Näin varmistat korkealaatuisen ja kuivan paineilman prosessissasi

Miksi kosteus paineilmassa on ongelma

Kuivan paineilman varmistaminen ei perustu pelkästään kastepistearvoihin. Laadukas paineilma edellyttää kolmea asiaa: hyviä mittauskäytäntöjä, parhaiden käytäntöjen mukaista anturiasennusta sekä harkittua anturien sijoittelua. Kun nämä tekijät ovat kunnossa, säilytät tuotelaadun, suojaat laitteita ja parannat energiatehokkuutta.

Monissa teollisissa sovelluksissa käytettävä paineilma on pidettävä kuivana. Tämä johtuu siitä, että paineilmassa oleva kosteus voi aiheuttaa korroosiota, tukkeutuneita venttiilejä, jäätyneitä putkistoja, tuotteen kontaminaatiota sekä mikrobikasvua. Jos paineilma ei ole kuivaa, se voi nopeasti muuttua puhtaasta ja luotettavasta ”neljännestä käyttöhyödykkeestä” laatu- ja kunnossapitoriskiksi.

Paineilman kuivuutta voidaan mitata eri tavoilla, mutta kaikki menetelmät eivät ole yhtä luotettavia.

Suhteellinen kosteus (RH) kertoo veden määrän prosentteina siitä, kuinka paljon ilmaan mahtuu kosteutta kyseisessä lämpötilassa. RH kuitenkin muuttuu lämpötilan mukaan, joten se ei anna luotettavaa kuvaa kondensaatioriskistä paineilmajärjestelmässä.

Kastepiste puolestaan kertoo tarkan lämpötilan, jossa kosteus tiivistyy nestemäiseksi vedeksi tai jääksi. Se riippuu paineesta ja osoittaa, missä ja milloin prosessissa on riski kosteuden muodostumiselle paineilmaan. Siksi se on ihanteellinen ohjaussuure: jos kastepiste on yli 0 °C, prosessissa on kondensaation ja korroosion riski. Mitä alhaisempi kastepiste, sitä turvallisempi järjestelmä on.

Tyypilliset kastepistetavoitteet kuivaintyypeittäin:

Jäähdytyskuivain: noin +5 °C
Adsorptiokuivain: noin -40 °C tai alempi

Kastepisteen oikea mittaaminen

Koska kastepiste riippuu paineesta, ilman puristaminen vaikuttaa mittaustulokseen. Tämä on tärkeää huomioida, jos ilmaa johdetaan ilmakehään ennen mittausta, sillä mittauskohdan kastepiste eroaa prosessin kastepisteestä. Kun tarvitaan painekastepistettä, mittaa joko prosessipaineessa tai varmista, että korjaat mittaustuloksen huolellisesti.

Alhainen kastepistelukema ei ole hyödyllinen, jos mittaus ei vastaa todellisia prosessiolosuhteita.

Kolme yksinkertaista askelta oikeaan kastepistemittaukseen

Valitse mittalaite, jonka mittausalue on oikea.
Ymmärrä laitteen paineominaisuudet. Esimerkiksi jotkin markkinoilla olevat laitteet eivät pysty mittaamaan prosessipaineessa, jolloin mittaus täytyy korjata painekastepisteen selvittämiseksi.
Asenna anturi oikein valmistajan ohjeiden mukaisesti. Älä asenna kastepisteantureita putken umpiperään, jossa ei ole ilmavirtausta.

Missä kastepistettä tulisi mitata

Anturin sijoittelu on tärkeää. Jos asennat anturin vain kuivaimen jälkeen, mittaus vahvistaa ainoastaan, että kuivaimen lähtö täyttää asetetut parametrit. Parhaiden tulosten saamiseksi antureita kannattaa sijoittaa myös kriittisiin käyttöpisteisiin ja verkoston loppupäähän. Näin voidaan havaita vuodot sekä jäähdytyksestä ja jakelusta aiheutuvat häviöt.

Esimerkiksi Walki Oy Valkeakoski käyttää valvontajärjestelmää, jossa anturit on sijoitettu kuivaimen jälkeen sekä paineilmaverkoston loppupäähän. Tämä mahdollisti reaaliaikaiset hälytykset, kun kuivaimen toimintahäiriö nosti kosteustasoja. Järjestelmä laukaisi automaattisen hälytyksen, kun paineilmaverkoston kastepiste saavutti -25 °C. Hälytys mahdollisti nopean reagoinnin ennen kuin ongelma vaikutti tuotantoprosessiin.

Kuvassa Walki Oy:n Mikko Nurminen ja Petri Parikka

Viisi asennuksen perusasiaa tarkkaan kastepistemittaukseen

Paraskaan kastepisteanturi ei ole tarkempi kuin sen asennus sallii. Tässä viiden kohdan tarkistuslista:

Käytä oikeita materiaaleja. Valitse mieluiten ruostumaton teräs, jossa on hyvä pintaviimeistely. Vältä hygroskooppisia muoveja ja kumia, sillä ne voivat sitoa ja vapauttaa kosteutta. PTFE on poikkeus noin -40 °C lämpötilaan asti, sillä sen kosteudenabsorptio on vähäinen.
Varmista liitosten tiiviys. Kastepistemittaus on erittäin herkkä pienillekin vuodoille. Kaikkien liitosten tulee olla tiiviitä ja oikein tiivistettyjä – kartiokierteille kuten NPT suositellaan PTFE-teippiä. Suorakierteisissä liitoksissa kuten G½" käytetään laitteen mukana toimitettua tiivistettä.
Pidä virtaus tasaisena. Anturi tarvitsee pienen mutta jatkuvan ilmavirran. Suurempi virtaus nopeuttaa vasteaikaa, mutta 1–2 l/min riittää yleensä laadukkaille antureille. Älä asenna antureita umpiperään ilman virtausta, ja huuhtele näytelinjat ennen mittausta.
Vältä kondensaatiota näytelinjassa. Koko näytelinja venttiileineen ja liittimineen on pidettävä prosessin kastepisteen yläpuolella. Tarvittaessa käytä lämmitettyjä tai lämpökaapeloituja linjoja.
Valitse oikea mittausratkaisu. Suora linja-asennus on sopiva, jos virtaus ja lämpötila ovat riittävät. Näytekammio suojaa anturia kuumilta kaasu- tai vesipiikeiltä ja mahdollistaa huollon paineen alaisena.

Erittäin alhaisissa kastepistemittauksissa kuten -40…-70 ast.C kuvan mukainen kumiletku lisää mittauksen epätarkkuutta sillä ne sitovat ja vapauttavat kosteutta.

Pistokoemittaus vai jatkuva valvonta?

Molemmilla on paikkansa – pistokoemittaukset auttavat ongelmanratkaisussa, jatkuva valvonta ennaltaehkäisyssä.

Kannettavalla kastepistemittarilla ja tallentimella tehtävät pistokokeet soveltuvat auditointeihin, vianetsintään ja kalibrointitarkastuksiin. Energiasäästöjä saavutetaan usein vuotojen havaitsemisella ja kuivauksen optimoinnilla. Esimerkiksi SmartAir And Energy Oy käyttää Vaisala Indigo80 -laitetta energian ja kustannusten säästöjen tuottamiseen paineilmaa käyttäville asiakkailleen.

Kuvassa Walki Oy:n Mikko Nurminen ja SmartAir Sami Uusi-Erkkilä

Jatkuva valvonta tarjoaa reaaliaikaisen tilannekuvan ja mahdollistaa automaattiset hälytykset, jos kastepiste poikkeaa tai nousee äkillisesti. Tällaiset muutokset voivat viitata kuivaimen vikaan, torninvaihtoon tai äkilliseen kuormitusmuutokseen. Walkin Valkeakosken tehtaalla anturit laukaisivat hälytyksen kastepisteen noustessa –25 °C:een, mikä mahdollisti nopean korjaavan toimenpiteen ennen tuotelaadun heikkenemistä. Jatkuva valvonta tuottaa myös trendidataa kunnossapidon ja investointien suunnitteluun.

Paineilman laatustandardit

Keskeinen paineilman puhtautta koskeva ISO-standardi on ISO 8573, joka jakaa paineilman laadun luokkiin hiukkasten, veden ja öljyn osalta. Standardi kattaa yhdeksän osa-aluetta, mukaan lukien epäpuhtaudet, puhtausluokat sekä testausmenetelmät useille muuttujille kuten öljy, kaasut, vesi ja kosteus. Kastepistemittaus osoittaa veden osalta standardin vaatimusten täyttymisen.

Hygieniakriittisillä aloilla, joissa on mikrobikasvun riski, ISO 8573-7 käsittelee eläviä kontaminantteja. Paineilman kuivuus ja puhtaus ovat ensisijaisia esteitä mikrobikasvulle.

Modernien kastepistemittalaitteiden edut

Nykyaikaiset kastepistemittalaitteet eroavat merkittävästi vanhemmista jäähdytettyihin peileihin perustuvista hygrometreistä tai hitaista kapasitiivisista antureista. Vaisalan DRYCAP®-anturit käyttävät erittäin herkkää ohutkalvopolymeeria, joka tarjoaa:

Nopean vasteen märästä kuivaan ja takaisin
Pitkäaikaisen vakauden ja vähäisen uudelleenkalibrointitarpeen
Korkean sietokyvyn kondensoivissa olosuhteissa
Kontaminaationkestävyyden automaattisen kemiallisen puhdistustoiminnon ansiosta
Erinomaisen tarkkuuden pienellä hystereesillä
Nopea vasteaika ja vähäinen drift

Insinööreille, jotka tarvitsevat muunnoksia ilmakehän kastepisteen ja painekastepisteen välillä tai muita kosteuden laskelmia, Vaisala tarjoaa maksuttoman ja helppokäyttöisen kosteuslaskurin.

Haluatko lisätietoja paineilmasta ja kastepistemittauksesta? Lataa Vaisalan Compressed Air eGuide tai katso The essentials with compressed air dew point -webinaari.

Käytännön tarkistuslista kastepistemittauksiin

✔ Valitse oikeat mittauskohdat, esimerkiksi kuivaimen jälkeen ja käyttöpisteessä
✔ Mittaa oikeassa prosessipaineessa tai korjaa mittaus asianmukaisesti
✔ Käytä ruostumattomasta teräksestä valmistettuja näytelinjoja ja -kammioita
✔ Varmista liitosten tiiviys
✔ Ylläpidä pieni, tasainen ilmavirtaus anturin yli
✔ Vältä umpiperäasennuksia ja huuhtele näytelinjat ennen mittausta
✔ Pidä näytelinjat kastepisteen yläpuolella – käytä tarvittaessa lämmitystä
✔ Arvioi, milloin pistokoemittaus riittää ja milloin jatkuva valvonta on välttämätöntä