Uzdatnianie Sprężonego Powietrza: Kompleksowy Przewodnik

Szczegóły: Opublikowano: 01. December 2025

Uzdatnianie sprężonego powietrza stanowi jeden z fundamentalnych filarów każdego przemysłowego systemu pneumatycznego. Jakość powietrza krążącego w instalacjach nie tylko determinuje wydajność operacyjną, ale także bezpośrednio wpływa na żywotność urządzeń i jakość procesów produkcyjnych.

Przygotowanie Powietrza - Na Czym Polega?

W terminologii obwodu pneumatycznego przygotowanie powietrza odnosi się do uzdatniania sprężonego powietrza w celu usunięcia wody, oleju i cząstek ze strumienia powietrza, które mogłyby uszkodzić dalsze komponenty. Elementy regulacji ciśnienia i filtracji można zamontować w miejscu użytkowania narzędzi pneumatycznych oraz tam, gdzie obwody automatyki łączą się z siecią dystrybucji powietrza.

Obniżenie ciśnienia w miejscu użytkowania za pomocą regulatora ciśnienia lub regulatora z filtrem umożliwia dalszemu obwodowi pracę przy optymalnym ciśnieniu bez zwiększania ryzyka strat nieszczelności. Zastosowanie jednego regulatora filtra do osiągnięcia tej funkcji pozwala jednej jednostce zarówno usuwać wodę, jak i zmniejszać ciśnienie przy minimalnym czasie instalacji.

Zespół Przygotowania Sprężonego Powietrza - Co To Jest?

W systemie pneumatycznym powietrze opuszczające sprężarkę zazwyczaj nie nadaje się do żadnego zamierzonego zastosowania. Sprężone powietrze jest zwykle wilgotne, brudne i pod niewłaściwym ciśnieniem, które to cechy mogą uszkodzić dalszy sprzęt.

FRL (ang. Filter, Regulator, Lubricator) służy do kondycjonowania sprężonego powietrza do odpowiedniej jakości. Zespół przygotowania sprężonego powietrza to system składający się z trzech oddzielnych jednostek, które wykonują różne fazy kondycjonowania: filtrację, regulacja i smarowanie. Chociaż często jest używany jako pojedynczy system, nie zawsze występuje jako pojedyncza jednostka. Stosuje się raczej pojedynczy regulator lub filtr-regulator.

Przeczytaj także: Technologie oczyszczania wody: Przegląd

Elementy Zespołu Przygotowania Powietrza

Filtry sprężonego powietrza
Reduktory ciśnienia
Smarownice powietrza

Filtry Sprężonego Powietrza

Filtry sprężonego powietrza usuwają wszelkie zanieczyszczenia, takie jak kurz, woda, para lub olej, obecne w powietrzu opuszczającym sprężarkę. Właściwa filtracja ma kluczowe znaczenie dla maksymalizacji trwałości urządzeń znajdujących się w dolnym biegu. Ponieważ filtracja jest pierwszym etapem kondycjonowania, filtr jest zwykle instalowany przed innymi urządzeniami.

Działa najpierw tworząc cykloniczną akcję napływającego powietrza. Powoduje to osadzanie się ciężkich zanieczyszczeń w dolnej misce. Następnie sprężone powietrze przetłaczane jest przez siatkę filtracyjną o odpowiedniej wielkości, skutecznie odfiltrowując zanieczyszczenia. Z biegiem czasu nagromadzone zanieczyszczenia i wilgoć są usuwane na jeden z następujących sposobów, w zależności od typu filtra: ręczny lub samoopróżnianie. Filtry ręczne wymagają wyłączenia maszyny przed opróżnieniem filtra, podczas gdy filtry samoopróżniające są wyposażone w automatyczny, sterowany pływakiem zawór, który okresowo opróżnia filtr.

Istnieją trzy rodzaje filtrów sprężonego powietrza, podzielone na kategorie według poziomu filtracji:

Filtry ogólnego przeznaczenia, które usuwają cząstki stałe i wodę
Filtry do usuwania oleju, które usuwają również opary
Filtry usuwające, które oprócz kurzu, oleju i wody usuwają również opary

Jaki Rodzaj Odpływu?

Wszystkie filtry pneumatyczne mają miskę, która otacza element filtrujący, działając jako zbiornik na zebraną wodę lub olej. Może istnieć sposób sprawdzania poziomu cieczy, ale nie musi, ale będzie metoda umożliwiająca spłynięcie wody/oleju. Najprostszy jest odpływ ręczny, który działa za pomocą zapięcia na dnie miski. Po niewielkim odkręceniu wewnętrzne wiercenie umożliwia spłynięcie cieczy, dzięki czemu operator może zebrać ją do utylizacji.

Ta metoda jest prosta i opłacalna, ale całkowicie uzależniona od regularnych kontroli przeprowadzanych przez operatorów, ponieważ zalana misa spowoduje duże problemy dla elementów obwodu znajdującego się za nią.

Przeczytaj także: Grupa Azoty Puławy - oczyszczanie wody

Odpływy automatyczne i półautomatyczne wykorzystują zasadę pływaka do podnoszenia zaworu, aby woda spływała wraz ze wzrostem poziomu. Wydawałoby się, że zapewnia to zmniejszoną konserwację, ale pływaki mogą się przykleić lub przebić, a także zmniejszają maksymalne ciśnienie robocze filtra. Należy zauważyć, że niektóre z tych typów odpływów umożliwiają odpływ z miski tylko po usunięciu ciśnienia zasilania i odpowietrzeniu ciśnienia wewnętrznego.

Inną alternatywą może być użycie ręcznej jednostki spustowej, odkręcenie korka spustowego i podłączenie miski do małego elektrozaworu sterowanego zegarem. Zapewnia to regularne opróżnianie miski pod ciśnieniem, jest bardziej niezawodne niż niektóre dreny typu pływakowego i nie ogranicza się do obniżonego ciśnienia roboczego.

Rozmiar Elementu Filtrującego

Osiągalny poziom filtracji jest zależny od wielkości wkładu filtracyjnego. Im wyższy wymagany poziom filtracji, tym mniejszy rozmiar wkładu filtrującego. Należy zauważyć, że rozmiar filtra również wpływa na ciśnienie. Im drobniejszy filtr, tym wyższy spadek ciśnienia. Dlatego przy doborze rozmiaru filtra należy wziąć pod uwagę akceptowalny spadek ciśnienia dla aplikacji. Spodziewany spadek ciśnienia dla danego filtra jest zwykle określany przez producenta. W zastosowaniach, w których kluczowe jest zarówno wysokie ciśnienie, jak i maksymalna filtracja, kompensację można przeprowadzić za pomocą sprężarki o większej mocy.

Rozmiary elementów filtrujących i odpowiadające im poziomy filtracji są podzielone na następujące kategorie:

Filtry ogólnego przeznaczenia: Filtry te są dostępne w rozmiarach 40 µm lub 5 µm. Filtry o wielkości 40 µm skutecznie usuwają cząstki stałe i około 90% wody. Filtr o wielkości 5 µm usuwa wszystkie cząstki stałe i wodę obecne w sprężonym powietrzu.
Filtry usuwające olej (koalescencyjne): Te filtry o rozmiarze 0,3 µm skutecznie usuwają olej, a także wodę i cząstki stałe. Ten rodzaj filtra jest niezbędny do zastosowań, w których olej jest szkodliwym zanieczyszczeniem, takich jak malowanie natryskowe oraz do aparatów oddechowych.
Filtr usuwający parę: Ten ultra-drobny filtr ma rozmiar 0,01 µm. Jest w stanie odfiltrować nie tylko cząsteczki, olej i wodę, ale także opary.
Filtry z węglem aktywnym: Filtry te są stosowane w zastosowaniach wymagających bardzo wysokiego poziomu czystości, takich jak żywność i farmaceutyki. Są w stanie usunąć zapach i smak, a także wszelkie inne zanieczyszczenia.

Reduktor Ciśnienia

Reduktor ciśnienia kontroluje ciśnienie sprężonego powietrza w układzie pneumatycznym. Reguluje ciśnienie powietrza dostarczanego do dalszych urządzeń. To urządzenie jest szczególnie potrzebne do zastosowań związanych z zasilaniem płynów, takich jak pistolety do przedmuchiwania, cylindry pneumatyczne i zawory logiczne powietrza. Regulatory są również nazywane zaworami redukującymi ciśnienie.

Przeczytaj także: Przewodnik po uzdatnianiu wody szkłem

Pożądane ciśnienie dla aplikacji ustawia się za pomocą pokrętła regulacyjnego zamontowanego na regulatorze. To pokrętło reguluje wewnętrzną membranę i zespół zaworu iglicowego, aby zapewnić prawidłowe ciśnienie wyjściowe. Reduktory odciążające mają możliwość regulacji od wysokiego do niskiego ciśnienia. Gdy jest to konieczne, te reduktory będą usuwać nadmierne ciśnienie wylotowe. Z drugiej strony regulatory nieuwalniające nie mogą uwolnić ciśnienia wylotowego. Dlatego należy zastosować inne metody uwalniania uwięzionego powietrza. Reduktory są dostępne jako pojedyncza jednostka lub jako filtr-reduktor dwa w jednym urządzeniu.

Zarówno reduktory ciśnienia, jak i reduktory z filtrem są dostępne jako typy upustowe, co oznacza, że gdy ciśnienie wylotowe przekroczy nastawę, zawór zamyka się, a nadmiar jest odprowadzany do atmosfery. Może to być niedopuszczalne, gdy reduktor jest używany do gazów palnych lub szkodliwych i w takim przypadku można określić typ nieuwalniający. Reduktory z odciążeniem mogą być stosowane do tych gazów, jeśli mają gwintowane otwory upustowe, dzięki czemu nadmiar gazu może być odprowadzony do bezpiecznego obszaru lub zlewni.

Ocena Ciśnienia

Wymagane ciśnienie sprężonego powietrza jest różne dla różnych zastosowań. Po ustaleniu odpowiedniego minimalnego ciśnienia roboczego dla konkretnego zastosowania sprężonego powietrza, ważne jest, aby powietrze było dostarczane pod stałym ciśnieniem, niezależnie od wahań na wlocie. Reduktory są przystosowane do standardowego regulowanego zakresu ciśnienia 0,05 - 1Mpa. Są one ogólnie dostępne w ciśnieniach roboczych 0,1, 0,2, 0,4, 1,0 i 1,6 MPa. Ciśnienie próbne to maksymalne ciśnienie, powyżej którego regulator nie może pracować lub może ulec uszkodzeniu. Niezbędne jest poznanie wszystkich wartości ciśnienia reduktora przed wybraniem go do aplikacji.

Wielkość Portu

Wielkość portu określa natężenie przepływu w jednostce FRL. Wymagane natężenie przepływu dla procesu lub systemu jest niezbędne przy wyborze FRL o rozmiarze portu. Im wyższe wymagane natężenie przepływu, tym większy powinien być rozmiar portu wybranej jednostki. Wielkość portu dla wymaganego natężenia przepływu można określić za pomocą wzoru na współczynnik przepływu dla gazów.

Smarownica Powietrza

Smarownica powietrza wprowadza kontrolowane ilości oleju do strumienia sprężonego powietrza. Istnieją dwa rodzaje smarownic: mgła olejowa i mikro mgła. W smarownicach mgły olejowej, olej jest osadzany bezpośrednio w strumieniu powietrza w postaci stosunkowo dużych kropel. Z drugiej strony, smarownice mikromgłowe najpierw rozpylają krople oleju do rozmiarów około 2 µm przed wprowadzeniem ich do strumienia powietrza.

Smarowanie jest konieczne, aby zmniejszyć tarcie generowane w ruchomych elementach. Urządzenia napędzane powietrzem, takie jak zawory i silniki pneumatyczne, wymagają smarowania, aby wydłużyć ich żywotność. Jednak większość układów pneumatycznych jest samosmarujących i dlatego nie zawsze wymagane są smarownice.

Typ Smarownicy

Istnieją dwa rodzaje smarownic, a ich dobór uzależniony jest od ich przeznaczenia: Smarownice mgły olejowej najlepiej nadają się do ciężkich zastosowań, takich jak cylindry o dużym obciążeniu i pojedyncze narzędzia. Są idealne do pracy w poziomie i na krótkich dystansach. Z drugiej strony smarownice mikromgłowe są idealne do złożonych, wieloskładnikowych systemów. Najlepiej sprawdzają się w pracach nierównych i na długich dystansach.

Dodatkowe Elementy Uzdatniania Powietrza

Oprócz filtrów, regulatorów i smarownic, w systemach uzdatniania sprężonego powietrza stosuje się także inne urządzenia, takie jak:

Osuszacze: Obniżają punkt rosy powietrza, zapobiegając kondensacji.
Separatory kondensatu: Usuwają ciekłą wodę z systemu.
Automatyczne spusty: Regularnie usuwają kondensat bez interwencji człowieka.

Wpływ Jakości Sprężonego Powietrza na Zużycie Energii

System z nieodpowiednim uzdatnianiem powietrza może wymagać wyższych ciśnień roboczych, aby skompensować ograniczenia i straty, zwiększając zużycie energii nawet o 30%.

1. Zanieczyszczenia obecne w nieuzdatnionym sprężonym powietrzu przyspieszają zużycie zaworów, siłowników, narzędzi pneumatycznych i innych komponentów.

2. Około 70% awarii w systemach pneumatycznych jest związanych z problemami jakości powietrza.

3. Filtry do sprężonego powietrza są pierwszymi elementami w łańcuchu uzdatniania i odpowiadają za usuwanie cząstek stałych, aerozoli i kondensatu. Usuwają cząstki stałe o rozmiarach 5-40 mikronów. Zdolne do zatrzymywania mniejszych cząstek (do 0,01 mikrona) i aerozoli olejowych. Usuwają opary oleju i zapachy. Regulatory ciśnienia lub reduktory ciśnienia utrzymują stałe i stabilne ciśnienie w systemie, niezależnie od wahań ciśnienia wejściowego czy zużycia. Smarownice dodają kontrolowaną ilość oleju do sprężonego powietrza w celu zmniejszenia tarcia i zużycia w narzędziach i siłownikach pneumatycznych. Ważne jest, aby podkreślić, że nie wszystkie zastosowania wymagają smarowania. Zespoły FRL (znane też jako stacje przygotowania powietrza) łączą trzy podstawowe elementy uzdatniania sprężonego powietrza w zintegrowanym zestawie. Wilgoć jest jednym z najbardziej problematycznych zanieczyszczeń w systemach pneumatycznych. Osuszacze obniżają punkt rosy powietrza, zapobiegając kondensacji w rurociągach i urządzeniach. Schładzają powietrze, aby skroplić wilgoć, a następnie je podgrzewają. Wykorzystują materiały osuszające (takie jak aktywny tlenek glinu lub żel krzemionkowy) do zatrzymywania wilgoci. Wykorzystują membrany półprzepuszczalne, które pozwalają na przejście pary wodnej, ale nie powietrza. Separatory kondensatu to urządzenia zaprojektowane specjalnie do usuwania ciekłej wody z systemu. Kondensat gromadzący się w filtrach i separatorach musi być regularnie usuwany. Systemy automatycznego spustu wykonują tę funkcję bez interwencji człowieka, zapobiegając nasyceniu elementów filtrujących. Urządzenia muszą być zwymiarowane pod kątem maksymalnego przepływu w systemie, uwzględniając margines bezpieczeństwa. Określ wymaganą klasę powietrza zgodnie z ISO 8573-1 dla swojego specyficznego zastosowania. Polska, jako ważny gracz w przemyśle spożywczym, wymaga systemów zgodnych ze specyficznymi przepisami, takimi jak HACCP (Analiza Zagrożeń i Krytyczne Punkty Kontroli). Z ważnymi ośrodkami produkcyjnymi np. Nowe konstrukcje filtrów i osuszaczy minimalizują spadki ciśnienia, zmniejszając zużycie energii. Odpowiednie uzdatnianie sprężonego powietrza jest fundamentalne dla wydajności, niezawodności i jakości każdego przemysłowego systemu pneumatycznego. W Pneumatig rozumiemy specyficzne wyzwania polskiego przemysłu i oferujemy spersonalizowane rozwiązania w zakresie uzdatniania powietrza, które precyzyjnie dopasowują się do Państwa potrzeb operacyjnych. Jak często należy wymieniać wkłady filtracyjne? Czy konieczne jest smarowanie wszystkich komponentów pneumatycznych? Nie. Wiele nowoczesnych komponentów jest zaprojektowanych do pracy bez dodatkowego smarowania. Jaki wpływ ma jakość sprężonego powietrza na zużycie energii? System z nieodpowiednim uzdatnianiem powietrza może wymagać wyższych ciśnień roboczych, aby skompensować ograniczenia i straty, zwiększając zużycie energii nawet o 30%. Jak obecne przepisy europejskie wpływają na systemy uzdatniania powietrza? Przepisy dotyczące efektywności energetycznej i ochrony środowiska promują wdrażanie systemów bardziej wydajnych i o mniejszym wpływie na środowisko. Jaka jest najlepsza lokalizacja dla jednostek uzdatniania powietrza? Główne jednostki powinny być instalowane za sprężarką i zbiornikiem powietrza, w miejscu dostępnym w celu ułatwienia konserwacji.

Tabela: Klasy Czystości Powietrza wg ISO 8573-1

Klasa	Cząstki stałe [mg/m3]	Woda [punkt rosy °C]	Olej [mg/m3]
1	≤ 0.1	≤ -70	≤ 0.01
2	≤ 1	≤ -40	≤ 0.1
3	≤ 5	≤ -20	≤ 1
4	≤ 10	≤ +3	≤ 5

tags: #uzdatnianie #powietrza #definicja #po #angielsku