مشكلات تكثيف الهواء المضغوط

تكاثف الماء أمر طبيعي وناتج ثانوي لضغط الهواء. تعتمد كمية الماء التي ينتجها ضاغط الهواء إلى حد كبير على حالة المدخل وجودة الهواء المحيط والضغط.

بعبارات أبسط، تحدد درجة حرارة الهواء والرطوبة وحجم الضاغط والضغط المطلوب كمية الماء الناتجة عن الوحدة. تؤثر هذه الرطوبة في النظام بالكامل، بما في ذلك الأنابيب. ونظرًا إلى احتواء الهواء الساخن والرطب على محتوى رطوبة أعلى من الهواء البارد، سيتكون بخار الماء داخل الضاغط.

ضع في حسبانك أن ضاغط الهواء الحلزوني الدوار بقدرة 55 كيلو واط (75 حصانًا) يعمل في غرفة تبلغ درجة حرارتها المحيطة 24 درجة مئوية (75 درجة فهرنهايت) مع رطوبة نسبية تبلغ 75%. وفي هذه الظروف، سينتج 280 لترًا (75 جالونًا) من الماء يوميًا. للتصدي لهذا الأمر، يرد أدناه توضيح لعملية إزالة الرطوبة داخل نظام الهواء المضغوط. 

يمكن فصل هذه المياه باستخدام الملحقات، مثل المبردات اللاحقة وفواصل التكثيف ومجففات التبريد ومجففات الامتزاز. 

يعمل الضاغط الذي يعمل بضغط زائد قدره 7 بار على ضغط الهواء إلى 7/8 من حجمه. ويقلل هذا أيضًا قدرة الهواء على الاحتفاظ ببخار الماء بمعدل 7/8.

تعد كمية الماء المنبعثة كبيرة للغاية. يوضح المثال التالي هذه النقطة بمزيد من التفصيل. سيُصدر الضاغط الذي قدرته 100 كيلو واط والذي يسحب الهواء عند درجة حرارة قدرها 20 درجة مئوية ورطوبة نسبية تبلغ 60% ما يقرب من 85 لترًا من الماء خلال 8 ساعات. ومن ثمَّ، فإن كمية الماء التي سيتم فصلها تعتمد على مجال تطبيق الهواء المضغوط. وتحدد هذه العوامل مجموعة المبردات والمجففات المناسبة.

لمزيد من التفاصيل حول رطوبة الهواء المضغوط، لنقيّم درجة الحرارة المحيطة ومعدل التدفق (حجم الضاغط) وضغط المدخل ودرجة حرارة المدخل ونقطة تكاثف الضغط (PDP).

معدل التدفق أو حجم الضاغط. سينتج عن التطبيقات التي تتطلب معدلات تدفق أعلى (قدم مكعبة في الدقيقة أو لتر/واط) محتوى مائي أكبر في النظام.

درجة الحرارة المحيطة / محتوى الرطوبة. ستُنتج الضواغط التي تعمل في مستويات رطوبة ودرجة حرارة محيطة أعلى كميات أكبر من بخار الماء داخل النظام.

درجة حرارة المدخل. كلما ارتفعت درجة حرارة المدخل في الضاغط، ارتفع محتوى الماء في الهواء المضغوط.

الضغط. بخلاف التدفق أو درجة الحرارة أو الرطوبة، فإن ارتفاع مستويات الضغط يؤدي إلى انخفاض مستويات الرطوبة. على سبيل المثال، إذا ضغطت على إسفنجة مملوءة بالماء بقوة، فسيخرج الماء منها.

نقطة تكاثف الضغط (PDP). نقطة تكاثف الضغط هي طريقة شائعة لقياس محتوى الماء في الهواء المضغوط. تشير نقطة تكاثف الضغط إلى درجة الحرارة حيث يكون الهواء أو الغاز مشبعًا بالماء ويبدأ في التحول إلى حالة سائلة من خلال التكثيف. نقطة تكاثف الضغط هي أيضًا النقطة التي لا يستطيع الهواء عندها حمل أي بخار ماء.

لتقليل محتوى الماء في الهواء المضغوط إلى أدنى حد، يلزم وجود مستوى منخفض من نقطة تكاثف الضغط. وهذا ضروري، حيث تشير قيم نقطة تكاثف الضغط الأعلى إلى كميات أكبر من بخار الماء في النظام. سيحدد نوع المجفف وحجمه نقطة تكاثف الضغط ومستويات التكثيف في الهواء المضغوط.

قد يؤدي تكثيف الهواء المضغوط غير المعالج إلى إتلاف الأنظمة التي تعمل بالهواء المضغوط والمحركات الهوائية والصمامات وإحداث مشكلات بها. إضافةً إلى ذلك، قد تتأثر أي مكونات أو ماكينات متصلة بالنظام، الأمر الذي يؤدي إلى احتمالية تلوث المنتج النهائي.

في ما يلي قائمة توضح أيضًا الآثار السلبية للرطوبة:

●     تآكل نظام الأنابيب والمعدات (مثل التحكم الرقمي في الكمبيوتر وماكينات التصنيع الأخرى)

●     تلف أنظمة التحكم في الهواء المضغوط الأمر الذي قد تنتج عنه عمليات إيقاف تشغيل مكلفة

●     الصدأ وزيادة تآكل معدات الإنتاج نتيجة إزالة مواد التشحيم

●     مشاكل في الجودة بسبب خطر تغير الألوان وانخفاض الجودة والتصاق الطلاء

●     في العمليات التي تتم في الطقس البارد، يمكن أن يحدث التجمد، ما يلحق أضرارًا بخطوط التحكم

●     صيانة مفرطة لضاغط الهواء وانخفاض فترة خدمة المعدات

علاوة على ذلك، يمكن أن تنطوي الرطوبة في الهواء المضغوط على العديد من الآثار الضارة في هواء المصنع وهواء المعدات والصمامات والأسطوانات وكذلك الأدوات التي تعمل بالهواء. لتجنب تكاليف الصيانة غير الضرورية والمفرطة وأوقات التعطل المحتملة، نوصيك باتخاذ إجراءات استباقية. كما نوصيك بشدة بتنفيذ الخطوات اللازمة بشكلٍ صحيح للحفاظ على الهواء المضغوط جافًا ونظيفًا ومناسبًا لاستخداماتك.

يعتمد تحديد طريقة التجفيف المناسبة للهواء المضغوط بشكل كبير على المتطلبات المحددة اللازمة لتلبية معايير مراقبة الجودة لاستخداماتك.

تحدث إحدى الخطوات الأولى لإزالة الرطوبة من الهواء المضغوط داخل الضاغط. وهذا مهم، حيث يمكن لفاصل الرطوبة أو المبرد اللاحق التخلص من ‎40-60% من المياه المتبخرة.

بعد خروج الهواء المضغوط من المبرد اللاحق، يظل مشبعًا بالماء ويمكن أن تكون له آثار ضارة في النظام ككل إذا لم تتم معالجته.

نظرًا إلى أن صهريج ضاغط الهواء أكثر برودة من الهواء المضغوط الساخن الداخل إليه، يمكن أن يساعد استخدام وحدة استقبال هواء في تقليل محتوى الماء. من المهم أن تعلم أن الصهريج الرطب يجمع الرطوبة الزائدة ويجب تصريفه يوميًا. وهذا ضروري لتجنب التآكل والبلى.

إذا كان التطبيق يستدعي المزيد من إزالة الرطوبة، فمن الضروري إضافة مجفف خارجي أو داخلي (مدمج). اعتمادًا على نقطة التكاثف المطلوبة، يتمثل خيارا المجفف في مجففات الهواء المبرّدة والمجففات بمادة مجففة. 

في مجفف الهواء المبرد، يتم خفض درجة حرارة الهواء إلى ثلاث درجات مئوية (37 درجة فهرنهايت). وتتسبب هذه العملية في تكثيف بخار الماء الخارج من الهواء المضغوط. إذا كانت نقطة تكاثف المجفف المبرد غير كافية، فيجب استخدام مجفف بمادة مجففة.

يُخفض المجفف بمادة مجففة نقطة التكاثف إلى -40 درجة مئوية على الأقل، ما ينتج عنه هواء جاف للغاية. ومثل هذه المستويات ضرورية لعمليات الطلاء بالرش والطباعة، والاستخدامات الأخرى للأدوات التي تعمل بضغط الهواء.