圧縮空気の品質はどのように改善できるのでしょうか?

製品の欠陥、空気圧バルブの固着、またはドライヤの予期せぬ停止を圧縮空気システムに遡って追跡したことがある場合は、目に見えない汚染がどれほどのコストをもたらす可能性があるかをすでにご存知でしょう。

22+ 年間、海外のお客様向けに圧縮空気機器を扱ってきた中で、空気品質の問題が単一のコンポーネントによって引き起こされることはほとんどないことがわかりました。-多くの場合、問題は、不適切な空気品質目標、不十分な前処理、不適切な乾燥機、不十分なろ過順序、または必要な ISO 8573-1 クラスに基づいて設計されていない分配システムによって始まります。-

コンプレッサーから出た圧縮空気は、自動的に洗浄または乾燥されません。コンプレッサー技術、周囲条件、吸入空気、冷却方法、下流処理によっては、圧縮空気には水、オイルエアロゾルまたは蒸気、固体粒子が含まれる場合があります。これらの汚染物質は、空気圧コンポーネント、生産プロセス、製品の品質、および機器の信頼性に影響を与える可能性があります。

幸いなことに、圧縮空気の品質は体系的に改善できるということです。このガイドでは、汚染の根本原因、ISO 8573-1 規格を使用して測定可能な品質目標を定義する方法、および使用時に信頼性が高く検証可能な空気純度を実現する、ろ過、乾燥、メンテナンス、モニタリングなどの具体的な処理手順 - について説明します。

圧縮空気の品質が悪化する理由: 4 つの根本原因

何がシステムに侵入するかを理解することは、適切な治療法を選択するための前提条件です。圧縮空気中の水分、油汚染、微粒子、パイプラインの汚染はそれぞれ異なる処理技術 - を必要とし、ほとんどの産業システムではこれらすべてが同時に発生します。

湿気と水蒸気最も普遍的な汚染物質です。大気中には常に水蒸気が含まれており、圧縮により水蒸気はより小さな体積に濃縮されます。高温の圧縮空気が下流で冷えると、その蒸気は分配配管全体で凝縮して液体の水になります。 100 psig で動作する一般的な産業用コンプレッサーは、入口湿度と周囲温度に応じて、1 日あたり 10 ガロンを超える液体水を排出できます。その水は、乾燥したきれいな空気を必要とするあらゆる用途において、錆びを引き起こし、微生物の増殖の餌となり、製品の品質を低下させます。

油汚れ2方向から入ります。オイル潤滑式コンプレッサー-は、潤滑プロセスの自然な副産物としてオイル エアロゾルとオイル蒸気を生成します。-よくメンテナンスされたユニットのキャリーオーバー オイルであっても、使用年数と設計に応じて 2 ～ 25 mg/m3 のレベルになります。- 「オイルフリー」のコンプレッサーであっても影響を受けないわけではありません。吸気口から取り込まれる周囲の空気には、近くの交通機関、工業プロセス、またはその他の装置からのオイル蒸気がすでに含まれている可能性があります。油がシステムに入ると、配管の壁を覆い、シールを劣化させ、下流の製品を汚染します。

微粒子これらの発生源は 3 つあります。大気 (粉塵、花粉、工業用エアロゾル)、コンプレッサー自体 (ローター、ベアリング、フィルターからの摩耗粒子)、流通システム (錆、パイプスケール、メンテナンス作業からの破片) です。黒鉄および亜鉛メッキ鋼の配管は特に内部腐食が起こりやすく、上流の処理が正しく機能している場合でも粒子が発生し、継続的に汚染が再導入されます。

パイプラインの汚染これは、システム監査中に最もよく見落とされるソースです。長年確立された流通ネットワークでは、内面に錆、油の堆積物、生物膜の層が蓄積します。-あらゆる圧力上昇、あらゆる速度低下、あらゆるメンテナンスイベントによって、これらの堆積物が取り除かれ、空気流に混入する可能性があります。パイプの材質の選択と定期的な清掃は、処理装置自体と同じくらい重要です。

品質目標を定義する: ISO 8573-1 を読む

処理装置を指定する前に、測定可能な品質目標が必要です。 ISO 8573-1:2010 は、まさにそれを規定する国際規格です。圧縮空気の純度は、3 桁のコード - を使用して分類されます。- 粒子、水、油はそれぞれ 1 桁で、数字が小さいほど純度が高いことを示します。

たとえば、ISO 8573-1:2010 クラス 2.4.1 として記述された仕様は、粒子クラス 2、水分クラス 4、および油クラス 1 を意味します。各桁は独立して評価され、指定されます。

水分クラス (桁 1 ～ 6: 圧力露点、桁 7 ～ 9: 液体水)

⚠️ 一般的な転写エラー: ISO 8573-1 水分クラス 1 ～ 6 は最大圧力露点 (PDP) として表されます。クラス 7 ～ 9 は単位を完全に切り替え、最大液体水濃度として g/m3 で表されます。公開されている表のほとんどは、クラス 7 ～ 9 を露点として誤って報告していますが、実際はそうではありません。

詳しい背景については、圧力露点機器の選択とシステム設計に関連しており、そのリンク先の記事ではメカニズムについて詳しく説明しています。

オイルのクラス

オイルデジットカバー総油量- エアロゾル、液体、蒸気の組み合わせ。凝集フィルターはエアロゾルと液体油を除去しますが、油蒸気は除去できません。石油クラス 1 に達するには、合体濾過に加えて、吸着性の最終段階 (通常は活性炭) が必要です。

クラス 0 の警告:クラス 0 は契約上の仕様であり、標準化された制限ではありません。数値のしきい値を指定せずに「クラス 0」を主張するサプライヤーは、技術的な声明ではなく、マーケティング上の声明を行っていることになります。常に特定の濃度制限と、認定試験所からの第三者試験報告書が必要です。-

パーティクルクラス

粒子クラス 1 ～ 5 については、標準には、ほとんどの公開されている表では省略されている絶対下限が含まれています。5 μm を超える粒子はまったく存在してはなりません。これは、より小さいサイズのバンドに対する規定の濃度制限に関係なく当てはまります。以下の表は、規制されているサイズの範囲を示しています。

の圧縮空気品質の ISO クラスこの記事には、-汚染物質のクラスごとの詳細な内訳と、アプリケーション-とクラスのマッピングが記載されています。-

ステップ 1 - 配水システムに入る前に大量の水を除去する

最初の処理段階では液体の水が処理され、空気が乾燥機やフィルターに到達する前に処理する必要があります。アンアフタークーラー- コンプレッサーの吐出口に取り付けられた熱交換器 - は、高温の圧縮空気を通常の吐出温度である 80 ～ 100 度から周囲温度近くまで冷却します。空気が冷えると、溶けていた水蒸気が凝縮して液滴になります。

A 水分離器(湿分分離器とも呼ばれる) はアフタークーラーに続き、凝縮した液体が下流の配管に入る前に除去します。によると、CAGI 圧縮空気処理ハンドブック、適切なサイズのアフタークーラーとセパレーターの組み合わせにより、乾燥機が使用される前に総水分負荷の 70 ～ 80% を除去できます。

アクション：アフタクーラーの出口温度が周囲温度より 10 度を超えていないことを確認してください。吸気温度が高い場合、または周囲条件が湿気の多い場合、より大きなアフタークーラーの表面積を増やすか、乾燥機の前に補助的なプレクーラーが必要になる場合があります。-

ステップ 2 - 目標露点に合った乾燥技術を選択してください

乾燥機のタイプは、使用時に要求される ISO 8573-1 水分クラスと一致する必要があります。間違った乾燥技術 - を選択すると、指定値を上回るか-下回るか、- - 不必要なエネルギーコストが発生したり、永続的な品質障害が発生したりする可能性があります。

冷凍式エアドライヤー機械式冷凍回路を使用して圧縮空気を約 3 度に冷却し、追加の水分を凝縮させて排出します。 ISO 8573-1 水分クラス 4 ～ 6 (PDP 範囲: +3 度～+10 度) を達成し、約100 scfm あたり 0.6 ～ 0.8 kW定格流量の。パージエアを必要としないため、運用コストが予測可能となり、標準的な産業用途としては比較的低くなります。

デシカント（吸着）乾燥機水蒸気を直接捕捉するには、吸着材の床 -、通常は活性アルミナまたはモレキュラーシーブ - を使用します。 −20 度から−70 度の PDP レベルに達し、ISO 8573-1 の水分クラス 1 から 3 をカバーします。エネルギーコスト構造は、再生方法によって異なります。

• ヒートレス (圧力スイング):処理済み空気の約 15 ～ 18% を再生用のパージ エアとして使用します。外部熱は必要ありませんが、1,000 scfm システムのパージ ペナルティは、規模的には約 150 ～ 180 scfm の容量損失に相当します -。
• 加熱ブロワーの再生:外部熱+外気送風による再生。パージ損失は約 0 ～ 3% に低下し、空気消費量のペナルティが大幅に減少します。エネルギー効率が優先される大規模な設置に適しています。

湿度制御と低エネルギー消費の両方を必要とする用途向け: - 製薬、エレクトロニクス、高湿度環境 -複合乾燥機冷却予備乾燥を乾燥剤ステージと統合すると、スタンドアロンの非加熱乾燥剤ユニットよりもパージ損失が大幅に少なくなり、クラス 2 または 3 の湿気性能を実現できます。{0}}

入口温度、周囲温度、動作圧力の補正係数を含む、乾燥機の選択基準のより詳細な処理については、次のページを参照してください。コンプレッサーに適したエアドライヤーの選び方.

ステップ 3 - 正しい順序でろ過シーケンスを構築する

フィルターとドライヤーは補完的なものであり、互換性はありません。各フィルター タイプは、処理トレインの特定の段階で特定の汚染物質をターゲットにします。フィルターを間違った順序で配置したり、ステージをスキップしたりすると、下流のデバイスが補償できないギャップが生じます。

正しいフィルター シーケンスは次のロジックに従います。

合体プレフィルター-（乾燥機の前）:空気が乾燥機に入る前に、油エアロゾル、微細な液体ミスト、大きな粒子を除去します。乾燥剤ベッドに油が入ると、乾燥剤がコーティングされ、その吸着能力が永久に低下します。適切な定格の合体プレフィルターでドライヤーを保護することは、油で湿った圧縮空気システムでは必須ではありません。-

乾燥微粒子ポストフィルター-（乾燥機後）:CAGI ハンドブックでは、エア ドライヤーの下流、運転中の機器やプロセスの前に微粒子フィルターを設置することを推奨しています。乾燥剤乾燥機は、ベッドが古くなると乾燥剤の細かい粉塵を生成します。このフィルターは、これらの微粒子が空気圧機器、バルブ、工具に到達する前に捕捉します。アプリケーションに必要な粒子クラスに合わせてフィルターをグレードします。

活性炭吸着フィルター（最終研磨段階）：特にオイル クラス 1 (合計オイル 0.01 mg/m3 以下) を達成するために、オイル蒸気の除去が必要な場合にのみ必要です -。上で述べたように、凝集フィルターは液体オイルのエアロゾルを除去しますが、ガス状のオイル蒸気は捕捉しません。活性炭床は気相炭化水素を吸着し、総油含有量をクラス 1 レベルまで下げます。このフィルタは、オイルフリー指定が必要な食品接触、製薬、電子機器の用途では必須です。-

固定カレンダーではなく、フィルター全体の圧力降下に基づいてフィルターエレメントを交換します。軽任務の新しい要素は 12 か月続く場合があります。-重油負荷下では同じエレメントを 4 ～ 6 か月で交換する必要がある場合があります。圧力降下ゲージを監視し、最大許容差圧 - (通常 1.0 ～ 1.5 psid) - を交換トリガーとして設定します。

ステップ 4 - 定義されたスケジュールで治療トレーニングを維持する

治療機器は静かに劣化していきます。凝縮器コイルが汚れた冷凍式乾燥機は、定格出口温度 - よりも 5 ～ 8 度高い圧縮空気を供給している間、正常に動作しているように見える場合があります。これは、アラームをトリガーすることなく、湿気の供給をクラス 4 の制限を大幅に上回るほどです。体系的なメンテナンスがこれを防ぎます。

毎日：レシーバー、ドライヤー、セパレーターの自動ドレン動作を確認してください。排水弁の詰まりは、配水システムへの水の持ち込みの主な原因の 1 つです。自動ドレンが取り付けられていない場合は、レシーバータンクから凝縮水を手動で排出します。

毎週:継手、ホース接続部、ジョイント部の空気漏れがないか点検してください。 1 インチのオリフィスで修復されていない漏れが 100 psi ごとに 25 scfm - を超える可能性があり、シャットダウン中にシステム圧力が低下した場合、各漏れ箇所は汚染物質の侵入のリスクにもなります。

毎月:各フィルターと各ドライヤーの圧力損失を測定します。測定値を記録します。圧力降下の上昇は、要素に負荷がかかっているか、熱交換器の表面が汚れていることを示しています。- を補償するために、より高いシステム圧力での運転を強いられる前に、対処する必要があります。圧力が 2 psi 増えるごとに、約 1% 多くのコンプレッサー エネルギーが必要になります。

毎年：吸着乾燥機の乾燥剤の状態を検査します。乾燥剤の性能は、通常の条件下では 3 ～ 5 年かけて徐々に劣化しますが、上流のろ過が不十分な場合はより早く劣化します。乾燥剤が定格流量で湿気を通過し始める前に、乾燥剤を交換してください。

メンテナンス イベント - のフィルター交換、乾燥機のサービス、またはコンプレッサーの修理後 - は、システムをサービスに戻す前に、下流のサンプリング ポイントで空気の品質を再検証します。

ステップ 5 - コンプレッサーだけでなく、使用時点でも空気の質を監視する

機器のモニタリングにより、治療トレインが動作していることを確認します。空気品質モニタリングにより、空気自体がアプリケーションの仕様を満たしていることが確認されます。これらは異なる測定値であり、両方が必要です。

使用時点または乾燥機の出口で監視する主要なパラメーター:

• 圧力露点:校正された露点センサー (通常は冷却ミラーまたは容量性湿度計) により、乾燥機が指定された PDP で空気を供給していることが確認されます。乾燥機の出口と重要な下流の離陸点で測定します。-これら 2 つの測定値の差により、漏れやメンテナンスが不十分な配管からの湿気の侵入が明らかになります。
• システム全体の圧力損失:コンプレッサーの吐出量と使用時点の圧力との差が上昇している場合は、フィルターの詰まり、乾燥機の故障、または流通ネットワークのボトルネックを示しています。{0}{1}
• 油分濃度：クラス 1 または 2 の油用途の場合、ISO 8573-5 (油エアロゾル用) および ISO 8573-6 (油蒸気用) に準拠した試験方法を使用して油含有量を検証します。食品、飲料、製薬施設では、重要なポイントで四半期ごとにスポットテストを行うのが標準的な方法です。

Canadian Energy Efficiency Reference Guide for Compressed Air では、文書化された空気品質監視プログラムを備えた施設は、通常、機器のメンテナンス記録のみに依存する施設よりも平均して 60 日早く品質の逸脱を検出すると記載しています。

完全な治療トレーニングを順番に行う

ほとんどの産業用途では、適切に設計された処理トレインは、コンプレッサーの吐出から使用時点まで次のシーケンスに従います。

1. アフタークーラー- 吐出空気を冷却し、大量の水分を凝縮します
2. 水分離器- 凝縮した液体水を除去します
3. 合体プレフィルタ-- 乾燥機の前にオイルエアロゾルと残留液体ミストを除去します
4. 冷蔵式または乾燥剤式乾燥機- 必要な PDP まで湿気を減らします (クラス 4 ～ 6: 冷蔵、クラス 1 ～ 3: 乾燥剤)
5. 乾燥微粒子ポストフィルター-- 乾燥剤の微粒子、パイプスケール、残留微粒子を捕捉します
6. 活性炭フィルター（油種1が必要な場合）- 油蒸気を総油分あたり 0.01 mg/m3 以下まで除去します

滅菌フィルター (食品、飲料、または医薬品との接触に必要な場合) - 微生物および細菌エアロゾルを除去します

重要なポイント:使用時の圧縮空気の品質は、乾燥機やフィルターだけではなく、処理トレイン全体の関数です-。残りのステージのパフォーマンスに関係なく、どのステージでもギャップが下流に伝播します。最も要求の厳しいアプリケーション ポイントで必要な ISO 8573-1 クラスに対して完全なトレインを指定します。

乾燥技術、ろ過ステージ、メンテナンスプロトコルの適切な組み合わせの選択は、コンプレッサーの流量、動作圧力、吸気条件、および最終用途で要求される純度クラスによって異なります。これらの変数がどのように相互作用するかを詳しく確認するには -、または現在の治療トレインが正しく指定されていることを検証するには -溶剤処理は、アフタークーラーや精密フィルターから冷凍および乾燥剤乾燥機システムまでの圧縮空気処理ソリューションを提供し、さまざまな産業用途に対応する販売代理店向けの技術ガイダンスを提供します。

次のメンテナンス サイクルまたは調達を決定する前に、専門家に相談してシステムが ISO 8573-1 クラスに準拠していることを確認してください。