Nhiệt độ điểm sương của hệ thống khí nén

Các phương pháp cơ bản đo Nhiệt độ điểm sương trong hệ thống khí nén

Trong công nghiệp, khí nén có ở khắp mọi nơi. Hãy nghĩ về nó giống như điện – một nguồn năng lượng dẫn động băng tải, dây chuyền đóng gói, thiết bị phun sơn, máy ép kim loại – danh sách này cứ lặp đi lặp lại. Nhưng điều này phải trả giá đắt, theo nghĩa đen. Khí nén là một trong những nguồn tiêu thụ năng lượng lớn nhất, chiếm khoảng 75% chi phí vòng đời của hệ thống khí nén.

May mắn thay, các cơ hội tiết kiệm năng lượng cũng ở khắp mọi nơi, bạn chỉ cần nỗ lực một chút là có thể nhận ra chúng. Đối với hệ thống khí nén, không có gì mang lại lợi tức đầu tư tốt hơn việc đo nhiệt độ điểm sương của khí nén để đảm bảo hiệu quả năng lượng và giảm chi phí sở hữu.

Sau đây là phần đánh giá về điểm sương và các phương pháp đo điểm sương trong hệ thống khí nén.

Chất lượng không khí rất quan trọng đối với sản xuất và sản phẩm

Nhiệt độ Điểm sương chỉ đơn giản là nhiệt độ mà không khí phải được làm mát để hơi nước bên trong ngưng tụ thành sương hoặc đóng băng. Ở bất kỳ nhiệt độ nào, có một lượng hơi nước tối đa mà không khí có thể giữ được. Lượng lớn nhất này được gọi là áp suất bão hòa hơi nước. Nếu nhiều hơi nước được thêm vào ngoài điểm này, nó sẽ dẫn đến ngưng tụ.

Sự ngưng tụ trong không khí có áp suất là một vấn đề lớn vì nó gây tắc nghẽn đường ống, hỏng máy móc, nhiễm bẩn và đóng băng. Các nhà máy hiện đại sử dụng khí nén có thể xác định và tránh những vấn đề đó đơn giản bằng cách theo dõi điểm sương.

Giám sát điểm sương có thể đạt được bằng cách lắp đặt các cảm biến và màn hình điểm sương chất lượng cao trong hệ thống khí nén. Việc sử dụng hệ thống giám sát điểm sương áp suất cho phép bạn chắc chắn rằng bạn đang duy trì một cách đáng tin cậy mức độ ẩm mong muốn trong hệ thống khí nén.

Chất lượng không khí bạn sử dụng rất quan trọng đối với kết quả cuối cùng của quá trình.

Lấy sơn phun làm ví dụ. Không khí chất lượng kém – tức là không khí có chứa bụi, các hạt khác hoặc nước – sẽ dẫn đến lớp sơn có chất lượng kém và do đó, một sản phẩm lãng phí không thể bán được.

Trong sản xuất chất bán dẫn, khí ẩm trong hệ thống khí nén có thể dẫn đến các vấn đề như hiệu suất thấp và độ tin cậy kém, trong khi bụi trong không khí có thể làm sản phẩm bị ngắn mạch.

Trên dây chuyền đóng gói trong ngành thực phẩm và đồ uống, không khí khô, sạch là điều tuyệt đối bắt buộc để giữ vệ sinh và bảo quản chất lượng thành phẩm. Ví dụ: nếu bạn đang sử dụng khí gas để đổ đầy những gói giăm bông, bạn sẽ không muốn có bất cứ thứ gì trong đó mà không được cho là có ở đó.

Khi không khí có áp suất cao, không khí ẩm sẽ ngưng tụ và tạo thành các giọt nước, có thể dẫn đến rỉ sét – và điều này có thể kết thúc với thực phẩm.

Khi bạn làm khô nhựa để làm chai nước ngọt, độ ẩm quá cao có thể dẫn đến chai giòn và có lớp vỏ đục.

Điểm sương áp suất được xác định

Điểm sương tập trung chủ yếu vào nhiệt độ và độ ẩm tương đối. Tuy nhiên, cùng điểm bão hòa đó bị ảnh hưởng bởi áp suất. Vì vậy, trước khi chúng ta tiếp tục, cần phải phân biệt giữa “điểm sương” và “điểm sương áp suất”.

Điểm sương có liên quan đến không khí không có áp suất, trong khí quyển (điểm sương trong khí quyển). Thuật ngữ “điểm sương áp suất” được sử dụng khi đo nhiệt độ điểm sương của khí ở áp suất cao hơn áp suất khí quyển. Nó đề cập đến nhiệt độ điểm sương của một chất khí có áp suất. Điều này rất quan trọng vì việc thay đổi áp suất của một chất khí sẽ làm thay đổi nhiệt độ điểm sương của chất khí.

Bởi vì áp suất hơi nước và điểm sương tăng lên do nén không khí, điều quan trọng là phải xem xét điều này nếu bạn đang cho chảy không khí vào bầu khí quyển trước khi thực hiện phép đo. Điểm sương tại điểm đo sẽ khác với điểm sương trong đường ống quá trình.

Nhiệt độ điểm sương trong khí nén dao động từ môi trường xung quanh xuống -80 ° C (-112 ° F) trong các trường hợp đặc biệt. Hệ thống khí nén không có khả năng làm khô khí có xu hướng tạo ra khí nén bão hòa ở nhiệt độ môi trường. Các hệ thống có bộ sấy chất làm lạnh truyền không khí nén qua bộ trao đổi nhiệt được làm mát, làm cho nước ngưng tụ ra khỏi dòng khí. Các hệ thống này thường tạo ra không khí có điểm sương không thấp hơn 5 ° C (41 ° F). Hệ thống sấy hút ẩm hấp thụ hơi nước từ luồng không khí và có thể tạo ra không khí có điểm sương -40 ° C (-40 ° F) và khô hơn nếu cần.

Đo lường điểm sương phía cung và cầu

Điểm sương thường được đo ở phía cung cấp của hệ thống khí nén. Các giá trị đo có thể được hiển thị trực tiếp trên màn hình hoặc trên bảng điều khiển của máy sấy. Các giá trị này cho biết hiệu suất và chất lượng của máy sấy – và cũng có thể kiểm soát quá trình tái tạo tháp hút ẩm để giảm tiêu thụ năng lượng.

Ô nhiễm độ ẩm làm tăng các nhiệm vụ vận hành và bảo trì và chi phí theo nhiều cách. Bất kể nguồn gốc của độ ẩm là gì, việc phát hiện ra vấn đề sớm có nghĩa là các hành động khắc phục có thể được thực hiện nhanh hơn. Điều này giúp tránh các vấn đề lớn có thể dẫn đến thời gian nghỉ kéo dài và tốn kém và thiếu công suất.

Vấn đề độ ẩm dư thừa có thể được giải quyết bằng cách sử dụng máy sấy, hai loại cơ bản là máy sấy chất làm lạnh và máy sấy hút ẩm.

Máy sấy lạnh sử dụng hệ thống làm lạnh và bộ trao đổi nhiệt để giảm nhiệt độ của khí nén xuống 2 ° C đến 5 ° C (36 ° F đến 41 ° F), đây cũng là điểm sương của không khí. Hơi nước dư thừa ngưng tụ và được tách ra khỏi không khí, và không khí sau đó được làm ấm lên.

Máy sấy hút ẩm hoạt động trên cơ sở hấp phụ. Trong quá trình hấp phụ, vật liệu (chất hấp phụ) đi từ pha khí hoặc lỏng và tạo thành một lớp đơn phân tử bề mặt trên chất nền rắn hoặc lỏng. Hạt hóa chất, được gọi là chất hút ẩm, hấp thụ hơi nước từ khí nén. Các chất làm khô phổ biến nhất là silica gel, alumin hoạt hóa và rây phân tử (molecular sieve). Máy sấy hút ẩm hiệu quả hơn đáng kể so với máy sấy chất làm lạnh. Mặc dù nó thường cung cấp điểm sương -40 ° C (-40 ° F), thậm chí có thể có điểm sương áp suất -100 ° C (-150 ° F).

Máy sấy hút ẩm thường có hai tháp chứa đầy chất hút ẩm và các van chuyển hướng dòng khí nén đầu tiên qua tháp này và sau đó qua tháp kia. Hoạt động cơ bản của máy sấy hút ẩm bao gồm một chu kỳ làm khô và một chu kỳ tái sinh, được lặp lại liên tục. Trong khi một tháp làm khô không khí, tháp sấy song song ở chế độ tái sinh.

Giám sát điểm sương đảm bảo máy sấy hoạt động theo các thông số kỹ thuật của nó. Liên quan đến máy sấy hút ẩm, phép đo điểm sương cũng có thể được sử dụng để kiểm soát khoảng thời gian tái sinh chất hút ẩm.

Quá trình tái sinh không được bắt đầu cho đến khi tháp hút ẩm đã được sử dụng hết công suất như được chỉ ra bằng sự gia tăng điểm sương trong không khí đầu ra. Không giống như tái sinh dựa trên bộ đếm thời gian thông thường, hệ thống này có tính đến thực tế là khi khí nén khô, khoảng thời gian tái sinh có thể dài hơn nhiều so với không khí ẩm. Bởi vì nó tránh tái tạo không cần thiết, chuyển mạch phụ thuộc vào điểm sương (DDS) giúp người dùng tiết kiệm đến 80% chi phí năng lượng khi làm khô khí nén, thường tạo thời gian hoàn vốn thực tế cho khoản đầu tư dưới một năm.

Theo yêu cầu của hệ thống, các thiết bị đo điểm sương được lắp đặt trên toàn bộ mạng lưới phân phối và trước các ứng dụng cuối cùng quan trọng để cung cấp cho người vận hành và nhân viên nhà máy đánh giá nhanh về điều kiện độ ẩm tại các điểm cụ thể trong hệ thống. Các thiết bị này xác nhận rằng khí nén được tạo ra đã được giữ đủ khô trong toàn bộ Nhà máy.

Các mục tiêu chính để đo điểm sương trong hệ thống khí nén là đảm bảo rằng năng lượng không bị lãng phí và công suất không bị mất đi.

ISO8573.1 và đo điểm sương áp suất đáng tin cậy

ISO8573.1 là tiêu chuẩn quốc tế quy định chất lượng của khí nén. Tiêu chuẩn xác định các giới hạn cho ba loại chất lượng không khí:

  1. Kích thước hạt tối đa cho bất kỳ hạt nào còn lại.
  2. Nhiệt độ điểm sương tối đa cho phép.
  3. Hàm lượng dầu còn lại tối đa.

Tất cả các hạt còn lại trong không khí sẽ có kích thước 0,1 µm hoặc nhỏ hơn, và hàm lượng dầu tối đa là 0,01 mg / m3. Ngoài ra còn có một số tiêu chuẩn ISO 8573 khác, cũng như các chủ đề liên quan như phương pháp đo lường và thử nghiệm, cần nghiên cứu cẩn thận để tránh các vấn đề.

Người dùng thường hỏi làm thế nào để đo điểm sương áp suất trong khí nén một cách đáng tin cậy. Một số nguyên tắc đo lường áp dụng cho tất cả các loại dụng cụ:

  • Chọn dụng cụ có dải đo chính xác: Một số dụng cụ thích hợp để đo điểm sương áp suất cao, nhưng không thích hợp để đo điểm sương áp suất thấp. Tương tự, một số dụng cụ thích hợp với điểm sương áp suất rất thấp nhưng bị hư hỏng khi tiếp xúc với điểm sương áp suất cao.
  • Hiểu các đặc tính áp suất của dụng cụ điểm sương: Một số dụng cụ không thích hợp để sử dụng ở áp suất quá trình. Chúng có thể được cài đặt để đo không khí nén sau khi nó được mở rộng đến áp suất khí quyển, nhưng giá trị điểm sương đo được sẽ phải được hiệu chỉnh nếu điểm sương áp suất là thông số đo lường mong muốn.
  • Lắp đặt cảm biến đúng cách: Làm theo hướng dẫn từ nhà sản xuất. Không lắp đặt cảm biến điểm sương ở phần cuối của đoạn ống hoặc phần “cụt” khác của đường ống, nơi không có luồng không khí.

Lắp đặt cảm biến điểm sương

  • Cách lắp đặt tốt nhất cho cảm biến điểm sương là cách ly cảm biến khỏi đường khí nén. Điều này được thực hiện bằng cách lắp đặt cảm biến vào “ô lấy mẫu” và kết nối ô với chữ “T” trong đường khí nén tại điểm thích hợp. Một lượng nhỏ không khí nén sau đó được thổi qua cảm biến. cảm biến đo phải được làm bằng thép không gỉ và được kết nối với chữ “T” bằng ống (1/4 inch hoặc 6 mm). Sẽ rất hữu ích nếu bạn lắp đặt một van cách ly giữa cảm biến và đường dẫn khí. Điều này cho phép dễ dàng lắp đặt và tháo gỡ cảm biến.
  • Một thiết bị điều chỉnh lưu lượng là cần thiết để kiểm soát luồng không khí đi qua cảm biến. Tốc độ dòng chảy mong muốn chỉ là 1 slpm (2 scfh). Thiết bị điều chỉnh có thể là một vít rò rỉ hoặc một van. Để đo điểm sương áp suất, thiết bị điều chỉnh được lắp đặt ở hạ lưu (phía sau) của cảm biến, để khi van cách ly được mở, cảm biến ở áp suất quá trình. Để đo điểm sương ở áp suất khí quyển, thiết bị điều chỉnh nên được lắp đặt ở phía trước của cảm biến điểm sương.
  • Không vượt quá tốc độ dòng chảy được đề nghị. Khi đo điểm sương áp suất, tốc độ dòng chảy quá mức sẽ tạo ra sụt áp cục bộ tại cảm biến. Vì nhiệt độ điểm sương nhạy cảm với áp suất, điều này sẽ tạo ra sai số trong phép đo. Cài đặt phổ biến nhất cho cảm biến điểm sương là cách ly cảm biến khỏi đường khí nén.

Một từ về hiệu chuẩn. Chúng tôi khuyến nghị khoảng thời gian hiệu chuẩn một hoặc hai năm, tùy thuộc vào thiết bị. Đôi khi việc kiểm tra hiện trường đơn giản đối với một thiết bị cầm tay đã được hiệu chuẩn là đủ để xác minh hoạt động chính xác của các thiết bị khác. Kiểm tra thông tin hiệu chuẩn chi tiết trong hướng dẫn sử dụng đi kèm với thiết bị. Bất cứ khi nào bạn nghi ngờ về hiệu suất của các thiết bị đo điểm sương của mình, bạn nên kiểm tra hiệu chuẩn của chúng.

Nhiều ưu điểm của việc giám sát và đo điểm sương

Vì tầm quan trọng của khí nén khô, sạch – và chi phí liên quan đến nó – rất cao, nên việc quản lý và giám sát cẩn thận nó trở thành một nhiệm vụ quan trọng đối với bất kỳ quy trình hoặc nhà máy công nghiệp nào. Bằng cách sử dụng các thiết bị đo điểm sương ổn định, bạn có thể tránh quá khô, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ thiết bị của bạn khỏi bị ăn mòn.

Các ứng dụng giám sát điểm sương phổ biến

  • Khí y tế và khí thở: Cần theo dõi điểm sương để tuân thủ hầu hết các quy định về khí y tế và khí thở. Kiểm soát nghiêm ngặt đảm bảo điều kiện thở an toàn cho bệnh nhân bệnh viện và nhân viên cứu hỏa.
  • Hệ thống khí nén công nghiệp: Giúp đảm bảo hoạt động đáng tin cậy của các thiết bị khí nén và ngăn ngừa sự ăn mòn và đóng băng trong đường khí nén.
  • Sấy nhựa: Duy trì hiệu suất thích hợp của máy sấy tránh lãng phí nguyên liệu và thời gian ngừng sản xuất tốn kém – cũng như đảm bảo chất lượng sản phẩm.
  • Công nghiệp thực phẩm và dược phẩm: Một số ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm sử dụng khí nén. Các ứng dụng điển hình bao gồm sấy khô, kiểm soát chất lượng lớp phủ, chiết rót và đóng gói.
  • Xe lửa và xe buýt: Hệ thống phanh, cửa và điều hòa không khí trên phương tiện giao thông công cộng dựa vào phép đo điểm sương trong khí nén của chúng để đảm bảo an toàn và độ tin cậy.

Cảm ơn bạn đã đọc bài chia sẻ

Chúc Bạn thàh công!

Tâm Mr. – Admin

Bài viết được dịch từ airbestpractices.com,

Tác giả bài viết gốc: Anthony Cote – Technical Product Marketing Manager for Vaisala’s Industrial and Liquid Measurements product lines in the United States

Bài viết cùng chuyên mục:

  1. Đồng hồ đo lưu lượng khí nén giúp giảm chi phí năng lượng như thế nào?
  2. 6 điểm cần lưu ý khi áp dụng tiêu chuẩn ISO8573-1 trong cơ sở sản xuất
  3. Điểm sương (dew point) trong khí nén – Những câu hỏi thường gặp
  4. Hiệu suất khí nén là gì? Tại sao cần quan tâm đến
  5. Đo lường và Giám sát KPI của hệ thống khí nén

Thư viện bài viết:

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *