۷۵ درصد مشغول به کار باشد ۲۸۰ لیتر آب در روز تولید می کند. در تصویر زیر فرآیند جداسازی رطوبت در سیستم هوای فشرده به تصویر کشیده شده است:
آب را می توان با تجهیزات زیر جدا کرد:
۱. افترکولرها
۲. سپراتورهای میعانی
۳. درایرهای تبریدی
۴. درایرهای جذبی
آشنایی بیشتر با تمامی قطعات کمپرسور اسکرو
کمپرسوری که با فشار ۷ بار مشغول به کار باشد هوا را تا هفت هشتم حجم آن فرافشرده می کند. این اتفاق ظرفیت هوا برای نگهداری از بخار آب را نیز تا هفت هشتم ظرفیت ابتدایی آن می کاهد. میزان آب آزادشده قابل توجه می باشد. برای مثال، یک کمپرسور ۱۰۰ کیلوواتی که هوای ورودی آن در شرایط ۲۰ درجه سانتیگراد و ۶۰ درصد رطوبت نسبی باشد ۸۵ لیتر آب در طول یک شیفت ۸ ساعته بیرون خواهد داد. متعاقبا میزان آبی که جداسازی خواهد شد به کاربری هوای فشرده بستگی دارد. این نکته ترکیب مناسب کولرها و درایرها را مشخص خواهد کرد.
برای تشریح بیشتر نگاهی به پارامترهایی چون دمای محیط، دبی هوای فشرده (سایز کمپرسور)، فشار ورودی، دمای ورودی و نقطه شبنم مطلوب (PDP) و نحوه اثرگذاری آنها بر فرآیند خشککنندگی و میزان محتوای آب احتمالی در سیستم هوای فشرده می اندازیم.
پارامترهای انتخابی
دبی هوای فشرده و یا سایز کمپرسور
کاربریهایی که نیاز به دبی هوای فشرده (سی اف ام و یا لیتر بر ثانیه یا متر مکعب بر دقیقه) بالاتری داشته باشند محتوای آب موجود در سیستم بیشتری خواهند داشت.
دمای محیط و محتوای رطوبت هوا
کمپرسورهایی که در دما و رطوبت بالاتری کار می کنند میزان آب بیشتری وارد سیستم هوای فشرده می کنند.
دمای ورودی
در صورتی که هوای ورودی به درایر دمای بیشتری داشته باشد، محتوای آب بیشتری در هوای فشرده موجود بوده و بنابراین به درایری بزرگتر برای مدیریت هوا و میعان آب نیاز خواهد بود.
فشار
فشار رفتاری متفاوت با دبی هوای فشرده، دما و رطوبت دارد؛ بدین شکل که هرچه فشار بالاتر باشد، آب کمتری در هوای فشرده وجود خواهد داشت و در نتیجه خشک کردن آن آسانتر خواهد بود. برای درک بهتر اسفنجی غرق در آب را تصور کنید، هرچه محکمتر آن را فشرده کنید آب کمتری در آن باقی خواهد ماند.
نقطه شبنم فشار (PDP)
محاسبهی نقطه شبنم روش متداولی برای اندازهگیری محتوای آب موجود در هوای فشرده است. PDP به دمایی اشاره دارد که هوا یا گاز با آب اشباع شده و در آن فرآیند میعان و یا تبدیل به فاز مایع آغاز می شود. به بیان دیگر، این نقطه نقطه ای خواهد بود که دیگر آب توان نگهداری بخار آب بیشتر در خود را ندارد. برای کمینه کردن محتوای آب موجود در هوای فشرده، نقطه شبنمی پایینتر مورد نیاز است؛ در این حالیست که نقطه شبنم بالاتر به میزان بیشتر بخار آب موجود در سیستم اشاره دارد. سایر درایر PDP و میزان میعان هوای فشرده را مشخص می کند.
راههای ورود آب به سیستم هوای فشرده
چندین راه مختلف برای ورود آب به سیستم وجود دارد که با برخی آشناتریم ولی برخی دیگر از دید عموم پنهان مانده اند:
۱. از طریق کمپرسور: کمپرسور همواره رطوبت هوای محیط را به درون میکشد. رطوبت به صورت بخار وارد شده و پس از فشردهسازی تبدیل به کاندسیت یا آب مایع میشود.
۲. نصب در فضای باز و عدم محافظت مناسب: کمپرسوری که زیر سقف نباشد یا حداقل از سه طرف محافظت نشده باشد مستعد آسیب بوده و آب باران مستقیم به درون دستگاه نفوذ خواهد کرد.
۳. رطوبت زدایی ضعیف میان مرحله ای: آب بایستی در میان مراحل یا استیجهای فشردهسازی حذف شود. در غیر اینصورت آب استیج اول وارد استیجهای بعدی شده و همراه هوا به مسیر ادامه خواهد داد. کمپرسورهای بدون روغن دومرحلهای و کمپرسور سانتریفیوژ چندمرحلهای در معرض این آسیب هستند.
۴. مبدل حرارتی خراب: مبدلهای حرارتی کدامند؟ در کمپرسور با کولرهای مختلفی از جمله اویل کولر یا خنک کنندهی روغن، افترکولر یا خنککنندهی پساکمپرسور و اینترکولر یا خنککنندهی میانی روبرو هستیم. این قطعات اگر خراب شده یا ترک بخورند آب وارد جریان هوا یا حتی مدار روغن میشود.
آب چگونه به سیستم هوای فشرده آسیب می رساند؟
رطوبت مازاد در هوای فشرده ممکن است تبعات مخربی بر تجهیزات داشته و کارآمدی عملیات را به خطر اندازد. میعان مدیریت نشده در هوای فشرده احتمالا منتج به خرابی و مشکلاتی در سیستمهای پنوماتیک، موتورهای هوا، شیرها و هر قطعه یا ماشینی که به سیستم متصل باشد، شده و به آلودگی کل فرآیند یا محصول نهایی بیانجامد. خطرات رطوبت در هوای فشرده را میتوان در لیست زیر مشاهده کرد:
- خوردگی لولهها و تجهیزات (CNC و سایر تجهیزات تولید)
- تخریب کنترلرهای پنوماتیک که ممکن است به قطعیهای هزینهبر منتهی گردد.
- زنگزدگی و پوسیدگی تجهیزات تولید در نتیجهی شسته شدن روانکننده.
- مشکلات کیفیت در نتیجهی ریسک پاک شدن رنگ، کاهش کیفیت و چسبندگی رنگ
- رخداد یخزدگی، در آب و هوای سرد و آسیب به خطوط کنترل
- افزایش نیاز کمپرسور هوا به عملیات نگهداری و کاهش عمر مفید آن
علاوه بر اینها، رطوبت در سیستم هوای فشرده ممکن است آثار مخربی بر هوای کارخانه، هوای ابزار، شیرآلات و سیلندرها و نیز تجهیزات بادی داشته باشد. توصیه می شود برای جلوگیری از هزینههای تعمیر و نگهداری مازاد و غیرضروری و احتمال خواب خط تولید کارخانه، پیشگیرانه گامهای موردنیاز را برداشته و هوای فشرده را خشک، تمیز و مناسب برای کاربری و فرآیند موردنظر نگه داریم.
آب چه بلایی سر محصول نهایی خواهد آورد؟
آب روی محصول نهایی نیز خرابی به بار خواهد آورد. در خطوط رنگکاری آب باعث تاول و چسبندگی نامناسب رنگ خواهد بود. در کار روی بدنهی خودرو آب موجود در هوای فشرده عیبهای ظاهری و لکههای رنگی ایجاد خواهد کرد. در صنایع غذایی که فاجعه است و آب هوا را آلوده کرده و باعث گندیدگی محصول خواهد شد. در داروسازی آب خلوص و استریلیتهی محصول را به خطر انداخته و در نهایت آب در صنایع الکترونیکی محصولات را خراب کرده یا باعث نقص میشود. اصرار به خطرناکی آب در کمپرسور هوا تنها از سر دلسوزی برای ماشین محبوب ما یعنی کمپرسور هوا نیست، بلکه محصول نهایی شما نیز در خطر جدی قرار دارد.
چگونه آب را از سیستم هوای فشرده خارج کنیم؟
اولین و اصلیترین راه خلاصی از شر آب کمپرسور drain یا تخلیهکنندهی آب است. البته که تخلیهکنندهی خراب، گرفته و یا از کار افتاده خود باعث تجمع آب خواهد شد. پیشنهاد میشود روزانه drainها را در همهی تجهیزات کلیدی مجموعه از جمله درایر هوای فشرده، فیلترها و مخازن هوای فشرده تست کنید. امکان نصب سیستم هشدار نیز برای تخلیهکنندههای آب وجود دارد.
انواع drain یا تخلیه کننده آب کمپرسور
- time interval drains و تخلیه در فواصل زمانی
از نام لاتین آن چنین برمی آید که در بازههای زمانی مختلف باز شده و عمل تخلیه را انجام دهد. در عمل نیز چنین است و این نوع درین هر چندوقت باز شده و بسته به تنظیمات زمانی داده شده آب را تخلیه میکند. توجه داشته باشید این سیستم ضعفی هم دارد: اگر هیچ آبی جمع نشده باشد باز هم باز خواهد شد و این عمل میتواند به هدررفت هوا و انرژی بیانجامد. همچنین در مواقعی که آب زیادی جمع شده باشد ممکن است آب کاملا تخلیه نشود. - تخلیه شناوری که تخلیه تخم مرغی نیز نامیده میشود
این نوع تخلیه مشابه با شناور توالت عمل میکند. هرگاه آب به سطح خاصی رسیده باشد باز شده و وقتی سطح آب کاهش یافت بسته میشود. این نوع تخلیه از نوع قبلی بهتر است ولی در صورت رسوب یا زنگ زدگی خطوط دچار گرفتگی میشود. - تخلیه بدون هدررفت هوا یا Zero-Loss
این مدل تخلیه مناسب حساسترین کارفرمایان است و از سنسور برای تشخیص مقدار آب استفاده میکند. هرگاه آب جمع شود باز میشود و هیچگونه هدررفت هوای فشرده ندارد. تخلیه زیرو-لاس گرانتر بوده ولی در مصارف مشخصی ارزش داشته و جلوی هدررفت انرژی و هوا را نیز خواهد گرفت.
منابع: اطلس کوپکو – کایشان
