Устранение неисправностей в осушителях воздуха с адсорбционным наполнителем: четыре распространенных типа неисправностей и дальнейшие действия

Вода просачивается из трубопроводов, куда она ни в коем случае не должна попадать. Показания точки росы колеблются, в последующем фильтре скапливается красноватый порошок, а осушитель, который раньше удерживал температуру на уровне -40 °F, теперь с трудом удерживает любую температуру. Устранение неисправностей адсорбционных осушителей воздуха начинается с одного принципа: адсорбционный осушитель может терять производительность по нескольким причинам, и несоблюдение точки росы не означает автоматически, что адсорбционный слой нуждается в замене. В этом руководстве рассмотрена вся цепочка: что должен вам осушитель, чем отличаются четыре типа неисправностей и как определить, что лучше — ремонт или заправка. Далее в нем рассказывается, что нужно засыпать обратно в башни и как продлить срок службы следующего слоя.

Основные функции и ожидаемые показатели производительности

Осушитель с адсорбционным наполнителем — это «сменный работник», а не «герой». Две колоны работают поочередно: один слой адсорбента удаляет водяной пар из сжатого воздуха, пока другой проходит регенерацию, и система клапанов каждые несколько минут меняет их роли. Для многих систем приборного воздуха и критически важных промышленных применений обычно указывается точка росы под давлением около -40 °C/-40 °F, однако требуемая точка росы зависит от конкретного применения и условий эксплуатации системы. Согласно стандарту ISO 8573-1 точка росы под давлением ≤ -40 °C соответствует классу воды 2, а ≤ -70 °C — классу воды 1. В полной спецификации сжатого воздуха также должны быть указаны классы загрязнения частицами и маслом.

Эту задачу выполняют две группы конструкций. В традиционных осушителях с безтепловой продувкой часть осушённого сжатого воздуха используется для регенерации неработающего слоя. Поскольку в традиционных системах с фиксированным циклом может применяться относительно постоянный режим продувки, Регенерация с регулированием по точке росы позволяет сократить излишний расход газа для продувки. Сушильные установки с подогревом и продувкой с помощью вентилятора используют для регенерации тепло, что позволяет сократить расходы на воздух для продувки. Это различие имеет значение в дальнейшем, поскольку каждая серия устройств выходит из строя по-своему.

Одно важное уточнение перед началом устранения неисправностей: данное руководство посвящено промышленным и цеховым системам сжатого воздуха, а именно двухбашенным осушителям, питаемым от компрессора. Осушители воздуха для грузовиков и прицепов, осушители пластмассовых смол, а также устройство в вашей прачечной — все они имеют в названии слово «адсорбционный», и у каждого из них своя логика выхода из строя. Если ваша установка относится к этому типу, данное руководство вам не подходит. Если ваше устройство питает пневматические инструменты, приборы или цех, приведенные ниже четыре режима неисправностей послужат вам ориентиром.

Диагностика на месте

Четыре распространенных типа отказов в осушителях с адсорбционным наполнителем

Когда точка росы смещается или внизу потока появляется вода, неисправность может быть в одном из четырёх мест. У каждого из них есть характерные признаки, механизм возникновения и первая проверка. Проверка их по порядку позволяет превратить утверждение «сушилка сломалась» в точный диагноз.

Перегрузка влагой — когда условия на входе выходят за пределы расчетных значений

Характерная особенность: точка росы постепенно повышается в жаркие дни или в моменты пиковых нагрузок на производство и возвращается к нормальному уровню при снижении спроса. Механизм: размеры адсорбционных слоев рассчитаны на определённую нагрузку по влаге, и входящий воздух, более горячий или влажный, чем предусмотрено в проекте, заполняет рабочий слой ещё до переключения. Температура здесь является «тихим» движущим фактором: для насыщенного сжатого воздуха при заданном давлении снижение температуры на входе на 20 °F приводит к примерно двукратному уменьшению содержания влаги. Первая проверка: температура на входе и охлаждение на входе. Загрязнённый доохладитель или неисправный слив охладителя могут быстро перегрузить иначе исправный адсорбционный слой. Устранить неисправность нужно на входе: восстановите охлаждение, почините слив, и «неисправный» адсорбент снова начнёт нормально работать.

Загрязнение маслом — когда адсорбционная способность снижается необратимо

Характерные признаки: точка росы снижается уже через несколько недель после свежей заправки, элемент предварительного фильтра выходит промокшим, а сам осушитель приобретает желто-коричневый оттенок вместо мелового белого. Механизм прост и неумолим: смазка компрессора покрывает поверхность адсорбента, и масляная пленка действует на гранулы осушителя так же, как полиэтиленовая пленка на губку. Поверхность больше не может удерживать воду. Никакая температура регенерации не может исправить ситуацию, поскольку масло — это не вода; прокаливание загрязнённого слоя лишь закрепляет масло ещё глубже. Значительное загрязнение маслом может необратимо снизить адсорбционную способность осушительного материала. Если слой был сильно загрязнён, его замена, как правило, требуется после устранения источника масла и проблемы с фильтрацией на входе.

Первая проверка: вскройте элемент предварительного фильтра. Накопление масла в предварительном фильтре является сигналом о необходимости проверки расположенной выше по потоку системы маслоотделения. Если масло проникло в слой осушителя, проверьте фильтрующий материал на наличие загрязнений, прежде чем принимать решение о необходимости его замены. Устраните унос масла из компрессора и устраните неисправности в системе фильтрации, а затем долейте масло. Именно в таком порядке.

Чрезмерное истирание — когда рабочая поверхность выделяет слишком много пыли

Характерные признаки: периодическое засорение послефильтрующих элементов, скопление пыли осушителя в низких точках, стабильная точка росы при одновременном росте перепада давления. Механизм: гранулы трутся друг о друга и о стенки колонны, и любой слой образует некоторое количество пыли; однако рассыпающийся слой — это тревожный сигнал. В одном из случаев, зафиксированных на объекте, было отмечено сочетание избыточной пыли осушителя и неисправностей, связанных с нагревателем, что наглядно демонстрирует необходимость проверки как состояния наполнителя, так и аппаратной части осушителя. На образование пыли влияют два фактора: качество гранул и нарушение целостности слоя. Качество можно оценить до покупки, поскольку прочность на раздавливание и процент износа указаны в технических характеристиках (подробнее об этом — в разделе о заправке ниже). Нарушение целостности слоя вызвано высокой скоростью потока, ненадёжной опорой сыпучего слоя и постоянными скачками давления. Первая проверка: когда появилась пыль? Если это произошло после недавней заправки, то причиной может быть неправильное обращение с материалом или использование материала несоответствующего качества; если — после неисправности клапана, то причиной, вероятно, является нарушение потока.

Сбои в работе клапанов и регенерации — когда оборудование прерывает цикл

Характерные признаки: одна из башен, похоже, никогда не высыхает, срабатывают сигнализации неисправности переключения, либо выпускной поток при продувке едва заметный. Причина: заклинивший клапан повторного нагнетания, клапан продувки или переключающий клапан приводит к тому, что слой считается «регенерированным» лишь на бумаге, а глушитель продувки, забитый пылью осушителя, может повысить противодавление и снизить эффективность регенерации. Первая проверка: понаблюдайте за полным циклом. Обе колоны должны набирать давление, удерживать его и сбрасывать давление в соответствии с графиком; сравните поведение выхлопных газов при продувке с нормальной схемой работы, указанной производителем. Граничное условие, позволяющее сэкономить деньги: неисправности клапанов и глушителей устраняются с помощью запасных частей, стоимость которых составляет лишь небольшую часть стоимости заполнения осушителем. Бригада, которая по рефлексу заполняет слой заново, когда настоящая неисправность заключается в заклинившем клапане, платит за новый слой и по-прежнему сталкивается со старой проблемой.

Ремонт или заправка? Порядок сортировки

При любом поиске и устранении неисправностей следует придерживаться одного и того же подхода: сначала проверять недорогие и внешние компоненты, а уже потом — дорогостоящие и внутренние. Эффективный порядок действий:

Правило принятия решения в конце цепочки: неисправности клапанов, глушителей и приборов устраняются; перегрузки устраняются на более ранних этапах; пополнение заполнителя, как правило, оправдано, когда он достиг конца срока службы, подвергся необратимому загрязнению или повреждению либо больше не подходит для обеспечения требуемой точки росы. Если обойти эту цепочку, решение о пополнении принимается на основе вибраций, и именно так застрявший клапан в итоге обходится в полный слой свежего осушителя.

Когда замена оправдана, возникает вопрос о сроках. В опубликованных рекомендациях по уважительной причине не приводится единого значения: интервалы замены зависят от конструкции осушителя, химического состава осушителя и условий эксплуатации. В качестве приблизительного ориентира для отрасли некоторые поставщики указывают срок 3–5 лет для чистых, стабильно работающих бесподогревных систем с двумя башнями и 2–4 года для некоторых систем с подогревом или с продувкой с помощью вентилятора. Эти цифры не должны заменять рекомендации производителя оборудования (OEM) или мониторинг, основанный на состоянии оборудования. Динамика изменения точки росы должна быть одним из основных показателей наряду с интервалом технического обслуживания, рекомендованным производителем, и историей условий эксплуатации. Такой подход, основанный на текущем состоянии, имеет одно обязательное условие: датчик точки росы должен быть откалиброван, иначе динамика будет носить чисто условный характер. Проведите калибровку датчика, прежде чем полагаться на его показания при планировании пополнения адсорбента.

Выбор материала

Выбор запасного наполнителя

Когда наступает срок поставки, в заказе на закупку задается вопрос, на который в технических паспортах редко дается ответ: что именно устанавливается в башни? Десикант для осушителей сжатого воздуха — это не один и тот же материал. Выбор, основанный исключительно на цене, не учитывает реальные преимущества каждого типа.

Активированный оксид алюминия широко используется в регенеративных осушителях сжатого воздуха, в частности для общепромышленных целей и в составе слоистых слоев. При высокой относительной влажности он удерживает больше воды, чем молекулярное сито, лучше отталкивает брызги жидкости и обладает устойчивостью к дроблению и измельчению. Например, компания Jalon публикует следующие технические характеристики для своих материалов, предназначенных для осушителей: гранулы размером от 1,0–2,2 мм до 8,0–10,0 мм со статической адсорбцией воды не менее 17% по массе (при относительной влажности 60%, 25 °C), прочность на раздавливание от 25 Н до 280 Н для крупнейших гранул (среднее значение по 25 гранулам), а потери от истирания не превышают 0,3%. Температура регенерации при нагреве для оксида алюминия составляет 180–350 °C.

Молекулярное сито 4A часто выбирают в тех случаях, когда требуется более низкая точка росы под давлением, чем та, на которую рассчитана стандартная засыпка из активированного оксида алюминия. Оно также широко используется в качестве доочистительного слоя в системах, рассчитанных на достижение очень низких значений точки росы (PDP). Его поры размером 4 ангстрема, размер которых строго контролируется, удаляют воду до максимальной степени осушения, что делает его материалом для глубокого слоя в слоях, предназначенных для получения воздуха класса 1. Кроме того, это стандартный выбор для статической дегидратации в закрытых системах. Серийное молекулярное сито 4A, предназначенное для осушителей, обеспечивает статическую адсорбцию воды не менее 22,51 TP3T по массе (при относительной влажности 75%, 25 °C), прочность на раздавливание не менее 40 Н (мелкие гранулы) до 80 Н (крупные), с размерами гранул 1,6–2,5 мм и 3,0–5,0 мм, а также гранулами размером 1/16″ и 1/8″. Краткий обзор остальной части ассортимента: молекулярное сито 13X более подходит для применений, где требуется удаление как воды, так и CO₂; его не следует рассматривать в качестве прямой замены 4A в традиционных осушителях сжатого воздуха. Силикагель по-прежнему остается проверенным осушителем для многих задач осушения, однако в регенеративных осушителях сжатого воздуха часто отдают предпочтение активированному оксиду алюминия из-за его механической прочности и устойчивости к условиям эксплуатации.

Сравнение материалов перед покупкой

Два приёма превращают эту таблицу в рабочую установку. Во-первых, многослойные слои существуют потому, что каждый материал отвечает за определённый участок кривой сушки. Слой оксида алюминия снимает нагрузку, связанную с высокой влажностью, в начале цикла, а слой 4A доводит воздух до глубокой точки росы, защищая дорогостоящее сито от самой загрязнённой части процесса. Во-вторых, перед загрузкой необходимо провести приемочные проверки. Три показателя, которые разрешают любой спор по поводу того, что «ваш материал превратился в порошок», — это прочность на раздавливание, потери при истирании и статическая адсорбция воды; все три должны быть указаны в техническом паспорте, опубликованном поставщиком, и поставляемые бочки должны соответствовать этим показателям. Рассчитайте количество по геометрии слоя: поперечное сечение колонны, умноженное на высоту слоя и на указанную поставщиком насыпную плотность для конкретной загружаемой марки. Используйте вес загрузки, указанный производителем оборудования, или рассчитайте необходимую массу по фактическому объему слоя и насыпной плотности поставщика, с учетом процедуры осаждения/загрузки, указанной производителем. Загружайте гранулы медленно через сито, чтобы избежать образования мостов и дробления при свободном падении.

Поддерживайте жизнь следующей грядки

Новый слой — это инвестиция; вот меры, которые позволяют его защитить. Последовательность действий начинается ещё до сушилки, поскольку главные враги слоя никогда не проходят через колонны: их удаляют — или нет — ещё до того, как воздух поступает в систему.

• Регулируйте подачу. Для насыщенного сжатого воздуха при заданном давлении снижение температуры на входе на 20 °F приводит к примерно двукратному уменьшению содержания влаги. Чистые поверхности послеохладителя и исправные сливные клапаны для конденсата — это оборудование, продлевающее срок службы адсорбера.
• Проведите техническое обслуживание цепочки фильтров. Предварительный фильтр защищает фильтрующий слой от масла и капель воды; последующий фильтр улавливает пыль, выделяемую фильтрующим слоем; со временем эта пыль забивает продувочные глушители, поэтому их следует проверять и заменять каждые 6–12 месяцев.
• Замкните контур мониторинга. Калиброванный датчик точки росы в сочетании с линией тренда, построенной на основе зарегистрированных данных, позволяет перейти от замены, основанной на календарных сроках, к графику технического обслуживания, основанному на состоянии оборудования, и дает вам основания для выявления некачественной партии осушителя до того, как будет уже слишком поздно — спустя шесть месяцев.

Есть одно ограничение, от которого не спасёт ни один контрольный список: если компрессор пропускает масло, любой фильтр лишь отсрочит проблему, а не решит её. Проникновение масла — это первопричина проблемы; цепочка фильтров лишь даёт время на подготовку. Сначала устраните неисправность в компрессоре или уже сейчас запланируйте следующую заправку.

Точка зрения дистрибьютора

Бизнес по пополнению запасов

Если еще раз рассмотреть эти четыре типа неисправностей с точки зрения поставщика, то рынок запасных частей приобретает совершенно иной облик. Загрязнение маслом и естественный износ — это два вида отказов, которые приводят к заказу на пополнение запасов, что делает замену осушителя периодической покупкой, связанной с диагностикой, а не разовой сделкой. Дистрибьюторы и компании, предоставляющие услуги по обслуживанию систем сжатого воздуха, которые соответствующим образом комплектуют свои склады, делают ставку на активированный оксид алюминия для обеспечения больших объемов (он широко применяется во многих конфигурациях осушителей общего назначения) и держат в наличии сита 4A для клиентов с низкой точкой росы.

Между тем именно в вопросе о потере качества в результате истирания и решается исход споров. Когда клиент приносит мешок с красноватым порошком и обвиняет в этом материал, ход разговора меняется в тот момент, когда кто-то может сослаться на опубликованные данные о прочности на раздавливание и истирание и предложить сравнить поставленную партию с этими показателями вместо того, чтобы вступать в спор о возмещении средств. А логика замены на основе состояния, описанная в разделе сортировки, служит инструментом планирования для сервисной службы: зарегистрированная динамика точки росы указывает сервисной компании, когда каждому клиенту пора пополнить запасы. Это превращает пополнение запасов из экстренного вызова в плановый визит и позволяет дистрибьютору отправить нужный материал до поломки, а не после неё.

Ссылки

• Советы по работе с пневматическим оборудованием. «Стоит ли приобретать систему контроля точки росы для осушителя воздуха?» (2018).
• Передовой опыт в области воздухоподготовки. «Регенеративные осушители — десять извлеченных уроков». (2014).