Pomiar punktu rosy w aplikacjach przemysłowych

Sprężone powietrze w skrócie

O sprężonym powietrzu mówi się w momencie, gdy jego ciśnienie jest większe od ciśnienia atmosferycznego. W zastosowaniach przemysłowych jest jednym z najbardziej popularnych nośników energii, zaraz po energii elektrycznej, gazie ziemnym i wodzie. Według popularnej reguły, energia pneumatyczna jest około dziesięciokrotnie droższa od energii elektrycznej. Na koszt układu sprężonego powietrza składa się energia potrzebna do zasilenia kompresora w postaci prądu elektrycznego lub gazu, koszt samego kompresora i opłaty związane z serwisem oraz eksploatacją. W związku z postępującym trendem poszukiwania oszczędności w procesie produkcyjnym, od układów sprężonego powietrza oczekuje się obniżenia kosztów ich użytkowania.

Znaczenie temperatury punktu rosy

Temperatura punktu rosy to parametr określający początek skraplania się gazu w określonej mieszance pod znanym ciśnieniem. W układach silnie zależnych od pneumatyki, utrzymanie stałych warunków pracy jest niezbędne i z tego względu nie może dochodzić do zmian stanów skupienia medium. W większości systemów sprężonego powietrza występuje zespół filtrów ze zintegrowanym osuszaczem, który zmniejsza wilgotność względną gazów. Pomiar temperatury punktu rosy zapewnia, że temperatura panująca wewnątrz układu nie zrówna się z temperaturą otoczenia, co mogłoby prowadzić do kondensacji pary wodnej i w efekcie jej skroplenia wewnątrz znajdujących się na linii urządzeń. Zmniejsza to ryzyko uszkodzenia elementów wykonawczych a w konsekwencji prawdopodobieństwo wystąpienia awarii. Kontrola temperatury punktu rosy jest zdecydowanie bardziej niezawodna niż pomiar samej wilgotności względnej, szczególnie przy niskich wartościach zawilgocenia. Innym istotnym powodem pomiaru temperatury punktu rosy jest spełnienie przez układ normy ISO 8573-1:2010 dotyczącej zanieczyszczeń i klas czystości urządzeń pneumatycznych (pomiary są wymagane przez normę).

Osuszacze powietrza

Osuszacz to urządzenie pneumatyczne, stosowane w przemyśle do usuwania wilgoci z układów sprężonego powietrza. Osuszacze adsorpcyjne to jeden z najbardziej rozpowszechnionych typów w przemyśle. Zbudowane są z dwóch, pracujących naprzemiennie zbiorników wypełnionych desykantami (substancjami osuszającymi). W momencie, gdy jeden zbiornik osusza znajdujące się w nim powietrze, drugi podlega regeneracji. Proces regeneracyjny polega na obniżeniu ciśnienia w zbiorniku do ciśnienia atmosferycznego, co z kolei powoduje oddanie wilgoci do otoczenia. Sposoby pozbywania się wilgoci ze zbiornika zależą od typu stosowanego osuszacza. Standardowo, proces zmiany aktywnego zbiornika ustalany jest na podstawie zadanego interwału czasowego. Zastosowanie w tym wypadku czujnika temperatury punktu rosy pozwala na wywołanie tego procesu tylko w momencie, gdy jest to absolutnie konieczne.

Rys. 1. Budowa adsorpcyjnego osuszacza powietrza

Rozwiązania firmy Rotronic

Firma Rotronic opracowała czujnik i elektronikę, która pozwala na pomiar temperatury punktu rosy w niskich temperaturach z dużą dokładnością. Układ elektroniczny AirChip4000 składa się z pamięci EEPROM, mikrokontrolera i wysokowydajnego układu scalonego ASIC. AirChip4000 to udoskonalony moduł pomiarowy AirChip3000, w którym poprawiono i dodano szereg funkcji, takich jak kalibracja, regulacja czy komunikacja cyfrowa przy jednoczesnym zachowaniu protokołu komunikacyjnego i sposobu porozumiewania się z urządzeniami. Oznacza to, że AirChip4000 jest kompatybilny ze wszystkimi urządzeniami, z którymi kompatybilna jest jego poprzednia wersja oraz nie wymaga odrębnych przetworników i mierników. Czujnik HygroMer LDP-1 został zaprojektowany szczególnie do pomiarów temperatury punktu rosy przy niskich jej wartościach. Skonstruowano go na bazie tlenków aluminium i ceramiki, działa na zasadzie sensora pojemnościowego a ceramiczna powłoka sprawia, że jest bardzo wytrzymały.

Rys. 2. Sonda temperatury punktu rosy HC2-LDP102-EX Rotronic