Sistem udara tekan, dalam arti sempit, terdiri dari peralatan sumber udara, peralatan pemurnian sumber udara, dan pipa-pipa terkait. Dalam arti luas, komponen bantu pneumatik, aktuator pneumatik, komponen kontrol pneumatik, komponen vakum, dan lain-lain, semuanya termasuk dalam kategori sistem udara tekan. Biasanya, peralatan stasiun kompresor udara merupakan sistem udara tekan dalam arti sempit. Gambar berikut menunjukkan diagram alir sistem udara tekan yang khas:
Peralatan sumber udara (kompresor udara) menghisap udara atmosfer, memampatkan udara dalam keadaan alami menjadi udara terkompresi dengan tekanan lebih tinggi, dan menghilangkan uap air, minyak, dan kotoran lainnya dalam udara terkompresi melalui peralatan pemurnian.
Udara di alam tersusun dari campuran berbagai gas (O₂, N₂, CO₂…dll.), dan uap air adalah salah satunya. Udara yang mengandung sejumlah uap air disebut udara lembap, dan udara yang tidak mengandung uap air disebut udara kering. Udara di sekitar kita adalah udara lembap, sehingga media kerja kompresor udara secara alami adalah udara lembap.
Meskipun kandungan uap air dalam udara lembap relatif kecil, kandungan tersebut memiliki pengaruh besar terhadap sifat fisik udara lembap. Dalam sistem pemurnian udara terkompresi, pengeringan udara terkompresi merupakan salah satu komponen utama.
Dalam kondisi suhu dan tekanan tertentu, kandungan uap air dalam udara lembap (yaitu, kepadatan uap air) terbatas. Pada suhu tertentu, ketika jumlah uap air yang terkandung mencapai kandungan maksimum yang mungkin, udara lembap pada saat itu disebut udara jenuh. Udara lembap yang tidak mencapai kandungan uap air maksimum yang mungkin disebut udara tak jenuh.
Pada saat udara tak jenuh menjadi udara jenuh, tetesan air cair akan mengembun di udara lembap, yang disebut "kondensasi". Kondensasi adalah hal yang umum. Misalnya, kelembapan udara tinggi di musim panas, dan mudah terbentuk tetesan air di permukaan pipa air. Di pagi hari musim dingin, tetesan air akan muncul di jendela kaca rumah penduduk. Semua ini terbentuk akibat pendinginan udara lembap di bawah tekanan konstan.
Seperti yang telah disebutkan di atas, suhu di mana udara tak jenuh mencapai kejenuhannya disebut titik embun ketika tekanan parsial uap air dijaga konstan (yaitu, kandungan air absolut dijaga konstan). Ketika suhu turun ke suhu titik embun, akan terjadi "kondensasi".
Titik embun udara lembap tidak hanya berkaitan dengan suhu, tetapi juga berkaitan dengan jumlah uap air di udara lembap tersebut. Titik embun tinggi jika kandungan air tinggi, dan titik embun rendah jika kandungan air rendah.
Suhu titik embun memiliki kegunaan penting dalam teknik kompresor. Misalnya, ketika suhu keluaran kompresor udara terlalu rendah, campuran minyak-gas akan mengembun karena suhu rendah di dalam tabung minyak-gas, yang akan menyebabkan oli pelumas mengandung air dan memengaruhi efek pelumasan. Oleh karena itu, suhu keluaran kompresor udara harus dirancang agar tidak lebih rendah dari suhu titik embun pada tekanan parsial yang sesuai.
Titik embun atmosfer adalah suhu titik embun di bawah tekanan atmosfer. Demikian pula, titik embun tekanan mengacu pada suhu titik embun udara bertekanan.
Hubungan antara titik embun tekanan dan titik embun tekanan normal berkaitan dengan rasio kompresi. Pada titik embun tekanan yang sama, semakin besar rasio kompresi, semakin rendah titik embun tekanan normal yang sesuai.
Udara terkompresi yang keluar dari kompresor udara kotor. Polutan utamanya adalah: air (tetesan air cair, kabut air, dan uap air), kabut minyak pelumas sisa (tetesan minyak kabut dan uap minyak), kotoran padat (lumpur karat, bubuk logam, serbuk karet, partikel tar, dan bahan filter, bubuk halus bahan penyegel, dll.), kotoran kimia berbahaya, dan kotoran lainnya.
Oli pelumas yang rusak akan merusak karet, plastik, dan bahan penyegel, menyebabkan kerusakan katup dan produk yang mencemari lingkungan. Kelembapan dan debu akan menyebabkan bagian logam dan pipa berkarat dan korosi, menyebabkan bagian yang bergerak macet atau aus, menyebabkan komponen pneumatik mengalami kerusakan atau kebocoran udara. Kelembapan dan debu juga akan menyumbat lubang penyekat atau saringan. Setelah es menyebabkan pipa membeku atau retak.
Karena kualitas udara yang buruk, keandalan dan masa pakai sistem pneumatik sangat berkurang, dan kerugian yang ditimbulkan seringkali jauh melebihi biaya dan pengeluaran perawatan perangkat pengolahan sumber udara, sehingga sangat penting untuk memilih sistem pengolahan sumber udara dengan benar.
Apa saja sumber utama kelembapan pada udara terkompresi?
Sumber utama kelembapan dalam udara terkompresi adalah uap air yang tersedot oleh kompresor udara bersama dengan udara. Setelah udara lembap masuk ke kompresor udara, sejumlah besar uap air diperas menjadi air cair selama proses kompresi, yang akan sangat mengurangi kelembapan relatif udara terkompresi di keluaran kompresor udara.
Sebagai contoh, ketika tekanan sistem adalah 0,7 MPa dan kelembaban relatif udara yang dihirup adalah 80%, meskipun udara terkompresi yang dihasilkan dari kompresor udara jenuh di bawah tekanan, jika dikonversi ke keadaan tekanan atmosfer sebelum kompresi, kelembaban relatifnya hanya 6~10%. Artinya, kandungan uap air dalam udara terkompresi telah sangat berkurang. Namun, seiring dengan penurunan suhu secara bertahap di dalam pipa gas dan peralatan gas, sejumlah besar air cair akan terus mengembun di dalam udara terkompresi.
Bagaimana kontaminasi oli pada udara bertekanan dapat terjadi?
Minyak pelumas kompresor udara, uap minyak dan tetesan minyak yang melayang di udara sekitar, serta minyak pelumas komponen pneumatik dalam sistem merupakan sumber utama pencemaran minyak pada udara terkompresi.
Kecuali kompresor udara sentrifugal dan diafragma, hampir semua kompresor udara yang saat ini digunakan (termasuk berbagai kompresor udara tanpa pelumasan oli) akan menghasilkan oli kotor (tetesan oli, kabut oli, uap oli, dan fisi karbon) dalam jumlah yang lebih atau kurang ke dalam saluran gas.
Suhu tinggi di ruang kompresi kompresor udara akan menyebabkan sekitar 5%~6% oli menguap, retak, dan teroksidasi, lalu mengendap di dinding bagian dalam pipa kompresor udara dalam bentuk lapisan karbon dan pernis, dan fraksi ringan akan tersuspensi dalam bentuk uap dan partikel mikro yang terbawa ke dalam sistem oleh udara terkompresi.
Singkatnya, untuk sistem yang tidak memerlukan bahan pelumas selama pengoperasian, semua oli dan bahan pelumas yang tercampur dalam udara terkompresi yang digunakan dapat dianggap sebagai bahan yang terkontaminasi oli. Untuk sistem yang perlu menambahkan bahan pelumas selama pengoperasian, semua cat anti karat dan oli kompresor yang terkandung dalam udara terkompresi dianggap sebagai pengotor polusi oli.
Bagaimana kotoran padat dapat masuk ke udara bertekanan?
Sumber utama pengotor padat dalam udara terkompresi adalah:
① Atmosfer di sekitarnya bercampur dengan berbagai kotoran dengan ukuran partikel yang berbeda. Bahkan jika lubang hisap kompresor udara dilengkapi dengan filter udara, biasanya kotoran "aerosol" di bawah 5 μm masih dapat masuk ke kompresor udara bersama udara yang dihisap, bercampur dengan minyak dan air ke dalam pipa pembuangan selama proses kompresi.
②Ketika kompresor udara bekerja, gesekan dan benturan antara berbagai bagian, penuaan dan lepasnya segel, serta karbonisasi dan pemecahan oli pelumas pada suhu tinggi akan menyebabkan partikel padat seperti partikel logam, debu karet, dan pemecahan karbon masuk ke dalam pipa gas.
Waktu posting: 18 April 2023
