Zanim nie wprowadzono certyfikatów „bezolejowych”, istniało wiele mitów. Najczęściej spotykany mówił, że sprężarki smarowane olejem połączone z filtrami są „technicznie bezolejowe”. A jakość powietrza w sprężarkach z wtryskiem oleju może dzięki temu filtrowi być lepsza niż w przypadku sprężarek bezolejowych. Filtry mogą zmniejszyć ilość cząstek oleju, ale nie zmniejszają ryzyka zanieczyszczenia olejem. Wypożyczenie tymczasowych rozwiązań w oparciu o nieprawidłowe informacje może spowodować przypadkowe uszkodzenie wrażliwych instalacji, produktów i środowiska.
Sprężarki bezolejowe a sprężarki powietrza z wtryskiem oleju
Czystość powietrza ma kluczowe znaczenie w wielu zastosowaniach, w których nawet najdrobniejsza kropla oleju lub powietrze zanieczyszczone olejem może spowodować zepsucie produktu, wycofanie produktu z rynku lub uszkodzenie sprzętu produkcyjnego, a nawet szkody dla środowiska. Konkretne zastosowanie pozwoli określić, który typ sprężarki powietrza będzie optymalny dla danego zakładu, a eksperci firmy Atlas Copco Rental pomogą w realizacji tego procesu.
Bezolejowe sprężarki powietrza nie są „lepsze” niż sprężarki smarowane olejem. Wybór sprężarki zależy od wymagań danego zastosowania oraz docelowej jakości powietrza. W przypadkach, gdy zagrożenie i konsekwencje zanieczyszczenia olejem są zbyt wysokie, posiadanie bezolejowej sprężarki powietrza jest koniecznością. Dotyczy to np. procedur medycznych, przetwórstwa żywności i zastosowań kurtyny bąbelkowej. Jeśli konsekwencje zanieczyszczenia olejem nie są tak poważne, np. w ogólnej produkcji i warsztatach przemysłowych, stosowane są sprężarki powietrza z wtryskiem oleju.
Słowa, które mają znaczenie.
Po pierwsze, poświęćmy chwilę, aby zająć się powyższym słownictwem. Określenie „bezolejowe” jest używane do opisu sprężarek, które nie wymagają smarowania w komorze sprężania. Chociaż opisuje to typ sprężarki, określenia Klasa 0 i „technicznie bezolejowe” wyrażają, jak czyste jest powietrze po sprężaniu. Chociaż mają one bliskie znaczenia, istnieje kilka istotnych różnic.
- Sprężarki bezolejowe klasy 0 mogą zagwarantować powietrze w 100% pozbawione oleju. Choć mogą one mieć wyższą cenę początkową, są one znacznie bezpieczniejsze w zastosowaniach wrażliwych i są najczystszym wyborem, ponieważ żadne zanieczyszczenia nie docierają do produktu końcowego.
- Sprężarki „technicznie bezolejowe” mają duże szanse na zanieczyszczenie, ponieważ są to sprężarki smarowane, w których zastosowano filtry do usuwania oleju. W przeciwieństwie do bezolejowych sprężarek klasy 0, sprężarki powietrza „technicznie bezolejowe” zaliczane są do klasy 1.
Certyfikacja. Kto i dlaczego.
Międzynarodowa Organizacja ds. Normalizacji (ISO) określa światowe normy dla celów własnych, przemysłowych i handlowych. Sprężone powietrze ma własny zestaw norm ISO. W zależności od maksymalnej czystości powietrza (określonej przez liczbę cząstek na metr sześcienny w funkcji wielkości cząstek), sprężarki można sklasyfikować według klas ISO w zakresie 0–5.
Pierwotna wersja norm czystości sprężonego powietrza ISO (1991) była „stworzona przez i dla” producentów filtrów. Norma określała pięć klas stężenia oleju, z których najlepsze było oznaczone klasą 1. Klasa 1 określa stężenie oleju 0,01 mg/m3 przy ciśnieniu 1 bar(a) i temperaturze 20°C, a zgodność z tymi kryteriami jest niekiedy określana jako „rozwiązanie technicznie bezolejowe”.
Jednak normy te zostały zmienione w 2001 roku i zaktualizowane w 2010 roku. Obecna norma określa limity całkowitej zawartości oleju (aerozol, ciecz i opary), a do pomiaru oparów oleju wprowadzono oddzielną normę. Dodano nową klasę (klasa 0) na potrzeby bardziej rygorystycznych wymagań jakościowych. Firma Atlas Copco otrzymała certyfikat ISO 8573-1 KLASY 0 (2010), a także certyfikat ISO 22000 dla zakładu produkcji bezolejowej w Antwerpii w Belgii.
Jak działają bezolejowe sprężarki powietrza?
Działanie sprężarek powietrza opiera się na bardzo prostej zasadzie: gdy powietrze jest sprężane, jego objętość zmniejsza się, a ciśnienie wzrasta. Sprężarki powietrza bezolejowe i sprężarki z wtryskiem oleju działają w ten sam sposób. Sprężanie powietrza jest procesem dwustopniowym, w którym ciśnienie powietrza wzrasta, gdy jego objętość spada. Istnieją jednak różne technologie bezolejowych sprężarek powietrza, które działają na różne sposoby:
- Bezolejowa sprężarka śrubowa: zewnętrzne koła zębate synchronizują położenie obracających się przeciwsobnie elementów śrubowych, a ponieważ wirniki nie stykają się i nie powodują tarcia, nie jest wymagane smarowanie w komorze sprężania. W rezultacie sprężone powietrze jest pozbawione oleju. Precyzyjna konstrukcja obudowy minimalizuje wyciek (spadek) ciśnienia od strony ciśnieniowej do wlotu. A ponieważ wewnętrzny współczynnik ciśnienia jest ograniczony różnicami temperatury powietrza między przyłączami wlotowymi i wylotowymi, bezolejowe sprężarki śrubowe są często budowane z użyciem kilku stopni i chłodzenia międzystopniowego, aby zmaksymalizować osiągalne ciśnienie. Przekładnia napędzająca mechanizm zawiera środki smarne; określenie „bezolejowe” dotyczy samej komory sprężania, a dostarczane powietrze jest wolne od obcych zanieczyszczeń poza tymi, które znajdują się w powietrzu przepływającym przez wlot.
- Bezolejowa sprężarka tłokowa: konwencjonalna sprężarka tłokowa jest wyposażona w wał korbowy, korbowód z tłokiem, cylinder i głowicę zaworów. W górnej części cylindra znajduje się głowica zaworów z zaworami wlotowymi i wylotowymi. Zawory to po prostu cienkie metalowe klapki, jedna pod płytą zaworową, a druga nad nią. Gdy tłok przesuwa się w dół, ponad nim powstaje podciśnienie. Dzięki temu powietrze zewnętrzne pod ciśnieniem atmosferycznym otwiera zawór wlotowy i wypełnia obszar nad tłokiem. Gdy tłok przesuwa się w górę, powietrze nad nim jest sprężane, utrzymuje zawór wlotowy w położeniu zamkniętym i popycha zawór wylotowy w położenie otwarcia. Powietrze jest doprowadzane z przyłącza wylotowego do zbiornika. Podczas każdego suwu do zbiornika dostaje się więcej powietrza, a ciśnienie wzrasta. Bezolejowa sprężarka tłokowa nie wtryskuje oleju do komory sprężania, ale ma pierścienie pokryte teflonem.
- Bezolejowa sprężarka spiralna: pojedynczy wirnik spiralny obraca się w stosunku do podobnej stałej spirali, a w związku z tym, że spirale poruszają się względem siebie, zatrzymujący powietrze obszar między nimi staje się stopniowo coraz mniejszy. Ten spadek objętości wymusza zwiększenie ciśnienia o stałą objętość zasysanego powietrza.
Jakie są zalety powietrza bezolejowego?
Technologia powietrza bezolejowego pomaga wyeliminować konieczność zakupu i wymiany filtrów, ponieważ nie ma tu potrzeby filtrowania jakiegokolwiek oleju. Pozwala to obniżyć koszt uzdatniania kondensatu oleju i zmniejszyć straty energii spowodowane spadkiem ciśnienia w filtrze. Zastosowanie powietrza bezolejowego pomaga także chronić środowisko i zapewnia lepszą zgodność z międzynarodowymi przepisami. Wycieki i zużycie energii są zminimalizowane, a konieczność uzdatniania kondensatu (oraz jego zbierania/usuwania) jest wyeliminowana.
Co więcej, nie występuje tu ryzyko skażenia produktu końcowego lub procesu olejem, nie ma więc ryzyka utraty reputacji ani negatywnego wpływu na wyniki finansowe. Chociaż nasze wyposażenie jest tymczasowym wsparciem Twojej instalacji, możesz oczekiwać najwyższej jakości i gwarancji braku oleju w powietrzu, którego używasz.
Główne branże dla powietrza bezolejowego
Branże i zastosowania krytyczne wykorzystujące powietrze bezolejowe:
- Przemysł motoryzacyjny: wysoka jakość lakierowania, płynny przebieg procesów, lepsza ochrona zdrowia
- Przemysł spożywczy: zdrowe i smaczniejsze produkty końcowe wysokiej jakości
- Przemysł chemiczny: wyższa czystość produktu, lepszy przebieg procesów, mniej odpadów, wyższy poziom bezpieczeństwa
- Przemysł elektroniczny: nieprzerwana praca układów sterowania i utrzymywanie najwyższej czystości mają kluczowe znaczenie dla wysokiej jakości produktów
- Przemysł medyczny i opieka zdrowotna: stuprocentowa niezawodność każdego środowiska medycznego, w tym szpitali, gabinetów stomatologicznych, lecznic weterynaryjnych lub innych środowisk klinicznych
- Przemysł naftowy i gazowy: bezproblemowa praca układów sterowania i płynny przebieg procesów, wyższy poziom bezpieczeństwa i wyższa jakość produktu końcowego
- Przemysł tekstylny: wydajniejsza produkcja, niższe koszty napraw i konserwacji, wyższa jakość tkanin, mniej odpadów
- Przemysł farmaceutyczny: czyste produkty, mniejsze ryzyko zanieczyszczenia, wydajniejsze procesy, mniej odpadów
- Oczyszczanie ścieków: do każdego zastosowania w oczyszczalniach ścieków przemysłowych lub komunalnych
Często zadawane pytania
Oto kilka często padających pytań, które pomogą Ci dokonać wyboru rozwiązania bezolejowego.
Co to są testy TÜV wymagane do uzyskania certyfikatu ISO 8573-1 CLASS 0?
Część 2 testu dotyczy pomiaru zawartości mgły i cieczy. Badanie jest wykonywane przy użyciu metody częściowego przepływu (B2) lub pełnego przepływu (B1) (patrz poniżej). Część 5 testu dotyczy tylko pomiaru zawartości pary. Obie części są niezbędne do uzyskania certyfikatu ISO 8573 CLASS 0. Oznacza to, że wszystkie trzy formy zanieczyszczeń olejowych — mgła, para i ciecz — należy poddać pomiarom.
Jaka jest zasadnicza różnica pomiędzy metodą badania częściowego przepływu (B2) i pełnego przepływu (B1)?
Obie metody są dopuszczone do pomiaru zawartości mgły i cieczy zgodnie z normą ISO 8573-1, Część 2. Metoda B2 skupia się tylko na środkowej części przepływu powietrza. Rejestrowane są tutaj mgły olejowe, ale nie jest wykrywany olej, który przywiera do ściany przewodu (przepływ przy ścianie). Większość producentów sprężarek powietrza nadal preferuje mniej rygorystyczną metodę. Metoda B1 bada całkowity przepływ powietrza pod kątem mgły i przepływu przy ścianie. Ta wszechstronna metoda badania jest stosowana w firmie Atlas Copco w odniesieniu do bezolejowych sprężarek powietrza. Na jej podstawie nie stwierdzono występowania żadnych śladów oleju w strumieniu powietrza wyjściowego.
Czy sprężarki z wtryskiem oleju i wymiennymi filtrami oleju dostarczają powietrze wolne od oleju?
Rozwiązanie to jest często określane jako „powietrze technicznie bezolejowe”. Jednak nawet w optymalnych warunkach i przy kilku etapach usuwania oleju jakość powietrza w odniesieniu do zawartości oleju jest podejrzana.
Aby uzyskać choćby ledwo akceptowalną jakość powietrza w sprężarkach z wtryskiem oleju, konieczne jest zastosowanie urządzeń chłodzących powietrze i kilku etapów usuwania oleju z wieloma podzespołami. Awaria któregokolwiek z tych elementów lub nieodpowiednia konserwacja mogą spowodować zanieczyszczenie procesu olejem.
W przypadku sprężarek z wtryskiem oleju zawsze istnieje ryzyko zanieczyszczenia, które może mieć poważne konsekwencje dla firmy.
Jaki jest wpływ temperatury otoczenia?
Jednym z aspektów wpływających na wydajność i czystość układów powietrza jest temperatura. W przypadku stosowania sprężarek z wtryskiem oleju i filtrami do usuwania oleju przenoszenie oleju przez medium filtrujące wzrasta wykładniczo w zależności od temperatury na wlocie modułu filtracji.
Jeśli temperatura otoczenia w pomieszczeniu sprężarek wzrośnie do 30°C, temperatura na wylocie sprężarki może wynosić 40°C, a przenoszenie oleju wyniesie 20-krotność określonej wartości. Takie temperatury nie są nietypowe nawet w krajach o chłodniejszym klimacie, gdzie temperatura w pomieszczeniu sprężarek jest znacznie wyższa niż temperatura na zewnątrz.
Temperatury powodują również wzrost zawartości oparów w powietrzu, z których część może przenikać do produktu końcowego. Ponadto wysokie temperatury skracają żywotność filtrów z węglem aktywnym. Wzrost temperatury z 20°C do 40°C może skrócić żywotność filtra nawet o 90%. Co gorsza, filtr z węglem aktywnym nie ostrzega użytkownika o nasyceniu. Umożliwia po prostu przenikanie oleju do procesów. W przypadku sprężarek bezolejowych firmy Atlas Copco jakość powietrza jest niezależna od temperatury.
Co z zanieczyszczeniem olejem powietrza otoczenia?
Otoczenie zawiera śladową obecność oleju pochodzącego z pojazdów silnikowych i źródeł przemysłowych. Zawartość oleju w sprężonym powietrzu na obszarach zanieczyszczonych zwykle nie przekracza 0,003 mg/m3. Zostało to potwierdzone na podstawie badań TÜV przeprowadzonych w pobliżu fabryki z uciążliwą obróbką skrawaniem (m.in. toczenie, frezowanie, szlifowanie, wiercenie). W pobliżu zaobserwowano uciążliwy ruch uliczny i spalarnię śmieci. Olej zasysany przez sprężarkę bezolejową o wyjątkowo niskim poziomie oleju atmosferycznego jest niemal całkowicie usuwany przez kondensat w chłodnicy międzystopniowej i chłodnicy końcowej, dlatego powietrze doprowadzane do procesu jest czyste i pozbawione oleju.