Czy instalować osuszacz sprężonego powietrza za czy przed zbiornikiem?
Przewodnik dla inżynierów

Właściwa lokalizacja osuszacza sprężonego powietrza jest kluczowa w całym systemie. Determinuje ona m.in. jakość medium roboczego na hali produkcyjnej. Bezpośrednio wpływa również na zużycie energii i żywotność całej stacji kompresorowej. Jeden z najczęstszych dylematów projektowych dotyczy umiejscowienia osuszacza względem zbiornika buforowego. Czy instalować go przed, czy za zbiornikiem?

Szybka odpowiedź: Gdzie instalować osuszacz?

Optymalnym rozwiązaniem w architekturze pneumatyki przemysłowej jest zastosowanie dwóch zbiorników:

1. Zbiornik mokry: Instalowany bezpośrednio za sprężarką, a przed osuszaczem. 
2. Zbiornik suchy: Instalowany za osuszaczem i systemem filtracji.

Jednak najczęściej z powodów budżetowych lub ograniczeń przestrzennych instalacja może posiadać tylko jeden zbiornik. Temat jest bardziej złożony, ponieważ poszczególne rozwiązania mają swoje zalety i wady. 

Zbiornik mokry (osuszacz za zbiornikiem) – dlaczego to standard?

Z inżynieryjnego punktu widzenia to rozwiązanie jest idealne. Przepuszczenie sprężonego powietrza przez duży zbiornik ciśnieniowy jeszcze zanim trafi do osuszacza jest działaniem profilaktycznym i wysoce energooszczędnym.

Kluczowe zalety zbiornika zamontowanego przed osuszaczem:

• Separacja kondensatu: Kiedy sprężone powietrze wpada do dużej objętości stalowego bufora, jego prędkość gwałtownie spada. Rozprężenie i wyhamowanie strumienia niweluje turbulencje. W połączeniu z naturalnym spadkiem temperatury pozwala to na zjawisko kondensacji. Dzięki temu w zbiorniku wytrąca się ze sprężonego powietrza nawet do 70% wilgoci. 
• Ochrona osuszacza: Obniża to temperaturę wlotową sprężonego powietrza do osuszacza. Rezultatem jest niższe obciążenie osuszacza ziębniczego lub adsorpcyjnego. Dzięki temu osuszacz nie musi być przewymiarowany. Dla użytkownika oznacza to mniejsze wydatki na inwestycje, a także dłuższą żywotność wymienników osuszacza ziębniczego lub złoża osuszacza adsorpcyjnego. To nie tylko niższe koszty eksploatacji, ale również mniejsze zużycie energii. 
• Tłumienie pulsacji: Ma to szczególnie znaczenie przy sprężarkach tłokowych. Zbiornik sprężonego powietrza działa jak amortyzator, wyrównując pulsacje. W efekcie sprężone powietrze dostarczane do złoża adsorpcyjnego lub do parownika osuszacza ziębniczego ma ustabilizowany, laminarny strumień.

Zasada montażu: Zbiornik mokry musi posiadać rurociąg wejściowy podłączony na dole, a wyjściowy na górze. Dzięki temu wilgoć grawitacyjnie zostaje na dnie zbiornika. Do osuszacza trafia wstępnie odwodnione sprężone powietrze. Wymagany jest automatyczny i bezstratny spust kondensatu (np. elektroniczne spusty ECO DRAIN), zapobiegający gromadzeniu się kondensatu w zbiorniku. Aby uniknąć korozji zbiornika a później rdzy w rurociągu sprężonego powietrza, warto wybrać zbiornik ocynkowany w środku.

Zbiornik suchy (osuszacz przed zbiornikiem)

W dużych i wrażliwych instalacjach przemysłowych wykorzystuje się często dodatkowy "zbiornik suchy", umiejscowiony na samym końcu stacji sprężonego powietrza. Pełni on funkcję bufora idealnie czystego i osuszonego sprężonego powietrza. 

Kluczowe zalety zbiornika zamontowanego za osuszaczem:

• Możliwość pracy ze zwiększonym poborem sprężonego powietrza: Duża baza osuszonego sprężonego powietrza umożliwia chwilowy pobór przewyższający wydajność sprężarki czy osuszacza. Takie rozwiązanie zabezpiecza instalację sprężonego powietrza przed gwałtownymi spadkami ciśnienia np. podczas załączania dużych maszyn produkcyjnych. Niektóre urządzenia mogą się automatycznie wyłączyć, gdy ciśnienie sprężonego powietrza jest za niskie. A takie zatrzymanie może być bardzo kosztowne. Co więcej, w przypadku gwałtownego piku poboru, zbiornik jest również buforem dla osuszacza. Zabezpiecza go przed zbyt dużymi prędkościami przepływu sprężonego powietrza. Jest szczególnie niebezpieczne w przypadku osuszaczy adsorpcyjnych, gdyż grozi uszkodzeniem złoża.
• Bezpieczeństwo korozyjne: Wnętrze zbiornika nie rdzewieje, ponieważ magazynuje sprężone powietrze z niską zawartością wilgoci. Zbiornik nie musi być zabezpieczony antykorozyjnie w środku, co zmniejsza koszty inwestycji.
• Eliminacja sztucznego zapotrzebowania: Jeśli zakład steruje ciśnieniem sprężonego powietrza za pomocą nadrzędnego kontrolera (np. SIGMA AIR MANAGER), czujniki powinny być podpięte do zbiornika suchego. Niweluje to odczyty fałszywych spadków ciśnienia wynikających z oporów na układach filtrów i osuszaczy.

Jednak instalacja osuszacza przed zbiornikiem niesie ze sobą pewne konsekwencje. Powoduje wpuszczenie gorącego sprężonego powietrza ze sprężarki prosto na osuszacz. Szczególnie w przypadku sprężarek tłokowych chłodzonych powietrzem. Takie rozwiązanie grozi skróceniem żywotność układów chłodniczych i złoża w osuszaczach adsorpcyjnych.

Rada: Dobrą praktyką w takim przypadku jest zastosowanie sprężarki tłokowej chłodzonej wodą. 

Druga rada: kup separator cyklonowy. Zamontuj go między sprężarką a osuszaczem. Urządzenie to wyłapie część wody i lekko schładza powietrze, zanim trafi ono do osuszacza.

Fizyczna przestrzeń i warunki otoczenia, czyli na co uważać instalując osuszacz?

Inżynieria pneumatyczna nie znosi kompromisów przestrzennych. Wiele osuszaczy wyłącza się w stanach alarmowych z powodu zbagatelizowania warunków otoczenia.

• Montaż osuszacza na sprężarce: Montowanie osuszacza ziębniczego na obudowie sprężarki to prosta droga do awarii. Nawet zaawansowane sprężarki generują stałe, mikro wibracje, które przenoszone na osuszacz powodują pękanie kapilarnych obwodów miedzianych z czynnikiem chłodniczym.
• Upał i recyrkulacja powietrza: Sprężarki zazwyczaj wydmuchują gorące powietrze chłodzące do góry. Ustawienie osuszacza ziębniczego na obudowie sprężarki może skutkować gorszym chłodzeniem. Istnieją rozwiązania, w których sprężarka i osuszacz są w jednej obudowie (np. stacja sprężonego powietrza SXC Compact). W tym przypadku jednak konstruktor umieścił osuszacz pod sprężarką, co eliminuje termiczne zagrożenie dla osuszacza.
• Wytyczne producenta: należy ściśle przestrzegać wytycznych producentów dotyczących montażu urządzeń. Istotny jest dystansów od ścian i stropu, by zapobiec zatorom ciepła. Nie mniej ważne jest ustawienie urządzeń z dala od czerpni powietrza z otoczenia (problem zamarzania zimą).
• Ochrona przed zapyleniem: Błędem jest ustawianie małych osuszaczy bezpośrednio na posadzce. Ssące wentylatory zamienią je w odkurzacz warsztatowy, zapychając lamele chłodnic.

Jak instalować osuszacz z filtrami sprężonego powietrza?

Prawidłowe działanie osuszacza jest również uzależnione od wsparcia modułów filtrujących sprężone powietrza.

1. Separator cyklonowy kondensatu: Montowany tuż przed zbiornikiem mokrym lub przed osuszaczem w przypadku zbiornika suchego. Siła odśrodkowa pozwala wyrzucić ogromną ilość kondensatu (redukuje do 99% ciekłej frakcji). Stąd popularna nazwa separator odśrodkowy.
2. Filtracja wstępna (przed osuszaczem): Instalacja filtra koalescencyjnego jest krytyczna, szczególnie w osuszaczach adsorpcyjnych. Mgła olejowa (często o średnicach submikronowych) wpuszczona na złoże trwale je okleja, całkowicie dezaktywując powierzchnię sorpcyjną. Efektem jest krótsza żywotność złoża osuszacza, a więc wyższe koszty eksploatacji. 
3. Filtracja pyłowa (za osuszaczem adsorpcyjnym): Osuszacze adsorpcyjne mają tendencję do generowania drobnego pyłu. To efekt tarcia złoża, który powoduje, że sprężone powietrze zawiera pył. Jego obecność w sprężonym powietrzu jest bardzo szkodliwa. Stąd konieczność jego filtracji na wyjściu z osuszacza. Uwaga! Renomowani producenci urządzeń, wyposażają osuszacze adsorpcyjne w filtry wstępne i pyłowe w standardzie.