Výběr odlučovačů vody vs. standardní koalescenční filtry

Váš systém stlačeného vzduchu vytváří rez v navazujících ocelových trubkách, cívky elektromagnetických ventilů korodují do šesti měsíců od instalace, vaše lakovací kabina produkuje vady rybího oka způsobené kontaminací vodou nebo vaše ISO 8573¹ audit kvality ovzduší nevyhovuje třídě 4 podle obsahu kapalné vody - a máte nainstalovaný filtr. Filtr je funkční. Zachycuje to, k čemu je určen. Problém spočívá v tom, že jste nainstalovali koalescenční filtr tam, kam patří odlučovač vody, nebo odlučovač vody tam, kde je vyžadován koalescenční filtr, a znečištění, které váš proces nemůže tolerovat, prochází přímo komponentem, který nikdy nebyl navržen k jeho zastavení. Dva typy filtrů, dva různé odlučovací mechanismy, dva různé cíle znečištění - a instalace nesprávného z nich vás stojí stejně, jako kdybyste pro třídu znečištění, kterou váš proces skutečně vytváří, neinstalovali vůbec nic. 🔧

Odlučovače vody jsou správným prvostupňovým prvkem pro odstraňování volné kapalné vody - kapiček a kapek volné vody, které se dostávají do systému stlačeného vzduchu z dochlazovače kompresoru nebo z nádrže sběrače - pomocí odstředivá a setrvačná separace² který nevyžaduje žádný filtrační prvek a nevytváří tlakový rozdíl. Koalescenční filtry jsou správným druhostupňovým čisticím prvkem pro odstraňování jemných vodních aerosolů, olejových aerosolů a submikronových kapiček kapaliny, které procházejí odlučovačem vody - používají vláknitý koalescenční prvek, který zachycuje a slučuje jemné kapičky do odtékající kapaliny, a to za cenu poklesu diferenčního tlaku, který se zvyšuje se zatížením prvku.

Například Hiroshi, inženýr systémů stlačeného vzduchu v montážním závodě elektroniky v japonské Nagoji. Jeho linka na pájení vlnou se potýkala s kontaminací tavidlem z kapiček vody v přívodu dusíku - přívodu, který procházel koalescenčním filtrem, ale bez odlučovače vody před ním. Během letní výroby jeho dochlazovač kompresoru dodával vzduch o relativní vlhkosti 95%, čímž vznikaly kapalné kapalné vodní kapky, které zahlcovaly koalescenční filtrační prvek, během několika hodin jej nasytily a umožnily průchod sypké vody po proudu. Přidáním odlučovače vody před koalescenční filtr - součásti, která stála méně než jeden náhradní koalescenční prvek - se odstranilo nasycení prvku, prodloužila se životnost koalescenčního prvku z 6 týdnů na 14 měsíců a zcela se ukončila kontaminace vodou za filtrem. 🔧

Obsah

• Jaké jsou základní rozdíly v mechanismu odlučování mezi odlučovači vody a koalescenčními filtry?
• Kdy je odlučovač vody správnou specifikací pro váš systém úpravy stlačeného vzduchu?
• Které aplikace vyžadují koalescenční filtry pro spolehlivou kvalitu vzduchu?
• Jak se odlučovače vody a koalescenční filtry liší v účinnosti odlučování, tlakové ztrátě a celkových nákladech?

Jaké jsou základní rozdíly v mechanismu odlučování mezi odlučovači vody a koalescenčními filtry?

Oddělovací mechanismus není technický detail - je to základní důvod, proč tyto dvě součásti nejsou zaměnitelné a proč instalace jedné z nich na místo druhé vede k předvídatelnému a kvantifikovatelnému selhání. 🤔

Odlučovače vody využívají odstředivou a setrvačnou separaci - otáčením proudu vzduchu jsou kapky kapaliny odstředivou silou vymršťovány ven, kde se shromažďují na stěně mísy a gravitačně odtékají. Tento mechanismus je vysoce účinný pro kapky kapalné vody ve velkém objemu nad přibližně 5 až 10 mikronů, vytváří zanedbatelnou tlakovou ztrátu, nevyžaduje žádný filtrační prvek a nemůže být nasycen nebo přetížen vysokým obsahem kapalné vody. Koalescenční filtry používají vláknitá hloubková filtrace³ - průchod proudu vzduchu přes matrici z jemných vláken, kde se submikronové kapičky zachycují impakcí, intercepcí a difuzí a poté se spojují (koaleskují) do větších kapiček, které odtékají do mísy. Tento mechanismus zachycuje aerosoly a jemné kapičky, které odstředivá separace nedokáže odstranit, ale vyžaduje čistý filtrační prvek, vytváří rostoucí diferenční tlak při zatížení prvku a může být zahlcen a obcházen kapalnými vodními tříštěmi, které by odstředivá separace odstranila.

Srovnání separačních mechanismů

Rozložení velikosti kontaminace - proč jsou potřeba obě složky

Kontaminace stlačeného vzduchu se vyskytuje v širokém rozsahu velikostí částic a kapiček, který žádný separační mechanismus zcela nepokrývá:

⚠️ Poznámka k návrhu kritického systému: Odlučovač vody ani koalescenční filtr neodstraňují vodní páru - plynnou vlhkost rozpuštěnou ve stlačeném vzduchu. Odstranění vodní páry vyžaduje chladicí sušičku (na +3 °C). tlakový rosný bod⁴) nebo vysoušeč (na -40 °C až -70 °C tlakového rosného bodu). Odlučovače vody a koalescenční filtry odstraňují pouze kapalnou vodu, která již zkondenzovala - jsou následnou součástí problému kondenzace, nikoli jeho řešením.

Ve společnosti Bepto dodáváme sestavy misek odlučovačů vody, koalescenční filtrační prvky, vypouštěcí mechanismy a kompletní sady pro přestavbu filtrů pro všechny hlavní značky úpraven stlačeného vzduchu - u každého výrobku je potvrzena účinnost separace, mikronová třída prvku a průtoková kapacita. 💰

Kdy je odlučovač vody správnou specifikací pro váš systém úpravy stlačeného vzduchu?

Odlučovače vody jsou správnou a nezbytnou součástí prvního stupně v každém systému úpravy stlačeného vzduchu, kde je v proudu vzduchu přítomna kapalná voda - což je stav prakticky každého průmyslového systému stlačeného vzduchu, který pracuje bez chladicí sušičky v místě použití. ✅

Odlučovače vody jsou správnou specifikací jako první stupeň úpravy za kompresorovým sběračem nebo dochlazovačem v každém systému, kde teplota stlačeného vzduchu klesne pod rosný bod před dosažením místa použití - vytváří se kondenzovaná kapalná voda, kterou je třeba odstranit dříve, než se dostane k následným koalescenčním filtračním elementům, filtračním miskám FRL, pneumatickým ventilům a pohonům. Jsou také správnou specifikací jako jediná filtrační součást v aplikacích, kde postačuje odstranění objemové vody a není požadováno odstranění aerosolů.

Ideální aplikace pro odlučovače vody

• 🏭 Prvostupňové čištění za kompresorovým přijímačem - odstranění vody z velkého množství před distribucí
• 💨 Ochrana hlavního vedení stlačeného vzduchu - před jednotkami FRL v přívodním potrubí stroje
• 🔧 Pneumatický přívod nářadí - hromadné odstraňování vody pro rázové nářadí a brusky
• 🌊 Prostředí s vysokou vlhkostí - tropické podnebí, pobřežní zařízení, letní provoz
• ⚙️ Před koalescenčními filtry - ochrana koalescenčních elementů před nasycením
• 🚛 Mobilní a vozidlové vzduchové systémy - tam, kde dochází k rychlému hromadění kondenzátu.
• 🏗️ Konstrukce a venkovní pneumatika - vysoké zatížení kondenzátem, primární problém s velkoobjemovou vodou

Výběr odlučovače vody podle podmínek použití

Účinnost odstředivé separace - Fyzika

Odstředivá separační síla působící na kapku vody v rotujícím proudu vzduchu:

$F_{odstředivé} = \frac{m_d \times v_{tangenciální}^2}{r}$

Kde:

• $m_d$ = hmotnost kapky (kg)
• $v_{tangenciální}$ = tangenciální rychlost vzduchu (m/s)
• $r$= poloměr oddělení (m)

Protože hmotnost kapek se měří s $d^3$ (průměr v krychli), účinnost odstředivé separace u malých kapiček prudce klesá:

Právě proto nemohou odlučovače vody nahradit koalescenční filtry pro odstraňování aerosolů - a proto musí být koalescenční filtry chráněny před velkou vodou předřazenými odlučovači vody.

Dimenzování odvodnění odlučovače vody - vysoké zatížení kondenzátem

V podmínkách s vysokou vlhkostí může být míra hromadění kondenzátu značná:

$\dot{V}{kondenzát} = Q{vzduch} \krát \rho_{vzduch} \časy (x_{vstup} - x_{sat,line})$

Kde:

• $Q_{air}$ = objemový průtok při tlaku v potrubí (m³/min)
• $\rho_{air}$ = hustota vzduchu při tlaku v potrubí (kg/m³)
• $x_{vstup}$ = měrná vlhkost na vstupu (kg vody/kg suchého vzduchu)
• $x_{sat,line}$ = vlhkost nasycení při teplotě a tlaku v potrubí (kg/kg)

Praktická míra kondenzace při vysoké vlhkosti:

Při rychlosti 280 ml/h se standardní filtrační nádoba FRL (kapacita 50-100 ml kondenzátu) přeplní za 10-20 minut - přesně takový stav, který zahltil koalescenční filtr Hiroshiho v Nagoji, a stav, kvůli němuž je správně dimenzovaný odlučovač vody s poloautomatickým vypouštěním nezbytný. 💡

Které aplikace vyžadují koalescenční filtry pro spolehlivou kvalitu vzduchu?

Koalescenční filtry se zabývají třídou znečištění, kterou vodní odlučovače nemohou postihnout - submikronovými aerosoly vody a oleje, které zůstávají suspendovány v proudu vzduchu po dokončení odstředivého odlučování a které způsobují specifické následné poruchy spojené se znečištěním olejem: vady nátěru, znečištění přístrojů, kontaminaci potravin a léčiv a korozi způsobenou emulzemi oleje a vody. 🎯

Koalescenční filtry jsou nutné pro všechny aplikace, kde je třeba kontrolovat obsah olejových aerosolů na definovanou třídu ISO 8573, kde je třeba odstranit submikronové vodní aerosoly, aby se zabránilo kontaminaci navazujících přístrojů nebo procesů, kde platí normy kvality dýchacího vzduchu a kde je jakýkoli navazující proces citlivý na kontaminaci olejem v koncentracích nižších než 1 mg/m3 - což je mezní hodnota, kterou odstředivé odlučování nedokáže dosáhnout.

Aplikace vyžadující koalescenční filtry

Třídy koalescenčních filtračních elementů - dosažitelné třídy podle normy ISO 8573

Koalescenční filtr - způsob poruchy nasycení elementu

Když se voda ve velkém množství dostane ke koalescenčnímu filtračnímu prvku bez předchozí separace vody:

Fáze 1 - zatížení prvku (0-2 hodiny při vysokém zatížení vodou):

• Kapky vody vstupují do matrice vlákna
• Vlákna se nasytí kapalnou vodou
• Narušená koalescenční funkce - kapky nemohou odtékat dostatečně rychle

Fáze 2 - diferenční tlaková špička:
$\Delta P_{saturovaný} = \Delta P_{čistý} \krát \levá(\frac{\mu_{voda}}{\mu_{vzduch}}pravá) \krát S_f$

Kde: $S_f$ je faktor nasycení - diferenční tlak se zvyšuje 3-8× nad hodnotu čistého prvku.

Fáze 3 - Obtok a opětovné zapojení:

• Diferenční tlak překračuje konstrukční mez prvku
• Kapalná voda opětovně nasávaná do proudu vzduchu za proudem
• Hromadný průtok vody - horší než bez filtru

Přesně takový je postup selhání Hiroshiho v Nagoji - a zcela se mu zabrání instalací odlučovače vody před koalescenčním prvkem, který odstraní velkoobjemovou vodu předtím, než se dostane ke koalescenčnímu prvku.

Požadavky na instalaci koalescenčního filtru

Dvoustupňový léčebný vlak - správná architektura systému

💡 Zásada návrhu systému: Odlučovač vody je vždy na prvním místě - chrání každou navazující součást. Koalescenční filtr vždy za odlučovačem vody - řeší to, co odstředivá separace nedokáže. Pořadí není zaměnitelné.

Jak se odlučovače vody a koalescenční filtry liší v účinnosti odlučování, tlakové ztrátě a celkových nákladech?

Výběr komponentů ovlivňuje kvalitu vzduchu po proudu, životnost prvků, tlakové ztráty v systému, náklady na energii a celkové náklady na události spojené s kontaminací - nejen pořizovací cenu filtrační jednotky. 💸

Odlučovače vody mají nižší jednotkové náklady, nulové náklady na výměnu prvků, zanedbatelnou tlakovou ztrátu a neomezenou kapacitu pro objemnou kapalnou vodu - nemohou však dosáhnout třídy 1-3 podle normy ISO 8573, pokud jde o obsah oleje nebo aerosolů. Koalescenční filtry dosahují obsahu oleje třídy 1-2 podle normy ISO 8573, odstraňují submikronové aerosoly a chrání citlivé procesy - vyžadují však výměnu prvků, vytvářejí rostoucí diferenční tlak při zatížení prvků a při vystavení objemné kapalné vodě bez předchozího odlučování katastrofálně selhávají.

Srovnání účinnosti separace, tlakové ztráty a nákladů

ISO 8573-1 Třídy kvality ovzduší - čeho jednotlivé složky dosahují

Celkové náklady na vlastnictví - tříleté srovnání

Scénář 1: Výrobní prostředí s vysokou vlhkostí (pouze koalescenční filtr - nesprávný)

Scénář 2: Pneumatický přívod nářadí (pouze koalescenční filtr - není nutný)

Ve společnosti Bepto dodáváme sestavy odlučovačů vody, poloautomatické vypouštěcí mechanismy, koalescenční filtrační prvky ve všech stupních účinnosti (1 μm, 0,1 μm, 0,01 μm) a filtrační prvky s aktivním uhlím pro všechny hlavní značky úpraven stlačeného vzduchu - s průtokovou kapacitou, dosažitelnou třídou ISO 8573 a intervalem výměny prvků potvrzeným pro konkrétní podmínky použití. ⚡

Závěr

Instalujte odlučovač vody jako první stupeň v každém systému úpravy stlačeného vzduchu, kde je přítomna kapalná voda ve velkém množství, což je každý systém bez chladicí sušičky v místě použití, a instalujte koalescenční filtry za odlučovačem vody pouze tam, kde je v navazujícím procesu vyžadováno odstranění olejových aerosolů, odstranění vodních aerosolů o velikosti pod mikrony nebo splnění požadavků normy ISO 8573 na obsah oleje třídy 1-4. Nikdy neinstalujte koalescenční filtr bez předřazeného odlučovače vody v prostředí s vysokou vlhkostí nebo vysokým obsahem kondenzátu - prvek se nasytí, obejde a bude dodávat kontaminovaný vzduch s vyšším diferenčním tlakem než nefiltrovaný přívod. Obě součásti řeší různé rozsahy velikosti znečištění různými mechanismy a obě jsou nutné ve správném pořadí pro kompletní úpravu stlačeného vzduchu. Určete pořadí, ověřte typ odvodnění, sledujte diferenční tlak koalescenčního prvku a kvalita vašeho stlačeného vzduchu bude konzistentní, vyhovující a chránící každou navazující součást vašeho systému. 💪

Časté dotazy k výběru odlučovačů vody a standardních koalescenčních filtrů