Kun pelkkä kastepistearvo ei riitä: laadukkaan kuivan paineilman varmistaminen prosessissa

Kuivan paineilman varmistamiseen tarvitaan muutakin kuin pelkkä kastepistearvo. Korkealaatuinen paineilma edellyttää kolmea asiaa: hyvää mittauskäytäntöä, parhaiden käytäntöjen mukaista anturiasennusta sekä älykästä anturien sijoittelua. Kun nämä tekijät ovat kunnossa, pystyt ylläpitämään tuotteiden hyvän laadun, suojelemaan laitteita ja parantamaan energiatehokkuutta.

Paineilman kosteuden merkitys

Teollisuussovelluksissa käytettävän paineilman on oltava kuivaa. Tämä johtuu siitä, että paineilmassa oleva kosteus voi aiheuttaa korroosiota, venttiilien tukkeutumista, linjojen jäätymistä, tuotteiden kontaminoitumista tai mikrobikasvua. Jos paineilma ei ole kuivaa, se voi nopeasti muuttua puhtaasta ja luotettavasta käyttöaineesta laadun ja ylläpidon riskitekijäksi.

Paineilman kuivuutta voidaan mitata eri tavoilla, mutta kaikki menetelmät eivät sovellu kaikkiin käyttötarkoituksiin.

Esimerkiksi suhteellinen kosteus (RH) kertoo, miten paljon ilmassa on vesihöyryä prosentuaalisesti verrattuna siihen määrään, joka ilmaan kyseisessä lämpötilassa mahtuisi. Suhteellinen kosteus kuitenkin muuttuu lämpötilan mukana, joten se ei anna luotettavaa tietoa paineilmajärjestelmän kondensaatioriskistä.

Kastepiste puolestaan kertoo tarkan lämpötilan, jossa kosteus tiivistyy nestemäiseksi vedeksi tai jääksi. Se on paineesta riippuvainen ja osoittaa, milloin ja missä prosessin osassa voi olla riski kosteuden muodostumiselle. Tämä tekee siitä ihanteellisen säätömuuttujan: jos kastepiste on yli 0 °C, prosessissa on kondensaatio- ja korroosioriski. Mitä matalampi kastepiste, sitä turvallisempi tilanne kosteuden kannalta on.

Tyypilliset kastepisteen tavoitearvot eri kuivaintyypeissä ovat seuraavat:

• jäähdytyskuivain: ~+5 °C
• absorptiokuivain: ~-40 °C tai matalampi.

Miten kastepiste mitataan oikein

Koska kastepiste on riippuvainen paineesta, ilman puristaminen vaikuttaa mittaukseen. On tärkeää ottaa tämä huomioon, jos ilmaa poistetaan ennen mittausta, sillä kastepiste mittauspisteessä eroaa prosessin kastepisteestä. Kun tarvitaan paineilman kastepiste, täytyy joko tehdä mittaukset prosessipaineessa tai varmistaa, että mittaustulokset korjataan huolellisesti.

Matalasta kastepistelukemasta ei ole hyötyä, jos mittaus ei vastaa todellisia prosessiolosuhteita. 

Kastepisteen mittaaminen kolmessa helpossa vaiheessa

1. Valitse mittalaite, jonka mittausalue on oikea.
2. Perehdy mittalaitteen paineominaisuuksiin. Kaikki markkinoilla olevat mittalaitteet eivät esimerkiksi pysty mittaamaan prosessipaineessa, joten mittaus täytyy korjata, jotta paineilman kastepiste voidaan määrittää.
3. Noudata valmistajan ohjeita anturia asentaessasi. Älä asenna kastepisteantureita putkien umpipäihin, joissa ei ole ilmavirtaa.

Oikea kastepisteen mittauspaikka

Anturin paikalla on kastepisteen mittaamisessa suuri merkitys. Jos antureita ei asenneta muualle kuin vain kuivaimen jälkeen, mittaukset vahvistavat ainoastaan, että kuivaimen tuottama ilma on parametrien mukaista. Antureita on syytä sijoittaa myös kriittisiin käyttöpisteisiin ja linjan päätepisteisiin, jotta voidaan paljastaa mahdolliset vuodot sekä jäähdytyksen ja jakelun aiheuttamat häviöt.

Esimerkiksi Walki Oy Valkeakoski käyttää valvontajärjestelmää, jossa anturit on asennettu kuivaimen jälkeen ja paineilmaverkon päätepisteeseen. Tämä mahdollisti reaaliaikaiset hälytykset, kun kuivaimen toimintavika nosti kosteustasoja. Järjestelmä laukaisi automaattisen hälytyksen, kun paineilmaverkon kastepiste saavutti lämpötilan -25 °C. Hälytyksen myötä Walki pystyi reagoimaan nopeasti ongelmaan ja estämään sitä vaikuttamasta haitallisesti tuotantoprosessiin.

Viisi keskeistä asennusohjetta tarkkaan kastepistemittaukseen

Paraskin kastepisteanturi on vain juuri niin tarkka kuin asennus sallii. Tässä on kätevä muistilista viidestä asennuksen perusasiasta, joiden avulla voit varmistaa, että kastepistemittaukset ovat mahdollisimman tarkkoja.

• Käytä oikeita materiaaleja. Valitse putkiin ja komponentteihin mieluiten ruostumaton teräs, jossa on hyvä pintaviimeistely. Vältä hygroskooppisia muoveja ja kumia, sillä ne voivat imeä kosteutta ja vapauttaa sitä takaisin ilmaan. PTFE muodostaa tästä poikkeuksen noin –40 °C:n lämpötilaan asti, koska se absorboi kosteutta hyvin vähän muihin muoveihin verrattuna.
• Varmista, että liitokset ovat tiiviitä. Kastepisteen mittaukset ovat erittäin herkkiä pienimmillekin järjestelmässä esiintyville vuodoille. Kaikkien liitosten on oltava tiukkoja ja kunnolla tiivistettyjä. Kartiokierteisiin, kuten NPT:hen, suositellaan PTFE-teippiä. Jos käytetään suoraa kierreliitintä (esimerkiksi G½"), mittalaitteen mukana toimitettu aluslaatta tulee asentaa mittapään ja näytteenottokammion väliin.
• Huolehdi tasaisesta virtauksesta. Kastepisteanturit tarvitsevat pienen mutta jatkuvan virtauksen anturielementin yli voidakseen antaa tarkan mittaustuloksen. Suurempi virtausnopeus yleensä lyhentää anturin vasteaikaa, mutta laadukkaille antureille riittää yleensä 1–2 litran minuuttinopeus. Älä asenna antureita umpipäihin, joissa ei ole ilmavirtaa, ja varmista, että huuhtelet näytteenottolinjat ennen mittausta.
• Vältä kondensaation muodostumista näytteenottolinjassa. Koko näytteenottolinja venttiileineen ja yhteineen on pidettävä prosessin kastepisteen yläpuolella, jotta nestemäistä vettä ei pääse muodostumaan. Käytä tarvittaessa lämmitettyjä tai saattolämmitettyjä näytteenottolinjoja.
• Käytä oikeaa mittausjärjestelyä. Asennus suoraan prosessiputkeen toimii, jos ilmavirta on riittävä ja lämpötila on lähellä ympäristön lämpötilaa. Näytteenottokammio suojaa antureita kuuman kaasun tai veden piikeiltä ja mahdollistaa anturien huoltamisen linjan ollessa paineistettu.

Kumpi on parempi, tarkistusmittaus vai jatkuva valvonta?

Molemmilla menetelmillä on paikkansa – tarkistusmittaukset voivat auttaa ratkaisemaan ongelmia, kun taas jatkuva valvonta auttaa ehkäisemään niitä.

Kannettavalla kastepistemittapäällä ja dataloggerilla tehtävä tarkistusmittaus sopii hyvin tarkastuksiin, vianmääritykseen ja kalibroinnin tarkistukseen. Vuotojen löytäminen ja korjaaminen sekä kuivauksen oikea mitoitus tuovat usein energiasäästöjä. Esimerkiksi SmartAir And Energy Oy käyttää Vaisala Indigo80-näyttölaitetta tuottaakseen energia- ja kustannussäästöjä paineilmaa käyttäville asiakkailleen. 

Jatkuva valvonta antaa reaaliaikaisen kuvan tilanteesta ja mahdollistaa automaattiset hälytykset, jos kastepisteessä esiintyy ryömintää tai piikkejä. Ryömintä tai piikit voivat olla merkki kuivaimen häiriöstä, tornin vaihdosta tai äkillisestä kuormituksen muutoksesta. Esimerkiksi Walkin Valkeakosken tehtaalla anturit laukaisivat hälytyksen, kun kastepiste nousi –25 °C:een. Tämä mahdollisti nopeat korjaavat toimenpiteet ennen kuin muutos vaikutti tuotteen laatuun. Jatkuva valvonta tarjoaa myös hyödyllisiä trenditietoja, joita voidaan käyttää apuna huollon ja investointien suunnittelussa.

Mitkä ovat keskeiset paineilman laatua koskevat standardit?

Tärkein ISO-standardi paineilman puhtauden mittaamiselle on ISO 8573, joka jakaa paineilman laadun hiukkasten, veden ja öljyn luokkiin. Standardi kattaa yhdeksän aluetta, kuten epäpuhtaudet ja puhtausluokat, sekä testausmenetelmät laajalle muuttujajoukolle, kuten öljylle, kaasuille, vedelle ja kosteudelle. Kastepisteen mittauksella osoitetaan standardin vesikomponenttia koskevien vaatimusten täyttyminen.

Erittäin hyvää hygieniaa edellyttävillä aloilla, joilla on mikrobikasvustojen riski, ISO 8573-7 kattaa mikrobiologiset epäpuhtaudet. Paineilman kuivuus ja puhtaus muodostavat yhden tärkeimmistä esteistä mikrobien kasvulle.

Nykyaikaisten kastepisteen mittalaitteiden edut

Nykyaikaiset kastepisteen mittalaitteet eroavat merkittävästi vanhemmista jäähdytettyyn peiliin perustuvista hygrometreista ja hitaista kapasitiivisista mittapäistä. Vaisalan DRYCAP®-antureissa on erittäin herkkä ohutkalvopolymeeri, joka mahdollistaa

• nopean reagoinnin muutoksiin märästä kuivaan ja takaisin
• pitkäaikaisen vakauden ja minimaalisen uudelleenkalibroinnin tarpeen
• hyvän toleranssin kondensoivissa olosuhteissa
• immuniteetin likaantumista vastaan automaattisen kemiallisen puhdistustoiminnon ansiosta
• erinomaisen tarkkuuden ja erittäin vähäisen hystereesin
• lyhyen vasteajan ja minimaalisen ryöminnän.

Suunnittelijoille, joiden täytyy muuntaa ilmakehän kastepiste paineilman kastepisteeksi tai päinvastoin tai suorittaa muita monimutkaisia kosteuslaskelmia tai ‑muunnoksia, Vaisala tarjoaa maksuttoman ja helppokäyttöisen kosteuslaskurin.  

Haluatko tietää lisää paineilman kastepisteen mittauksesta? Lataa Paineilman laadun parantamisen opas tai katso Paineilman kastepisteen perusteet ‑webinaari.