Standarder for trykluftkvalitet: introduktion til renhed og behandling

Forurenet luft accelererer korrosion i rørledninger, ventiler og fittings, og forårsager for tidligt slid på pneumatiske værktøjer og aktuatorer. Det er en af de førende årsager til uplanlagt nedetid i trykluftafhængige operationer, med direkte konsekvenser for vedligeholdelsesomkostninger og produktionsoutput.

I industrier, hvor trykluft kommer i direkte eller indirekte kontakt med produkter (levnedsmiddelindustrien, farmaceutisk og elektronikproduktion), kan forurenende stoffer forårsage produktskader, fejlslagne kvalitetsaudits eller manglende overholdelse af regler. Instrumentluft, der anvendes i styresystemer og pneumatisk instrumentering, er ligeledes følsom: fugt eller partikler i instrumentluftledninger kan forårsage målefejl og ventilfejl. I medicinske anvendelser, hvor trykluft leveres direkte til patienter, skal renheden garanteres uden undtagelse.

Dårligt behandlede luftbehandlingsudstyr får udstyret til at arbejde hårdere, hvilket øger risikoen for kompressordefekter og hæver energiforbruget samt driftsomkostningerne over tid. Da konsekvenserne af dårlig luftkvalitet varierer afhængigt af anvendelsen, findes der internationale standarder, der præcist definerer, hvad "god" luftkvalitet betyder for hver enkelt brugssituation.

Støv, rust, rørskala og atmosfæriske partikler trænger ind i systemet gennem kompressorindtaget eller dannes internt gennem korrosion i rør og slid på komponenter. De forårsager slibende skader på pneumatiske komponenter og kan forurene følsomme slutprodukter. Partikelstørrelser måles i mikrometer (μm) og koncentrationer i mg/m³.

Atmosfærisk luft indeholder altid vanddamp, som øges i koncentration ved kompression og kondenserer til flydende vand. Fugtighed forårsager korrosion i hele systemet, fremmer mikrobiel vækst og skaber problemer i fugtfølsomme processer og instrumentering. Den vigtigste fugtmåling er trykdugpunkt (PDP), angivet i °C. PDP bestemmer, om fugt forbliver i dampform eller kondenserer i dit system. Se forklaring af trykdugpunkt nedenfor.

Olie-smurte kompressorer introducerer olieaerosoler og oliedamp i den komprimerede luftstrøm. Selv ved meget lave koncentrationer (under 0,01 mg/m³) er olieforurening uacceptabel i farmaceutisk, levnedsmiddel- og elektronikfremstilling.

For en detaljeret opdeling af forureningstyper, kilder og deres virkninger på trykluftsystemer, se vores dedikerede artikel om forurenende stoffer i trykluft.

Den Internationale Organisation for Standardisering har udviklet ISO 8573-1, den internationale standard for trykluftkvalitet. Den måler tre typer forurenende stoffer (faste partikler, vand og olie) og tildeler en renhedsklasse baseret på koncentrationen af hver enkelt fundet i luftstrømmen.

Renhedsklasser angives som en trecifret notation, med ét tal pr. forureningskategori. For eksempel betyder en klasse 1-vurdering for olie, at den maksimale samlede olieindhold, der er tilladt, er 0,01 mg/m³. Jo lavere klassenummer, desto strengere grænse, så et system specificeret som klasse 1.2.1 skal opfylde klasse 1-grænser for partikler, klasse 2 for fugt og klasse 1 for olie.

Klasse 0 repræsenterer det højeste renhedsniveau, med grænser, der er strengere end Klasse 1, defineret af udstyrsproducenten eller slutbrugeren. Det kræves typisk i kritiske anvendelser såsom medicinsk luft og fremstilling af halvledere. ISO 8573-1 omfatter ikke mikroorganismer eller gasser. 

Hver renhedsspecifikation er et sæt af tre tal, og rækkefølgen er altid den samme: det første er for partikler, det andet for vand, det tredje for olie. Så en generel produktionslinje, der kører pneumatiske værktøjer, er typisk specificeret som ISO 8573-1 Klasse 1.4.1, partikel Klasse 1, vand Klasse 4, olie Klasse 1.
 

• 1 (partikler): højst 20.000 partikler pr. m³ ved 0,1–0,5 µm, 400 ved 0,5–1,0 µm og 10 ved 1,0–5,0 µm. Leveres af et koalescensfilter efterfulgt af et partikelfilter.
• 4 (vand): et trykkondenspunkt på +3°C eller lavere, det område en kølemiddeltørrer er designet til.
• 1 (olie): samlet olieindhold, inklusive damp, på eller under 0,01 mg/m³. Kræver en oliefri kompressor eller et aktivt kulfilter efter koalescensfiltrering.

Det er kun det midterste ciffer, der adskiller den specifikation fra [1:2:1], den klasse, der kræves for levnedsmiddelindustrien, drikkevarer og farmaceutisk luft. Klasse 2 betyder et trykdugpunkt på −40°C, hvilket en kølemiddeltørrer ikke kan opnå. Behandlingsprocessen skifter til en tørremiddeltørrer. Den samme ændring gælder for enhver generel produktionslinje, der kører udendørs eller gennem en uopvarmet hal, uanset branche.

Filtrering og tørring er de to primære metoder til behandling af trykluft. Hver metode retter sig mod forskellige typer forurenende stoffer, og de to anvendes typisk sammen i rækkefølge inden for et behandlingssystem.

Trykluftfiltre fjerner faste partikler, olieaerosoler og vandaerosoler fra luftstrømmen. Olie og vand i aerosolform håndteres af koalescensfiltre, hvor væskedråber smelter sammen, bliver tungere og synker til bunden af filterhuset. Partikelfiltre opsamler faste partikler, herunder støv og rørskala. For olie i dampform kræves et aktivt kulfilter, da standard koalescensfiltre ikke kan fjerne forurening i dampfase. Al filtrering medfører et trykfald, så filtre bør dimensioneres korrekt efter systemets flowhastighed og udskiftes efter planen for at opretholde effektiviteten.

Tryklufttørrere fjerner fugt ved at sænke luftstrømmens trykdugpunkt. Køletørrere anvendes, når et trykdugpunkt omkring +3°C er tilstrækkeligt, hvilket dækker de fleste generelle industrielle anvendelser. Hvor lavere fugtniveauer kræves, opnår tørremiddeltørrere trykdugpunkter ned til -40°C eller -70°C og opfylder dermed de strengere fugtklasser defineret af ISO 8573-1.

PDP er den temperatur, hvor vanddamp i trykluft begynder at kondensere ved driftstryk. Det er ikke det samme som det atmosfæriske dugpunkt: kompression koncentrerer den vanddamp, som luften indeholder, så dugpunktet ved 7 bar(g) er væsentligt højere end for den samme luft ved atmosfærisk tryk. Enhver tørrespecifikation, ISO 8573-1 vandklasse eller system sammenligning skal referere til PDP ved det faktiske linjetryk, ellers er tallene ikke sammenlignelige.

Kondensation opstår, når en hvilken som helst overflade i systemet falder under luftens trykdugpunkt, som passerer gennem den. Selve luften behøver ikke at køle ned. Et koldt rørafsnit, en uopvarmet lagerhal, en udendørs løbegård eller en ventilkrop i et køligt område er tilstrækkeligt. Resultatet er korrosion i distributionsnetværket, skader på værktøj og instrumentering, produktforurening og, under 0°C, isdannelse, der blokerer ventiler og styreledninger.

Indstil trykkets dugpunkt mindst 10°C under den laveste temperatur, som nogen del af systemet vil opleve, inklusive sæsonmæssige minimumstemperaturer og uopvarmede sektioner. Ikke den gennemsnitlige omgivelsestemperatur i kompressorrummet. Dette tal, sammenholdt med ISO 8573-1 vandklasserne, bestemmer tørrer typen.
 

PDP bør overvåges, ikke antages. En dugpunktssensor ved tørreudløbet er den tidligste indikator på, at et tørremiddeltørrerlag er ved at blive mættet, eller at en køletørrer mister kapacitet, normalt længe før fugt bliver synlig nedstrøms.

Installation af det rette behandlingsudstyr er det første skridt. Men det er lige så vigtigt at verificere, at dit system faktisk leverer den krævede luftkvalitet på anvendelsesstedet. Behandlingsudstyr kan forringes over tid, og forurenende stoffer kan tilføres nedstrøms gennem ældende rørledninger, kondensatophobning eller filtergennemslag.

Tryklufttest måler tre nøgleparametre: partikelkoncentration (mg/m³ eller partikelantal pr. m³), trykkondenspunkt (°C) og total olieindhold (mg/m³). Prøvetagning udføres ved brugspunktet frem for ved kompressorudløbet for at fange den reelle luftkvalitet, der når din proces eller dit produkt.

Testfrekvens afhænger af anvendelsestype kritikalitet. Regulerede industrier som farmaceutisk og levnedsmiddelindustrien kræver typisk periodisk testning som en del af formelle overholdelsesprogrammer, mens generelle industrielle brugere kan teste efter systemændringer eller vedligeholdelse.

Vores specialister kan hjælpe dig med at identificere den rette ISO 8573-1 klasse til din anvendelse og anbefale en passende kombination af behandlingsudstyr til dit system.