Pomiar wilgotności w sprężonym powietrzu: autoadiustacja, autodiagnostyka i wczesne ostrzeganie
Czujniki do pomiaru wilgotności (fot. Testo)
Ciągły pomiar wilgotności sprężonego powietrza jest dzisiaj koniecznością. Konsekwencje niedostatecznego osuszania, takie jak tworzenie się lodu albo kondensatu, są szeroko znane. Najczęściej używana technologia, charakteryzuje się dryftem odczytów w czasie, w kierunku mniejszych wilgotności, co może prowadzić do wrażenia, że system pracuje poprawnie, podczas gdy tak nie jest.
Wcześniejsze technologie zakładały demontaż i rekalibrację przyrządu pomiarowego, obecne rozwiązania przetworników wilgotności pozwalają na automatyczną samoadiustację on-line albo lokalną adiustację przez użytkownika, bez potrzeby pomiaru referencyjnego. Nowe przyrządy mogą przeprowadzać ciągłą samodiagnostykę i dostarczać wiadomości wczesnego ostrzegania. Prewencyjne utrzymanie ruchu i monitoring warunków można stosować zanim wystąpią warunki niepozwalające na dalszą pracę i dzięki temu redukować czas przestojów remontowych.
Aplikacja i problem
Czujniki do pomiaru wilgotności (fot. Testo)
Wszystkie zaawansowane systemy sprężonego powietrza, jak również liczne systemy wykorzystujące osuszacze chłodnicze, muszą kontrolować jakość dostarczanego medium. Wśród parametrów opisanych w normie PN-ISO 8573, wilgotność jest uważana za jeden z ważniejszych. Tworzenie się kondensatu i kwasów może prowadzić do uszkodzeń części mechanicznych, a przez tworzenie się lodu mogą być zatykane lub uszkadzane rurociągi. W wielu wypadkach najpoważniejszym następstwem może być zanieczyszczenie produktu oraz przestoje produkcyjne.
Pomiary wilgotności w sprężonym powietrzu często nie są tak dokładne jak to podają producenci albo jak sądzi większość użytkowników. Szczególnie systemy z osuszaczami adsorpcyjnymi bazują często na sensorach wykonanych z tlenku glinu, dla których zjawisko dryftu w kierunku mniejszych wilgotności jest typowe. Jest to szczególnie niebezpieczna właściwość, gdyż prowadzi do powstawania wrażenia, że parametry systemu poprawiają się, gdy w rzeczywistości mogą się pogarszać. Każda kondensacja na sensorze przyspiesza to ryzykowne odchylenie.
Przyczynę tego zjawiska wyjaśnia struktura powierzchni sensora z tlenku glinu. Przepuszczalna powierzchnia i porowata budowa pozwala na wnikanie pary wodnej i zanieczyszczeń olejowych. Powstające zanieczyszczenia elementu pomiarowego dalej redukują jego czułość na wilgotność. Regularne czyszczenie sensora u producenta i kalibracja są jedynym sposobem zapewnienia poprawnych wskazań. Zaniedbanie tego działania prowadzi do wskazywania wartości wilgotności mniejszej niż w rzeczywistości.
Polimerowe sensory pojemnościowe są alternatywną techniką pomiarową, często stosowaną ze względu na długookresową stabilność i odporność. Wykorzystanie tych sensorów było początkowo ograniczone do zastosowań klimatyzacyjnych, ponieważ nie pokrywały one swoim zakresem niskich wilgotności. Uważano przy tym, że polimerowe sensory pojemnościowe nie mogą dokładnie mierzyć małych wilgotności. Duże zainteresowanie, zastosowaniem tych czujników w sprężonym powietrzu wynika z ich zdolności do bezawaryjnego przetrwania, nawet długotrwałego działania kondensatu.
Rozwiązanie
Opisane problemy z utrzymaniem dokładności pomiaru należą już do przeszłości. Zarówno poprawa sensorów jak i technologii przetworników pozwalają już na znacznie poprawienie rozdzielczości i dokładności czujników polimerowych w zakresie do –60 °Ctd (ciśnieniowy punkt rosy). Główny wkład stanowiło opracowanie procesów autokalibracji, względnie autoadiustacji przetworników (testo 6681 z sondą wilgotności resztkowej testo 6615).
Obecnie, w miejsce niedostatecznych dokładności pomiaru, otrzymuje się z odpornego i nieobciążonego dryftem sensora, precyzyjne wyniki.
Autoadiustacja
Proces autoadiustacji w pomiarze punktu rosy (fot. Testo)
Podczas procedury autoadiustacji sensory pojemnościowe Testo są szybko podgrzewane, przez co otrzymujemy dwie serie pomiaru wilgotności przed i po fazie ogrzewania (rys.). Przed ogrzewaniem, tzn. w warunkach trwania procesu zostają zmierzone wilgotność względna i temperatura (punkt P1), następnie, z pięciu pomiarów, obliczane jest średnie ciśnienie nasycenia pary wodnej. W czasie fazy ogrzewania (P2), określa się następne pięć wartości i oblicza drugie ciśnienie nasycenia. Jak widać, wynikające z tego punkty rosy (przedstawione jako linie td1 i td2) nie są identyczne. W rzeczywistości punkt rosy nie może się zmieniać w procesie ogrzewania. Stąd obie linie muszą zostać skorygowane do tej samej wartości (td kor.) tak aby leżały na tej samej prostej. Ten fakt wykorzystuje się do kompensacji pamiętając, że linia musi przechodzić przez początek układu, ponieważ 0 % wilgotności względnej odpowiada teoretycznie nieskończonemu podgrzaniu i nieskończonemu ciśnieniu nasycenia pary wodnej. Przetwornik może teraz obliczyć aktualną odchyłkę i ją skorygować, tzw. autoadiustacja jest zakończona.
Testo Sp. z o.o.
ul. Czereśniowa 130, 02-456 Warszawa
tel. +48 22 863 74 01/22
e-mail: testo@testo.com.pl
www.testo.com.pl