Dar anlamda basınçlı hava sistemi, hava kaynağı ekipmanı, hava kaynağı arıtma ekipmanı ve ilgili boru hatlarından oluşur. Geniş anlamda ise pnömatik yardımcı bileşenler, pnömatik aktüatörler, pnömatik kontrol bileşenleri, vakum bileşenleri vb. hepsi basınçlı hava sistemi kategorisine girer. Genellikle bir hava kompresör istasyonunun ekipmanı, dar anlamda bir basınçlı hava sistemidir. Aşağıdaki şekil, tipik bir basınçlı hava sistemi akış şemasını göstermektedir:
Hava kaynağı ekipmanı (hava kompresörü), atmosferden hava emer, doğal haldeki havayı daha yüksek basınçla sıkıştırılmış havaya dönüştürür ve arıtma ekipmanı aracılığıyla sıkıştırılmış havadaki nemi, yağı ve diğer safsızlıkları giderir.
Doğadaki hava, çeşitli gazların (O₂, N₂, CO₂…vb.) karışımından oluşur ve su buharı da bunlardan biridir. Belirli miktarda su buharı içeren havaya nemli hava, su buharı içermeyen havaya ise kuru hava denir. Çevremizdeki hava nemli havadır, bu nedenle hava kompresörünün çalışma ortamı doğal olarak nemli havadır.
Nemli havanın su buharı içeriği nispeten düşük olsa da, bu içerik nemli havanın fiziksel özelliklerini büyük ölçüde etkiler. Basınçlı hava arıtma sisteminde, basınçlı havanın kurutulması ana işlevlerden biridir.
Belirli sıcaklık ve basınç koşulları altında, nemli havadaki su buharı miktarı (yani su buharı yoğunluğu) sınırlıdır. Belirli bir sıcaklıkta, içerdiği su buharı miktarı mümkün olan maksimum değere ulaştığında, bu zamanki nemli havaya doymuş hava denir. Mümkün olan maksimum su buharı miktarına sahip olmayan nemli havaya ise doymamış hava denir.
Doymamış hava doymuş havaya dönüştüğü anda, sıvı su damlacıkları nemli havada yoğunlaşır; bu olaya "yoğuşma" denir. Yoğuşma yaygındır. Örneğin, yaz aylarında hava nemi yüksektir ve su borularının yüzeyinde su damlacıkları oluşması kolaydır. Kış sabahlarında ise evlerin cam pencerelerinde su damlacıkları görülür. Bunların hepsi, sabit basınç altında nemli havanın soğumasıyla oluşur.
Yukarıda belirtildiği gibi, su buharının kısmi basıncı sabit tutulduğunda (yani, mutlak su içeriği sabit tutulduğunda), doymamış havanın doygunluğa ulaştığı sıcaklığa çiğ noktası denir. Sıcaklık çiğ noktası sıcaklığına düştüğünde "yoğuşma" meydana gelir.
Nemli havanın çiğ noktası sadece sıcaklıkla değil, aynı zamanda nemli havadaki nem miktarıyla da ilgilidir. Nem içeriği yüksek olduğunda çiğ noktası yüksek, nem içeriği düşük olduğunda ise çiğ noktası düşüktür.
Çiğ noktası sıcaklığı, kompresör mühendisliğinde önemli bir kullanım alanına sahiptir. Örneğin, hava kompresörünün çıkış sıcaklığı çok düşük olduğunda, yağ-gaz karışımı, yağ-gaz varilindeki düşük sıcaklık nedeniyle yoğunlaşır; bu da yağlama yağının su içermesine ve yağlama etkisini azaltmasına neden olur. Bu nedenle, hava kompresörünün çıkış sıcaklığı, ilgili kısmi basınç altında çiğ noktası sıcaklığından daha düşük olmayacak şekilde tasarlanmalıdır.
Atmosferik çiğ noktası, atmosfer basıncı altındaki çiğ noktası sıcaklığıdır. Benzer şekilde, basınçlı çiğ noktası, basınçlı havanın çiğ noktası sıcaklığını ifade eder.
Basınç çiğ noktası ile normal basınç çiğ noktası arasındaki ilişki, sıkıştırma oranıyla ilgilidir. Aynı basınç çiğ noktası altında, sıkıştırma oranı ne kadar büyükse, karşılık gelen normal basınç çiğ noktası da o kadar düşük olur.
Hava kompresöründen çıkan basınçlı hava kirlidir. Başlıca kirleticiler şunlardır: su (sıvı su damlacıkları, su buharı ve gaz halindeki su buharı), artık yağlama yağı buharı (yağ damlacıkları ve yağ buharı), katı safsızlıklar (pas çamuru, metal tozu, kauçuk parçacıkları, katran parçacıkları ve filtre malzemeleri, sızdırmazlık malzemelerinin ince tozu vb.), zararlı kimyasal safsızlıklar ve diğer safsızlıklar.
Bozulan yağlama yağı, kauçuk, plastik ve sızdırmazlık malzemelerini bozarak vanaların arızalanmasına ve ürünlerin kirlenmesine neden olur. Nem ve toz, metal parçaların ve boruların paslanmasına ve korozyona uğramasına, hareketli parçaların sıkışmasına veya aşınmasına, pnömatik bileşenlerin arızalanmasına veya hava kaçırmasına neden olur. Nem ve toz ayrıca kısma deliklerini veya filtre eleklerini de tıkar. Buzlanma, boru hattının donmasına veya çatlamasına neden olur.
Kötü hava kalitesi nedeniyle pnömatik sistemin güvenilirliği ve kullanım ömrü büyük ölçüde azalır ve ortaya çıkan kayıplar genellikle hava kaynağı arıtma cihazının maliyetini ve bakım masraflarını büyük ölçüde aşar; bu nedenle hava kaynağı arıtma sisteminin doğru seçilmesi kesinlikle gereklidir.
Sıkıştırılmış havadaki nemin başlıca kaynakları nelerdir?
Sıkıştırılmış havadaki nemin ana kaynağı, hava kompresörü tarafından havayla birlikte emilen su buharıdır. Nemli hava hava kompresörüne girdikten sonra, sıkıştırma işlemi sırasında büyük miktarda su buharı sıvı suya dönüştürülür; bu da hava kompresörünün çıkışındaki sıkıştırılmış havanın bağıl nemini büyük ölçüde azaltır.
Örneğin, sistem basıncı 0,7 MPa ve solunan havanın bağıl nemi %80 olduğunda, hava kompresöründen çıkan sıkıştırılmış hava basınç altında doymuş olsa da, sıkıştırmadan önce atmosferik basınca dönüştürüldüğünde bağıl nemi sadece %6-10 civarındadır. Yani, sıkıştırılmış havanın nem içeriği büyük ölçüde azalmıştır. Bununla birlikte, gaz boru hattında ve gaz ekipmanında sıcaklık kademeli olarak düştükçe, sıkıştırılmış havada büyük miktarda sıvı su yoğunlaşmaya devam edecektir.
Basınçlı havadaki yağ kirliliğine nasıl neden olur?
Basınçlı havadaki yağ kirliliğinin başlıca kaynakları, hava kompresörünün yağlama yağı, ortam havasındaki yağ buharı ve asılı yağ damlacıkları ile sistemdeki pnömatik bileşenlerin yağlama yağıdır.
Santrifüj ve diyaframlı hava kompresörleri hariç, şu anda kullanımda olan hemen hemen tüm hava kompresörleri (çeşitli yağsız yağlamalı hava kompresörleri dahil) gaz boru hattına az ya da çok kirli yağ (yağ damlacıkları, yağ buharı, yağ buharı ve karbon ayrışması) salmaktadır.
Hava kompresörünün sıkıştırma odasının yüksek sıcaklığı, yağın yaklaşık %5-6'sının buharlaşmasına, çatlamasına ve oksitlenmesine neden olarak, hava kompresörü borusunun iç duvarında karbon ve vernik filmi şeklinde birikmesine yol açar; hafif kısım ise buhar ve mikro madde formunda asılı kalır ve sıkıştırılmış hava ile sisteme taşınır.
Özetle, çalışma sırasında yağlama malzemesi gerektirmeyen sistemler için, kullanılan basınçlı havaya karışan tüm yağlar ve yağlama malzemeleri, yağla kirlenmiş malzemeler olarak kabul edilebilir. Çalışma sırasında yağlama malzemesi eklenmesi gereken sistemler için ise, basınçlı havada bulunan tüm pas önleyici boya ve kompresör yağı, yağ kirliliği safsızlıkları olarak kabul edilir.
Sıkıştırılmış havaya katı haldeki yabancı maddeler nasıl girer?
Sıkıştırılmış havadaki katı safsızlıkların başlıca kaynakları şunlardır:
①Çevredeki atmosfer, farklı partikül boyutlarında çeşitli kirliliklerle karışmıştır. Hava kompresörünün emme portuna hava filtresi takılmış olsa bile, genellikle 5 μm'den küçük "aerosol" kirlilikler, emme havasıyla birlikte hava kompresörüne girebilir ve sıkıştırma işlemi sırasında yağ ve su ile karışarak egzoz borusundan dışarı atılabilir.
②Hava kompresörü çalışırken, çeşitli parçalar arasındaki sürtünme ve çarpışma, contaların eskimesi ve dökülmesi, ayrıca yüksek sıcaklıkta yağlama yağının karbonlaşması ve parçalanması, metal parçacıkları, kauçuk tozu ve karbonlu parçalanma gibi katı parçacıkların gaz boru hattına taşınmasına neden olur.
Yayın tarihi: 18 Nisan 2023
