盤點空壓機系統管路有哪些可能的原因會造成管路水 (氣) 產生?

泥作師傅怕抓漏,空壓機系統師傅怕抓水;主要原因是因為土木建築抓漏水與空壓機系統抓管路產生冷凝水 (氣) 所面臨的環境或原因都有數十種情境,甚至有些都是自己認為的低級錯誤造成的結果。筆者將舉幾個家醜與同業曾經因為沒有注意或忽略發生的原因分享給各位當作範例參考,期望減少牙醫診所或牙體技術所業界空壓機系統對於客戶人員營運造成的困擾。

想要避免或解決空壓機系統管路產生冷凝水 (氣),要了解並先有一個冷凝水(氣)產生的基本原理 (請見下圖) 與管路中產生冷凝水(氣)的可能要因分析圖 (魚骨圖);請見下下圖)。


冷凝水產生的基本原理


空氣中的相對濕度指的就是一大氣壓下,一定體積的空氣中氣態的水蒸氣的含量比重有多少;溫度越高氣態的水蒸氣含量越高, 因此各地會因為氣候與地形有所差異!以上面的例子來說,50%相對濕度在一大氣壓時有32g的水蒸氣,當空氣經過壓縮到二大氣壓時,相對濕度100%的水蒸氣仍舊呈現氣態;但是當空氣被壓縮到 8bar 時 (表示體積縮小至1/8) ,則有24g的水蒸氣會超過100%的過飽和狀態變成顯形的冷凝水(6份),而剩下100%相對濕度8g的水蒸氣(2份)。備註:氣體可以被壓縮,水(氣)液體不可被壓縮。


空壓管路系統含水(氣)要因分析 (魚骨圖)


空壓機系統示意圖

上上面的魚骨圖對於盤點空壓管路中有冷凝水(氣)產生時,可以做為逐項檢討查原因與改善矯正措施的Check List!其中紅字的部分有許多往往容易疏忽卻容易造成空壓管路產生冷凝水(氣)或者是其他不利因素 (例如:增加耗能)。舉例:

  1. 空壓機、乾燥機與空氣桶的配置影響乾燥機選型:空壓機直接連結乾燥機比較需要考慮選用入氣高溫型的乾燥機 (冷凍能力要比較大);選型不當也容易造成壓力露點(壓縮空氣乾燥程度指標) 過高,隱含水氣氛進入後面的空氣桶時,若碰到夜間環境溫度下降就會產生冷凝水在空氣桶中。
  2. 空壓機系統啟動前乾燥機較空壓機慢啟動,或者關機前空壓機先關機,都會造成乾燥機沒有在作動時,空壓機產生的濕空氣跑到空壓管路內…。
  3. 乾燥機排水不正常或者是乾燥機的排水器位置設計不恰當(請參考下圖);排水不正常,冷凍式乾燥機冷凝下來的水仍然會被流動中的壓縮空氣帶出去進入系統,到出口才進行排水容易有排水不及時被帶到系統的狀況。
  4. 其他 (請參考紅字部分):例如空壓管路走管方式併著空調的冷凝盤管,造成管路外面的環境溫度低過管內經過冷凍乾燥的壓縮空氣,造成管內產生凝結水。


空壓管路產生冷凝水(氣)案例分析

乾燥機出入口裝反

空壓機或空壓機經過空氣桶乾燥機時,必須接入乾燥機的入口 (防呆措施:紅色(熱)的入口),在接續到再接續到空氣桶(乾桶)或系統二次側管路入口 (乾燥機藍色 (冷) 出口實際照片請參考)。



當配管過程將入口與出口接反之後,壓縮空氣流動的渠道剛好與冷凍循環相反的結果;也就是說,壓縮空氣沒有被冷卻下來反而可能溫度會上升,結果壓縮空氣中的水蒸氣就沒有辦法被冷凝攔阻下來,於是就跑到作業現場管路去了。


機器設備放置陽台無遮陽通風處

空壓機的排氣溫度受到環境溫度的影響 (通常排氣溫度為環境溫度加上18~30度C),而乾燥機的冷凍能力又受到環境溫度與入口壓縮空氣溫度的影響;空氣桶則受空壓機排氣溫度,環境溫度以及是否有經日曬影響,夏天的時候被日曬的空壓機,乾燥機或空氣桶都會產生類似停放在大太陽底下的汽車一樣,內部溫度往往高到60度以上。本案例是因為客戶場地十分有限受限於只能放在陽台,且鄰近空調室外機;因此,環境溫度在夏天高達38度C,且設備通風受限,加上空氣桶只能放在有陽光照射的地方。因此,造成乾燥機的環境溫度高達40度C以上,來自空氣桶的壓縮空氣溫度則高達70度C以上,空壓管路進入客戶的空調空間,溫差讓部分水蒸氣凝結成水,所以支管在現場出現冷凝水(氣)影響部分用氣設備的加工作業。

不得已狀況之下,只能幫空氣桶穿上隔熱材,溫度馬上從70度C降至35度C;另外,將乾燥機移動至空調室外機的吸風口,透過空調室外機的大風扇吸氣時帶動乾燥機的氣流從入風口流經乾燥機排風口,然後由室外機帶出熱風 (空調室外機的熱交換效果會有些許受影響, 但是影響不大)。於是,解決了壓縮空氣有冷凝水 (氣) 的問題。


改善前 (冬季裝機)
夏季管路產生冷凝水 (氣) (改善後)

自動排水器PU排水管繞折造成無法排水

客戶舊的乾燥機漏冷媒無法灌而故障報廢,我們去安裝新的乾燥機,因為擔心乾燥機PU排水管在排水的時候會亂甩到處噴水,於是將PU排水管插入地面排水管深一點,造成PU排水管末端繞折,導致乾燥機自動排水器的冷凝水無法排出,導致空氣管路產生冷凝水 (氣)。這樣的情況其實與排水器故障無法排水的結果是相同的;因此十分容易誤判成排水器作動不正常 (故障),而更換自動排水器,但是最終還是無法解決問題。



由於本案例客戶原先的配置是空壓機–>乾燥機–>空氣桶;因此找到乾燥機自動排水器PU排水管因為受到繞折而無法有效排水,導致水氣跑到後面的空氣桶,因此必須將該空氣桶的水排乾淨 (標準作業)。

乾燥機後面的臥桶以手動排除積累的冷凝水

由於該空氣桶是臥式空氣桶,底部是平的且離排水口較遠那側的地面稍微傾斜相對較低 (立式空氣桶上下有端蓋,呈現漏斗狀,排水口正好在漏斗底部容易排水排乾淨–請見上圖受日曬的空氣桶);雖然有做到乾燥機排水處理完成之後有執行排除後面空氣桶與過濾器濾杯的水氣Flush 與 Purge,但是臥式空氣桶內沒有徹底洩放乾淨導致現場仍舊有水。經過更有經驗的技術人員量測水平之後發現臥桶的水平狀況與特性。在手動排水口另一側以兩塊防震墊片稍微墊高,順利將殘餘的冷凝水完全排乾淨,才克服了客戶的困擾!管路有水氣期間,我們也真的都睡不好,因為深怕影響客戶的營運!

實際上,許多空壓機系統二次側管路在設計的時候,都會刻意設計0.5~1.0度的傾斜到對角,並且在對角設計排水管 (萬一有非預期狀況產生水氣,可以將其殘留的冷凝水排出),請參考國際標準配管配置建議!



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發表者:牙科空壓機系統

日本岩田無油式空壓機百年工藝, 加上未來服務工業秉持誠心讓客戶安心輕鬆使用好的無油空壓機系統, 在牙醫醫院/牙醫診療中心/牙醫診所/牙體技術所, 醫療院所, 生技製藥, 高科技廠房, 高端無菌包材以, 食品飲料GMP廠以及研發實驗室各種應用因為Clean, Silent 以及 Durable而都有卓越績效! 本網站是針對無油式空壓機系統在牙科應用的情報提供與專業分享的網站!!

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