Filtracja sprężonego powietrza w przemyśle – jak ograniczyć awarie i straty energii?

Sprężone powietrze jest jednym z najczęściej wykorzystywanych mediów w zakładach przemysłowych. Zasila narzędzia pneumatyczne, siłowniki, zawory, urządzenia wykonawcze, instalacje procesowe oraz aparaturę kontrolno-pomiarową. Chociaż często traktuje się je jako medium dostępne niemal automatycznie, jego przygotowanie wymaga odpowiednio zaprojektowanego systemu uzdatniania.

Powietrze trafiające do instalacji może zawierać pył, wodę, kondensat, aerozole olejowe oraz cząstki pochodzące z rurociągów. Brak skutecznej filtracji wpływa nie tylko na żywotność urządzeń, lecz także na stabilność procesów produkcyjnych, jakość wyrobów i koszty energii.

Skąd biorą się zanieczyszczenia w sprężonym powietrzu?

Sprężarka zasysa powietrze atmosferyczne razem z obecnymi w nim cząstkami stałymi i wilgocią. Podczas sprężania zwiększa się koncentracja zanieczyszczeń, a para wodna może następnie skraplać się wewnątrz instalacji.

W zależności od rodzaju sprężarki i stanu technicznego układu w medium mogą pojawić się również aerozole olejowe. Kolejnym źródłem zanieczyszczeń bywają rurociągi, w których mogą powstawać osady, korozja i drobne cząstki transportowane później do odbiorników.

Konsekwencją niedostatecznego uzdatniania powietrza może być:

● przyspieszone zużywanie zaworów i siłowników,

● uszkadzanie narzędzi pneumatycznych,

● zakłócenie pracy aparatury kontrolno-pomiarowej,

● pogorszenie jakości produktu końcowego,

● zwiększenie liczby awarii i nieplanowanych przestojów,

● wzrost kosztów eksploatacji instalacji.

Filtracja nie powinna być zatem traktowana wyłącznie jako dodatkowe wyposażenie sprężarkowni. Jest jednym z elementów wpływających na niezawodność całego procesu technologicznego.

Jak dobiera się filtr do instalacji?

Nie istnieje jeden rodzaj filtra odpowiedni do każdego zastosowania. Urządzenie musi zostać dobrane do rzeczywistych parametrów instalacji oraz oczekiwanej jakości powietrza za filtrem.

Najważniejsze informacje potrzebne do doboru rozwiązania obejmują:

● nominalny i maksymalny przepływ medium,

● ciśnienie robocze,

● temperaturę pracy,

● rodzaj oraz stężenie zanieczyszczeń,

● wymaganą klasę jakości sprężonego powietrza,

● dopuszczalny spadek ciśnienia,

● sposób odprowadzania kondensatu,

● miejsce montażu i dostępną przestrzeń,

● przewidywane zmiany obciążenia instalacji,

● warunki późniejszej obsługi serwisowej.

W wielu zastosowaniach pojedynczy filtr nie zapewnia oczekiwanego poziomu uzdatniania. Konieczne może być zastosowanie kilku kolejnych stopni, z których każdy odpowiada za usuwanie określonego rodzaju zanieczyszczeń.

Donaldson Ultrafilter DF – dziewięć wielkości dla różnych instalacji

Przykładem modułowego rozwiązania przeznaczonego do przemysłowych instalacji sprężonego powietrza i gazów jest seria filtrów Donaldson Ultrafilter DF.

Link: Filtry Donaldson - GRC

Typoszereg obejmuje modele od DF 0035 do DF 1100, umożliwiające obsługę przepływu od 35 do 1100 m³/h. Zależnie od modelu i wykonania urządzenia mogą pracować przy ciśnieniu wynoszącym do 16 bar. Zakres dostępnych wielkości pozwala wykorzystywać je zarówno w mniejszych układach pneumatycznych, jak i w bardziej rozbudowanych instalacjach przemysłowych.

Konstrukcja filtrów umożliwia stosowanie wkładów oznaczonych symbolami S, M, V, B, P oraz A. Typ wkładu dobiera się do rodzaju zanieczyszczeń oraz wymaganego poziomu czystości medium. Poszczególne obudowy mogą być także łączone za pomocą adapterów, tworząc kompaktowy, wielostopniowy system filtracji.

Dlaczego przewymiarowanie również może być problemem?

Jednym z częstych błędów projektowych jest zastosowanie filtra o zbyt małej przepustowości. Powoduje to zwiększenie oporów przepływu, większy spadek ciśnienia i ograniczenie wydajności instalacji.

Nie oznacza to jednak, że najlepszym rozwiązaniem zawsze jest wybór największego dostępnego urządzenia. Nadmierne przewymiarowanie może niepotrzebnie zwiększać koszt inwestycji, nie zapewniając przy tym proporcjonalnych korzyści eksploatacyjnych.

Dobór powinien uwzględniać nie tylko moc sprężarki, ale przede wszystkim rzeczywisty przepływ oraz warunki występujące w instalacji. Warto uwzględnić także okresowe wzrosty zapotrzebowania na sprężone powietrze, aby filtr zachowywał wymagane parametry również podczas większego obciążenia.

Spadek ciśnienia a zużycie energii

Koszty filtracji nie ograniczają się do ceny obudowy i wymiany elementów filtracyjnych. Ważnym parametrem jest spadek ciśnienia powstający podczas przepływu medium przez wkład.

W miarę gromadzenia się zanieczyszczeń opory przepływu mogą rosnąć. Sprężarka musi wtedy zużyć więcej energii, aby utrzymać wymagane ciśnienie w dalszej części instalacji. Zbyt późna wymiana wkładu może więc zwiększać koszty energii, natomiast wymiana wykonywana zbyt wcześnie prowadzi do niewykorzystania pełnej trwałości elementu.

W filtrach Ultrafilter DF kontrolę stanu wkładu mogą wspierać rozwiązania Econometer oraz Economizer. Economizer monitoruje różnicę ciśnień na elemencie filtracyjnym, a sygnalizacja LED informuje o potrzebie wymiany. Funkcja przypomnienia pomaga również uwzględnić termin planowanej obsługi.

Pozwala to lepiej powiązać działania serwisowe z rzeczywistym stanem filtra oraz zaleceniami eksploatacyjnymi.

Standard, Plus i Superplus

Filtry Donaldson Ultrafilter DF są dostępne w trzech wariantach wyposażenia.

Standard

Wersja Standard obejmuje pływakowy dren kondensatu i Econometer. W przypadku wkładu A stosowane jest wykonanie z zaślepką, bez Econometera.

Plus

Wersja Plus jest wyposażona w pływakowy dren kondensatu i Economizer. Dla wkładu A dostępne jest wykonanie z zaślepką oraz Economizerem.

Superplus

W wersji Superplus zastosowano sterowany poziomem kondensatu dren UFM-D oraz Economizer.

Wybór wariantu zależy od sposobu odprowadzania kondensatu, oczekiwanego poziomu kontroli pracy filtra i stopnia automatyzacji instalacji. W zakładach, w których istotne jest ograniczanie strat sprężonego powietrza i automatyzacja obsługi, można rozważyć wersję wyposażoną w dren sterowany poziomem kondensatu.

Konstrukcja ułatwiająca serwis

Dostępność urządzenia podczas prac konserwacyjnych ma duże znaczenie szczególnie tam, gdzie przestój instalacji musi zostać ograniczony do minimum.

W serii DF dolna część obudowy jest lekka i wykorzystuje połączenie bagnetowe. Można ją zdemontować razem z wkładem, co usprawnia jego wymianę. Gwintowane przyłącza zostały wykonane bezpośrednio w głowicy filtra, dzięki czemu urządzenie zajmuje stosunkowo niewiele miejsca.

Adaptery służące do łączenia kilku stopni pozwalają ponadto ograniczyć liczbę dodatkowych elementów instalacyjnych pomiędzy obudowami.

Znaczenie norm ISO 12500-1 i ISO 8573-1

Wydajność filtrów w zakresie usuwania aerozoli olejowych może być oceniana zgodnie z normą ISO 12500-1. Określa ona metody badania filtrów sprężonego powietrza w ujednoliconych warunkach.

Uzyskane wyniki wspierają dobór rozwiązania do klas jakości powietrza określonych w ISO 8573-1. Należy jednak pamiętać, że osiągnięcie wymaganej klasy czystości zależy od całego systemu, a nie wyłącznie od jednego urządzenia.

Wpływ mają między innymi:

● jakość powietrza na wejściu,

● liczba i kolejność stopni filtracji,

● skuteczność usuwania kondensatu,

● prawidłowy montaż,

● stan rurociągów,

● regularność przeglądów i wymiany wkładów.

Gdzie stosuje się przemysłowe filtry sprężonego powietrza?

Rozwiązania tego typu mogą być wykorzystywane w liniach produkcyjnych, układach pneumatycznych, instalacjach procesowych, systemach zasilania aparatury oraz wszędzie tam, gdzie zanieczyszczenia mogą wpływać na pracę urządzeń znajdujących się za filtrem.

Każde zastosowanie wymaga jednak indywidualnej analizy. Inny układ będzie odpowiedni do ochrony standardowych narzędzi pneumatycznych, a inny do procesu wymagającego ściśle określonej klasy czystości medium.

W doborze wielkości obudowy, rodzaju wkładu, sposobu odprowadzania kondensatu oraz liczby stopni filtracji może pomóc firma GRC – dostawca technologii i urządzeń dla przemysłu.

Link: grc.pl

Przed przygotowaniem konfiguracji warto zebrać podstawowe parametry pracy instalacji i przekazać je specjalistom za pośrednictwem formularza kontaktowego GRC.

Link: grc.pl/kontakt/

Prawidłowo zaprojektowany system filtracji pozwala skuteczniej chronić odbiorniki, ograniczać ryzyko przestojów oraz kontrolować straty ciśnienia. W praktyce o efektywności rozwiązania decyduje nie tylko jakość samego filtra, lecz przede wszystkim jego dopasowanie do rzeczywistych warunków pracy.